ペダルシミュレータ
【課題】ブレーキペダルに設けられる電動アクチュエータを小型化・小容量化しながらもブレーキペダルの位置調整を確実に行うことができるブレーキ装置を提供する。
【解決手段】シリンダ機構１１は、ハウジング７０と、ハウジング７０内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室７３を形成するピストン７２と、ピストン７２を液室７３側に付勢する複数の皿ばね９０、９２とを備える。これら複数の皿ばね９０、９２のうち、少なくとも２つの皿ばね９０、９２の底面が互いに向かい合わせに配置されると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばね９０、９２の内側斜面９０ａ、９２ａに対して円弧で当接するリング９４が設けられる。
【解決手段】シリンダ機構１１は、ハウジング７０と、ハウジング７０内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室７３を形成するピストン７２と、ピストン７２を液室７３側に付勢する複数の皿ばね９０、９２とを備える。これら複数の皿ばね９０、９２のうち、少なくとも２つの皿ばね９０、９２の底面が互いに向かい合わせに配置されると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばね９０、９２の内側斜面９０ａ、９２ａに対して円弧で当接するリング９４が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の皿ばねにより、作動液が導かれる液室を形成するピストンを該液室側に付勢するように構成されたシリンダ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のＥＣＵに入力されたブレーキペダル（以下、単にペダルともいう）の踏力等の操作情報に基づき、車輪に設けられた制動力発生部に液圧を与えるためのモータシリンダや液圧ポンプを電気的に駆動制御するブレーキ装置が提案されている。
【０００３】
この種の電気信号によりブレーキを電子制御するシステム、いわゆるブレーキバイワイヤでは、従来から広範に採用されているペダルとマスタシリンダとが直結された液圧制御システムに比べて、ペダル操作に一層忠実な制動が可能となり、スムーズなブレーキングを実現することができる。
【０００４】
ブレーキバイワイヤを採用したブレーキ装置では、ペダルの踏み込みに対する反力を得るためのペダルシミュレータ（ストロークシミュレータ）が設けられ、これにより、ペダル踏み込み量（ストローク、操作量）と踏力との間に、所定の特性（ストローク−踏力特性）を付与している。
【０００５】
特許文献１には、前記のようなペダルシミュレータとして、作動液が導かれる液室を形成（画定）するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構が開示されている。この場合、前記皿ばねの特性により、ストロークと踏力の特性を非線形、すなわち、ペダルの踏み始めにはペダルの操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダルを踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載のペダルシミュレータを構成するシリンダ機構では、前記各皿ばねの大部分を同一方向に積層している。このため、ピストンの摺動距離を十分なものとするためには、相当な数の皿ばねを配置する必要があり、コストが増大することになる。
【０００８】
そこで、このようなシリンダ機構において皿ばねの使用数を減らすために、図９Ａに示すように、ハウジング１００内で各皿ばねの底面同士を互いに向かい合わせて配置する方法が考えられる。すなわち、皿ばね１０２をその円錐形状が上向きとなるように配置し、皿ばね１０４をその円錐形状が下向き（逆向き）となるように配置する。そうすると、皿ばねの積層数を減らすことができると共に、ピストン１０６の十分な摺動距離を得ることができる。
【０００９】
ところが、通常、皿ばね１０２、１０４とハウジング１００や軸体１０８との間には、該皿ばね１０２、１０４の撓みを考慮して、多少のクリアランスＣが必要である（図９Ａ参照）。従って、図９Ｂに示すように、ピストン１０６が押し込まれ、皿ばね１０２、１０４が収縮した後、図９Ｃに示すように、再び伸長された際には、前記クリアランスＣ部分で各皿ばね１０２、１０４が直径方向にずれを生じる可能性がある。すなわち、各皿ばね１０２、１０４間の各所で前記クリアランスＣに起因したずれＡが生じる可能性がある（図９Ｃ参照）。
【００１０】
前記ずれＡが生じた部分では、収縮及び伸長の都度、各皿ばね同士で不規則な摺動抵抗を生じるため、ペダルのストロークと踏力の特性が皿ばねの収縮の都度複雑に変化することになり、安定したストローク−踏力特性を得ることが困難となる。すなわち、各皿ばねを単に向かい合わせに配置した場合には、各皿ばねの重ね合わせの状態を一定に管理（保持）することが難しく、収縮及び伸長の都度そのばね特性が変化して、シリンダ機構毎での個体差の原因となる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、作動液が導かれる液室を形成するピストンの付勢を皿ばねで行う場合であっても、該皿ばねの使用数を有効に減らすことができ、しかも安定したばね特性を得ることができるシリンダ機構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】
【００１２】
本発明に係るシリンダ機構は、ハウジングと、該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの内面に対して円弧で当接する円形部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシリンダ機構は、ハウジングと、該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動を阻止する移動阻止手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置することにより、各皿ばねを同方向に積層した場合に比べ、１つの皿ばねの上面側が他の皿ばねの底面側に埋没することを防止して、皿ばねの使用枚数を低減しながらも十分なストロークを得ることができる。さらに、底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動（ずれ）を、前記円形部材や前記移動阻止手段によって阻止することができるため、例えば、各皿ばねの伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることができる。特に、前記円形部材の場合には、前記底面が向かい合わせに配置された各皿ばねの内面が、該円形部材の外周側の前記円弧と当接していることから、各皿ばねを互いに同心に配置することが可能となる。このため、各皿ばねを軸線方向と直交する直径方向に対して相互に保持することが可能となり、該直径方向への移動（ずれ）を有効に防止することができる。
【００１５】
さらにまた、前記円形部材が、軸線方向に移動自在であり、該軸線方向に直交する方向に移動を規制された状態で配置されていると、円形部材自体の前記直径方向への移動（ずれ）の発生を抑えることができるため、底面を向かい合わせに配置した皿ばねを複数セット用いた場合に、各セット間でのずれを有効に防止することができるため好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、作動液が導かれる液室を形成するピストンを該液室側に付勢する複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置している。これにより、１つの皿ばねの上面側が他の皿ばねの底面側に埋没することが防止され、皿ばねの使用枚数を低減しながらも十分なストロークを得ることが可能となる。また、底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動が、前記円形部材や前記移動阻止手段によって阻止されるため、各皿ばねの伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダ機構が適用されたペダルシミュレータを搭載するブレーキ装置のブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシリンダ機構の軸線方向に沿う概略断面図である。
【図３】図３Ａは、図２に示すシリンダ機構の第１ばね部材の構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材を収縮させた状態を示す断面図である。
【図４】図２に示すシリンダ機構の第１ばね部材の一部省略断面斜視図である。
【図５】図３Ａに示す第１ばね部材において、皿ばねのセット間でずれが生じた状態を模式的に示す断面図である。
【図６】図６Ａは、図３Ａに示す第１ばね部材の変形例に係る第１ばね部材を模式的に示す断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す第１ばね部材を収縮させた状態を模式的に示す断面図である。
【図７】図７Ａは、図２に示すシリンダ機構において、液圧によりピストンが退動し、液室が形成された状態を示す概略断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す状態からさらにピストンが退動された状態を示す概略断面図である。
【図８】ペダルの踏力とストロークとの関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａは、リングを設けずに各皿ばねの底面同士を互いに向かい合わせて配置した状態を模式的に示す断面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示す状態から皿ばねを収縮させた状態を模式的に示す断面模式図であり、図９Ｃは、図９Ｂに示す状態から皿ばねを再び伸張させた状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るシリンダ機構について、このシリンダ機構の適用例であるペダルシミュレータを搭載したブレーキ装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
先ず、本発明に係るシリンダ機構が適用されたペダルシミュレータを搭載する車両用のブレーキ装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダ機構１１が適用されたペダルシミュレータ１３Ｌ、１３Ｒを搭載するブレーキ装置１０のブロック回路図である。
【００２０】
ブレーキ装置１０は自動車等の車両に搭載され、運転者（操作者）によるペダル（ブレーキペダル）１２の操作に基づき左車輪ＬＷや右車輪ＲＷに備えられた制動力発生部（キャリパ、ホイールシリンダ、ブレーキシリンダ）１４Ｌ、１４Ｒでディスク１５Ｌ、１５Ｒを狭持して制動力を発生させ、車両を制動する装置である。図１では、自動車の前輪側を構成する左車輪ＬＷや右車輪ＲＷのみを図示しており、後輪側については図示を省略しているが、該後輪側についても前輪側（左車輪ＬＷや右車輪ＲＷ）と同様な構成や他の構成を備えることができる。また、ブレーキ装置１０において、左車輪ＬＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｌ」を付し、右車輪ＲＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｒ」を付し、左車輪ＬＷ側及び右車輪ＲＷ側をまとめて説明する場合には前記の「Ｌ」や「Ｒ」を省略する。
【００２１】
ブレーキ装置１０は、運転者が運転状況等に応じて操作するペダル１２と、該ペダル１２の操作に連動して駆動されるマスタシリンダ１６と、前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒで制動力を発生するための液圧を付与するモータシリンダ（液圧発生部、キャリパシリンダ）１８Ｌ、１８Ｒとを備える。ブレーキ装置１０の各構成部品は、制御部であるＥＣＵ２０に電気的に接続され、該ＥＣＵ２０により制御される。
【００２２】
すなわち、ブレーキ装置１０は、各構成部品間を液圧（油圧）を伝達可能に接続する液圧（油圧）系統と、各構成部品間とＥＣＵ２０とを電気的に接続する電気系統とから構成される。図１中、前記液圧系統を構成する経路（流路）を実線で示し、前記電気系統を構成する経路（信号線）を破線で示している。前記液圧系統に充填される液体としては、例えば、ブレーキフルードが挙げられる。
【００２３】
図１に示すように、ペダル１２には、運転者がペダル１２を踏み込む力（踏力）や運転者によりペダル１２が操作された量（操作量、ストローク）を検出するペダル操作情報検出部２２が設けられ、該ペダル操作情報検出部２２の検出値はＥＣＵ２０に入力される。前記踏力の検出には、例えばペダル１２の踏面に設けられるトルクセンサが用いられ、前記ストロークの検出には、例えばポテンショメータ（ロータリポテンショメータ）が用いられる。なお、ペダル操作情報検出部２２は、踏力のみを検出するように構成してもよい。
【００２４】
ペダル１２の基端側の揺動軸近傍には、電動アクチュエータ（アクチュエータ、反力モータ）２４が連結される。電動アクチュエータ２４は、ＥＣＵ２０の制御下に、運転者のペダル１２の踏み込みに対する反力の調整と、ペダル１２の位置調整とを行うものである。該電動アクチュエータ２４は、ペダル１２にトルクを与えることが可能であり、すなわち、電動アクチュエータ２４にペダル１２の踏力を検出するペダル操作情報検出部２２の機能を兼ねさせてもよい。
【００２５】
前記マスタシリンダ１６は、軸方向に順に配置された２つのピストン２６Ｌ、２６Ｒと、後端がペダル１２に連結されてピストン２６Ｌ、２６Ｒを進退駆動するロッド２８と、シリンダ１６ａ内が前記ピストン２６Ｌ、２６Ｒで仕切られ形成された２つの加圧室３０Ｌ、３０Ｒとから構成される。加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、ペダル１２の踏み込みで進動したピストン２６Ｌ、２６Ｒを原位置に戻す復帰ばね（弾性部材）３２Ｌ、３２Ｒが配設される。
【００２６】
前記加圧室３０Ｌ、３０Ｒは、主経路３３Ｌ、３３Ｒによって前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒに連結される。
【００２７】
前記モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒは、ロッド３４Ｌ、３４Ｒの後端がブレーキモータ（キャリパモータ）３６Ｌ、３６Ｒに連結されることで、ピストン３８Ｌ、３８Ｒをシリンダ４０Ｌ、４０Ｒ内で進退駆動可能である。該モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒを構成する加圧室４２Ｌ、４２Ｒは、経路４４Ｌ、４４Ｒを介して前記主経路３３Ｌ、３３Ｒに連結される。すなわち、モータシリンダ１８の加圧室４２は、制動力発生部１４に連結されている。
【００２８】
前記主経路３３Ｌ、３３Ｒにおいて、前記経路４４Ｌ、４４Ｒよりもマスタシリンダ１６側には、経路４６Ｌ、４６Ｒを介して、本実施形態に係るシリンダ機構１１が適用されたペダルシミュレータ（Ｐ．Ｓ．）１３Ｌ、１３Ｒが連結されている。
【００２９】
また、マスタシリンダ１６の加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、リザーブタンク５２へと連結される経路５４Ｌ、５４Ｒが連通している。リザーブタンク５２は、ブレーキ装置１０の液圧系統の液圧（液量）を調節する機能を果たす。さらに、リザーブタンク５２には、モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒの加圧室４２Ｌ、４２Ｒに連通する補助経路５６Ｌ、５６Ｒが連結される。これら経路５４Ｌ、５４Ｒ及び補助経路５６Ｌ、５６Ｒは、リザーブタンク５２に連結される手前でそれぞれ合流している。
【００３０】
リザーブタンク５２へと連結される経路５４において、加圧室３０に連通する開口部は、ピストン２６の原位置に近接して形成される。これにより、ピストン２６Ｌ、２６Ｒが原位置から進動すると同時に（僅かでも動くと）前記開口部は閉塞され、すなわち、加圧室３０Ｌ、３０Ｒとリザーブタンク５２との間で経路５４Ｌ、５４Ｒが遮断される。補助経路５６においても前記の経路５４と略同様に構成される。すなわち、ピストン３８Ｌ、３８Ｒが原位置から進動すると同時に、加圧室４２Ｌ、４２Ｒとリザーブタンク５２との間で補助経路５６Ｌ、５６Ｒが遮断される。
【００３１】
このようなブレーキ装置１０において、主経路３３Ｌ、３３Ｒには、加圧室３０Ｌ、３０Ｒ側から順に、マスタシリンダ圧力センサ５８Ｌ、５８Ｒと、フェイルセーフバルブ６０Ｌ、６０Ｒと、ブレーキ圧力センサ（キャリパ圧力センサ）６２Ｌ、６２Ｒとが配設される。経路４４Ｌ、４４Ｒには、ブレーキバルブ（キャリパバルブ）６４Ｌ、６４Ｒが配設される。経路４６Ｌ、４６Ｒには、シミュレータバルブ（ＰＳバルブ）６６Ｌ、６６Ｒが配設される。
【００３２】
前記フェイルセーフバルブ６０は、主経路３３と、経路４４の連結部及び経路４６の連結部との間に設けられており、ＥＣＵ２０の制御下にソレノイド６０ａが励磁されると主経路３３を連通又は遮断する。同様に、ＥＣＵ２０の制御下に、前記ブレーキバルブ６４はソレノイド６４ａが励磁されると経路４４を連通又は遮断し、前記シミュレータバルブ６６はソレノイド６６ａが励磁されると経路４６を連通又は遮断する。
【００３３】
なお、図１では簡単のため、マスタシリンダ圧力センサ５８及びブレーキ圧力センサ６２からＥＣＵ２０へと接続される信号線と、ソレノイド６０ａ、６４ａ、６６ａからＥＣＵ２０へと接続される信号線等を省略している。
【００３４】
以上のように構成されるブレーキ装置１０では、通常時、ペダル１２の操作情報がペダル操作情報検出部２２で検出されると共に、ＥＣＵ２０へと入力される。そして、ＥＣＵ２０からの指令に基づきモータシリンダ１８が駆動されて、制動力発生部１４で制動力が発生し、ブレーキ動作が行われる。すなわち、ブレーキ装置１０は、バイワイヤ技術を採用したシステム（ブレーキバイワイヤ）として構成されている。
【００３５】
そこで、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御される通常時（システムオン時）には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を開弁し、フェイルセーフバルブ６０を閉弁する。
【００３６】
この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧がペダルシミュレータ１３（シリンダ機構１１）に与えられ、該ペダルシミュレータ１３で反力を得ることができる。
【００３７】
同時に、ペダル操作情報検出部２２からペダル１２の操作情報（踏力やストローク）がＥＣＵ２０に入力され、ＥＣＵ２０によって前記操作情報に基づきモータシリンダ１８が駆動制御される。これにより、モータシリンダ１８で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。
【００３８】
一方、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御されない状態（システムオフ時）、例えば、イグニッションオフとされたシステム停止時等、いわゆる失陥時には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、フェイルセーフバルブ６０を開弁し、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を閉弁する（図１参照）。
【００３９】
この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。この際、ペダル１２への反力は、マスタシリンダ１６により得ることができる。
【００４０】
さらに、ブレーキ装置１０では、ペダル１２の初期位置を変更することも可能である。すなわち、ペダル１２の初期位置変更時には、先ず、運転者が位置変更スイッチ６８をオンすると、ＥＣＵ２０の制御下に、フェイルセーフバルブ６０及びブレーキバルブ６４が開弁され、シミュレータバルブ６６が閉弁される。
【００４１】
この状態で、運転者が前記位置変更スイッチ６８を操作すると、ＥＣＵ２０の制御下に、電動アクチュエータ２４が駆動されてペダル１２を移動させることができる。しかも、このようなペダル１２の初期位置変更時には、電動アクチュエータ２４によりペダル１２が移動されるに伴い、移動したマスタシリンダ１６を構成するピストン２６の移動分の液圧（液量）は、主経路３３からブレーキバルブ６４を経てモータシリンダ１８の加圧室４２へと送られる。これにより、前記移動分の液圧は、補助経路５６を介してリザーブタンク５２へと戻される。
【００４２】
このようにブレーキ装置１０では、前記システムオン時でのペダル１２での反力は、ペダルシミュレータ１３により付与される。すなわち、ペダル１２の踏力とストロークの特性は、ペダルシミュレータ１３を構成するシリンダ機構１１の特性を反映する。従って、シリンダ機構１１には、例えば、ブレーキ装置１０が搭載される同一車種では略同一であり且つ経時的に変化しない安定した特性と、ストロークと踏力の特性が非線形、すなわち、ペダル１２の踏み始めには操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダル１２を踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることとが重要となる。
【００４３】
そこで、次に、本実施形態に係るシリンダ機構１１について図２〜図８を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るシリンダ機構１１の軸線方向に沿う概略断面図である。
【００４４】
図２に示すように、シリンダ機構１１は、円筒形状からなるハウジング７０と、該ハウジング７０内に摺動可能に保持されたピストン７２とを備える。ハウジング７０の一端側（矢印Ｘ１側）の開口部７０ａは、軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に連通孔７４ａが形成されたプラグ（蓋部材）７４が嵌挿されることにより閉塞されている。連通孔７４ａは、矢印Ｘ２方向で該連通孔７４ａより大径の孔部７４ｂに開口（連通）しており、該孔部７４ｂ内にはピストン７２が軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に摺動可能に挿入されている。すなわち、前記孔部７４ｂはピストン７２を進退駆動させるシリンダとして機能するものであり、プラグ７４の外端面に連結された経路７５から連通孔７４ａへと作動液（例えば、ブレーキ装置１０のブレーキフルード）が導入されると、該作動液の液圧がピストン７２の先端面（作用面）７２ａに伝達される。これにより、ピストン７２は、連通孔７４ａから供給される作動液の液圧により矢印Ｘ２方向に退動され、又は後述する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの付勢力により矢印Ｘ１方向に進動されることで、先端面７２ａとプラグ７４との間に作動液が導入される液室７３を形成（画定）する（図７Ａ参照）。
【００４５】
このようなピストン７２の矢印Ｘ２側の面には、やや大径の凹部７２ｂが開口しており、該凹部７２ｂの底面には、該凹部７２ｂより小径の凹部７２ｃが開口している。
【００４６】
プラグ７４において、ピストン７２を保持する前記孔部７４ｂは矢印Ｘ２方向に突出する筒部７４ｃの内周面として形成される。該筒部７４ｃの外周面はハウジング７０内を矢印Ｘ方向に仕切る伝達部材７６の凹部７６ａ内で摺動自在に保持される。伝達部材７６は、矢印Ｘ２側に凹んだ前記凹部７６ａを有する有底円筒形状であり、凹部７６ａの縁部から直径方向に沿ってフランジ部７６ｂが設けられる。
【００４７】
伝達部材７６を構成する凹部７６ａの底部には、円板型の支持部材７８が着座しており、その中央部には、ピストン７２方向（矢印Ｘ１方向）に支持軸（支持棒）８０が突設されている。該支持軸８０は、ピストン７２の前記凹部７２ｂとの間で、該ピストン７２を矢印Ｘ１側に付勢する第１ばね部材８２ａを保持している。
【００４８】
一方、伝達部材７６を構成するフランジ部７６ｂの矢印Ｘ２側には、該伝達部材７６を矢印Ｘ１側に付勢する第２ばね部材８４ａが配設される。第２ばね部材８４ａは、その軸線方向端部が、ハウジング７０の他端側（矢印Ｘ２側）の開口部７０ｂを閉塞するプラグ（蓋部材）８６と、前記フランジ部７６ｂとにより保持され、その直径方向がハウジング７０と、伝達部材７６とにより保持される。本実施形態の場合、前記第１ばね部材８２ａよりも第２ばね部材８４ａの方がばね定数を高く設定している。プラグ８６の中央には、前記伝達部材７６が矢印Ｘ２側に大きく変位した際、該プラグ８６への底突きによる異音や破損を抑えるための緩衝部材（ゴム部材）８８が嵌め込まれている。
【００４９】
ここで、ピストン７２を付勢する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの構造について、図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照して説明する。図３Ａは、第１ばね部材８２ａの構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材８２ａを収縮させた状態を模式的に示す断面図である。図４は、第１ばね部材８２ａの一部省略断面斜視図である。なお、第１ばね部材８２ａと第２ばね部材８４ａは、その内外径やばね定数、保持形態等が異なる以外、基本的な構造は略同一であるため、以下では第１ばね部材８２ａについて具体的に説明し、第２ばね部材８４ａの説明は省略する。
【００５０】
図３Ａ及び図４に示すように、第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）には、上面と底面が開口した円錐台形状からなる複数枚の皿ばね９０、９２が、互いの底面（上面）同士が対向された状態で支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）に挿通されている。すなわち、一方の皿ばね９０はその円錐形状が上向きとなるように配置され、他方の皿ばね９２はその円錐形状が下向き（皿ばね９０に対して逆向き）に配置されており、皿ばね９０と皿ばね９２とのセットが複数組（本実施形態の場合、３セット）積層されている。なお、皿ばね９０と皿ばね９２は、配置の方向が異なる以外、形状やばね定数等は同一である。
【００５１】
さらに、底面同士が対向して配置された各セットを構成する皿ばね９０、９２の内面側には、支持軸８０に挿通されたリング（円形部材）９４が設けられる。リング９４は、ドーナツ状であり、その外周を構成する円弧（曲面）が、皿ばね９０、９２の内側斜面（内面）９０ａ、９２ａに当接している。なお、リング９４は、前記内側斜面９０ａ、９２ａに円弧で当接可能であればよく、その断面形状は円形や楕円形以外にも、角部に曲率を有する角形であってもよい。
【００５２】
従って、図３Ｂに示すように、第１ばね部材８２ａがピストン７２の押圧作用により収縮されると、各セットを構成する皿ばね９０、９２はそれぞれリング９４の外周側の前記円弧との接点を支点として軸線方向に撓むことになる。この際、前記セットを構成し、リング９４と接している１組の皿ばね９０、９２は、該リング９４の外周側の前記円弧と当接していることから、互いに同心に配置されることになり、軸線方向と直交する直径方向に対して相互に保持される。これにより、第１ばね部材８２ａでは、各セットでの皿ばね９０、９２同士での、前記直径方向での移動（ずれ）が阻止され、皿ばね９０、９２同士の同心度が維持されるため、伸縮が繰り返された場合であっても該伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることができる。換言すれば、前記リング９４は、各セットでの皿ばね９０、９２の軸線方向と直交する直径方向に対しての移動を阻止する手段（移動阻止手段、ずれ阻止手段）として機能する。
【００５３】
なお、このようなリング９４を有する第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）では、各セットを構成する皿ばね９０、９２同士での軸線方向と直交する直径方向への移動（ずれ）は、リング９４により阻止されるが、各セット間で多少のずれを生じる可能性がある。すなわち、第１ばね部材８２ａや第２ばね部材８４ａが収縮した際には、各セットに内装されたリング９４自体が前記直径方向に多少移動する。図５に示すように、例えば、１つのセットを構成する皿ばね９２と、それに接する他のセットを構成する皿ばね９０との接触部分において、ずれＡが生じる可能性がある。
【００５４】
そこで、本実施形態に係るシリンダ機構１１では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リング９４をやや扁平なリング（円形部材）９６に代えた第１ばね部材８２ｂや第２ばね部材８４ｂとすることも可能である。
【００５５】
第１ばね部材８２ｂ（第２ばね部材８４ｂ）を構成するリング９６は、支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）が挿通される内孔９６ａが前記リング９４のものよりも小径とされる。これにより、リング９６は軸線方向と直交する直径方向への移動（ずれ）が確実に規制された状態で皿ばね９０、９２の内側に配置されている。従って、第１ばね部材８２ｂ（第２ばね部材８４ｂ）では、リング９６により各セット間での直径方向へのずれを確実に阻止することができ、皿ばね９０、９２との組み合わせを複数セット積層して用いる場合において、伸縮が繰り返されても安定した所望のばね特性を得ることができるため、特に有効である。
【００５６】
なお、リング９６において、前記内孔９６ａは支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）に対して最小のクリアランス、すなわち、第１ばね部材８２ｂが収縮した際に支持軸８０に対して摺動可能なクリアランスを有しておく必要がある。この意味で、リング９６は前記直径方向に実質的にずれることがなければよく、第１ばね部材８２ｂ等のばね特性に大きな影響を与えることのない程度に前記クリアランスにより前記直径方向への移動が許容されていてもよい。
【００５７】
基本的には以上のように構成されるシリンダ機構１１では、経路７５から連通孔７４ａ内へと作動液が供給され、該作動液の液圧がピストン７２の先端面７２ａに伝達されると、ピストン７２は第１ばね部材８２ａ（第１ばね部材８２ｂ）の付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）する。そして、ピストン７２の前記退動に伴って、先端面７２ａとプラグ７４との間には、作動液が導入される液室７３が形成される（図７Ａ参照）。なお、前記作動液とは、例えば、ブレーキ装置１０の場合、マスタシリンダ１６からの液圧であり、この場合には経路７５は経路４６（図１参照）に相当する。
【００５８】
続けて、前記作動液の液圧によりピストン７２が矢印Ｘ２方向にさらに退動され、ピストン７２が支持部材７８に当接（底突き）すると（図７Ａ参照）、今度は、第２ばね部材８４ａ（第２ばね部材８４ｂ）の付勢力が作用し、ピストン７２は第２ばね部材８４ａの付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）することになる（図７Ｂ参照）。
【００５９】
従って、本実施形態に係るシリンダ機構１１によれば、第１ばね部材８２ａ等において、単品であっても非線形の特性を有する皿ばね９０、９２を、さらに複数枚積層している。これにより、各皿ばね９０、９２が撓む際には、各皿ばね９０、９２による反発力に加えて、各皿ばね９０、９２が収縮するほどに皿ばね９０、９２同士での摺動抵抗が増加することになる。このため、ブレーキ装置１０のように、シリンダ機構１１をペダルシミュレータ１３として適用した場合には、ペダル１２のストロークが大きくなるほどペダル１２の踏力（反力）を増加させることができる（図８の線Ｂ１参照）。また、ペダル１２を戻す際にも、各皿ばね９０、９２が伸長するほどに皿ばね９０、９２同士での摺動抵抗が減少する。これにより、ペダル１２の戻し操作時には、ストロークと踏力の特性にヒステリシス特性が加えられる（図８線Ｂ２参照）。これにより、シリンダ機構１１を適用したペダルシミュレータ１３によれば、ストロークと踏力の特性が図８に示すような最適な非線形となり、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることができる。
【００６０】
シリンダ機構１１では、第１ばね部材８２ａ、８２ｂに加えて、該第１ばね部材８２ａ、８２ｂよりもばね定数の大きな第２ばね部材８４ａ、８４ｂを備え、２段階でピストン７２を付勢することにより、ペダル１２のストロークと踏力の特性を一層良好なものとすることができる。
【００６１】
シリンダ機構１１では、各セットを構成する皿ばね９０、９２同士の底面（上面）同士を互いに向かい合わせに配置している。このため、各皿ばねを同方向に積層した場合に比べて、各皿ばねの上面側が底面側に埋没してしまうことがなく、少ない枚数で十分なストロークを得ることができ、コストを低減することができる。
【００６２】
なお、前記リング９４よりもリング９６の方が、その直径方向でのずれを確実に阻止することができるため好適であるが、皿ばね９０、９２から構成されるセットの数、例えば、１セットのみでセット間でのずれが生じない場合や、シリンダ機構１１の使用条件等によっては、リング９４も有効に用いることができる。
【００６３】
また、本発明に係るシリンダ機構１１を適用したペダルシミュレータ１３を搭載するブレーキ装置１０では、ペダル１２の反力として該ペダルシミュレータ１３で発生する反力を、例えば、ペダル操作情報検出部２２で検出された踏力を基に電動アクチュエータ２４で補正して、一層良好な特性とすることもできる。
【００６４】
本発明に係るシリンダ機構１１の適用例としては、ペダルシミュレータ１３に限定されるものではなく、また、ブレーキ装置１０は、図１に示すものに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００６５】
以上、実施形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…ブレーキ装置 １１…シリンダ機構
１２…ペダル １３Ｌ、１３Ｒ…ペダルシミュレータ
２６Ｌ、２６Ｒ、３８Ｌ、３８Ｒ、７２…ピストン
７０…ハウジング ７２ａ…先端面
７３…液室 ７４、８６…プラグ
７４ａ…連通孔 ７６…伝達部材
７８…支持部材 ８０…支持軸
８２ａ、８２ｂ…第１ばね部材 ８４ａ、８４ｂ…第２ばね部材
９０、９２…皿ばね ９０ａ、９２ａ…内側斜面
９４、９６…リング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の皿ばねにより、作動液が導かれる液室を形成するピストンを該液室側に付勢するように構成されたシリンダ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両のＥＣＵに入力されたブレーキペダル（以下、単にペダルともいう）の踏力等の操作情報に基づき、車輪に設けられた制動力発生部に液圧を与えるためのモータシリンダや液圧ポンプを電気的に駆動制御するブレーキ装置が提案されている。
【０００３】
この種の電気信号によりブレーキを電子制御するシステム、いわゆるブレーキバイワイヤでは、従来から広範に採用されているペダルとマスタシリンダとが直結された液圧制御システムに比べて、ペダル操作に一層忠実な制動が可能となり、スムーズなブレーキングを実現することができる。
【０００４】
ブレーキバイワイヤを採用したブレーキ装置では、ペダルの踏み込みに対する反力を得るためのペダルシミュレータ（ストロークシミュレータ）が設けられ、これにより、ペダル踏み込み量（ストローク、操作量）と踏力との間に、所定の特性（ストローク−踏力特性）を付与している。
【０００５】
特許文献１には、前記のようなペダルシミュレータとして、作動液が導かれる液室を形成（画定）するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構が開示されている。この場合、前記皿ばねの特性により、ストロークと踏力の特性を非線形、すなわち、ペダルの踏み始めにはペダルの操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダルを踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載のペダルシミュレータを構成するシリンダ機構では、前記各皿ばねの大部分を同一方向に積層している。このため、ピストンの摺動距離を十分なものとするためには、相当な数の皿ばねを配置する必要があり、コストが増大することになる。
【０００８】
そこで、このようなシリンダ機構において皿ばねの使用数を減らすために、図９Ａに示すように、ハウジング１００内で各皿ばねの底面同士を互いに向かい合わせて配置する方法が考えられる。すなわち、皿ばね１０２をその円錐形状が上向きとなるように配置し、皿ばね１０４をその円錐形状が下向き（逆向き）となるように配置する。そうすると、皿ばねの積層数を減らすことができると共に、ピストン１０６の十分な摺動距離を得ることができる。
【０００９】
ところが、通常、皿ばね１０２、１０４とハウジング１００や軸体１０８との間には、該皿ばね１０２、１０４の撓みを考慮して、多少のクリアランスＣが必要である（図９Ａ参照）。従って、図９Ｂに示すように、ピストン１０６が押し込まれ、皿ばね１０２、１０４が収縮した後、図９Ｃに示すように、再び伸長された際には、前記クリアランスＣ部分で各皿ばね１０２、１０４が直径方向にずれを生じる可能性がある。すなわち、各皿ばね１０２、１０４間の各所で前記クリアランスＣに起因したずれＡが生じる可能性がある（図９Ｃ参照）。
【００１０】
前記ずれＡが生じた部分では、収縮及び伸長の都度、各皿ばね同士で不規則な摺動抵抗を生じるため、ペダルのストロークと踏力の特性が皿ばねの収縮の都度複雑に変化することになり、安定したストローク−踏力特性を得ることが困難となる。すなわち、各皿ばねを単に向かい合わせに配置した場合には、各皿ばねの重ね合わせの状態を一定に管理（保持）することが難しく、収縮及び伸長の都度そのばね特性が変化して、シリンダ機構毎での個体差の原因となる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、作動液が導かれる液室を形成するピストンの付勢を皿ばねで行う場合であっても、該皿ばねの使用数を有効に減らすことができ、しかも安定したばね特性を得ることができるシリンダ機構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】
【００１２】
本発明に係るシリンダ機構は、ハウジングと、該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの内面に対して円弧で当接する円形部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るシリンダ機構は、ハウジングと、該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動を阻止する移動阻止手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置することにより、各皿ばねを同方向に積層した場合に比べ、１つの皿ばねの上面側が他の皿ばねの底面側に埋没することを防止して、皿ばねの使用枚数を低減しながらも十分なストロークを得ることができる。さらに、底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動（ずれ）を、前記円形部材や前記移動阻止手段によって阻止することができるため、例えば、各皿ばねの伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることができる。特に、前記円形部材の場合には、前記底面が向かい合わせに配置された各皿ばねの内面が、該円形部材の外周側の前記円弧と当接していることから、各皿ばねを互いに同心に配置することが可能となる。このため、各皿ばねを軸線方向と直交する直径方向に対して相互に保持することが可能となり、該直径方向への移動（ずれ）を有効に防止することができる。
【００１５】
さらにまた、前記円形部材が、軸線方向に移動自在であり、該軸線方向に直交する方向に移動を規制された状態で配置されていると、円形部材自体の前記直径方向への移動（ずれ）の発生を抑えることができるため、底面を向かい合わせに配置した皿ばねを複数セット用いた場合に、各セット間でのずれを有効に防止することができるため好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、作動液が導かれる液室を形成するピストンを該液室側に付勢する複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置している。これにより、１つの皿ばねの上面側が他の皿ばねの底面側に埋没することが防止され、皿ばねの使用枚数を低減しながらも十分なストロークを得ることが可能となる。また、底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動が、前記円形部材や前記移動阻止手段によって阻止されるため、各皿ばねの伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダ機構が適用されたペダルシミュレータを搭載するブレーキ装置のブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシリンダ機構の軸線方向に沿う概略断面図である。
【図３】図３Ａは、図２に示すシリンダ機構の第１ばね部材の構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材を収縮させた状態を示す断面図である。
【図４】図２に示すシリンダ機構の第１ばね部材の一部省略断面斜視図である。
【図５】図３Ａに示す第１ばね部材において、皿ばねのセット間でずれが生じた状態を模式的に示す断面図である。
【図６】図６Ａは、図３Ａに示す第１ばね部材の変形例に係る第１ばね部材を模式的に示す断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す第１ばね部材を収縮させた状態を模式的に示す断面図である。
【図７】図７Ａは、図２に示すシリンダ機構において、液圧によりピストンが退動し、液室が形成された状態を示す概略断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す状態からさらにピストンが退動された状態を示す概略断面図である。
【図８】ペダルの踏力とストロークとの関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａは、リングを設けずに各皿ばねの底面同士を互いに向かい合わせて配置した状態を模式的に示す断面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示す状態から皿ばねを収縮させた状態を模式的に示す断面模式図であり、図９Ｃは、図９Ｂに示す状態から皿ばねを再び伸張させた状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るシリンダ機構について、このシリンダ機構の適用例であるペダルシミュレータを搭載したブレーキ装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
先ず、本発明に係るシリンダ機構が適用されたペダルシミュレータを搭載する車両用のブレーキ装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダ機構１１が適用されたペダルシミュレータ１３Ｌ、１３Ｒを搭載するブレーキ装置１０のブロック回路図である。
【００２０】
ブレーキ装置１０は自動車等の車両に搭載され、運転者（操作者）によるペダル（ブレーキペダル）１２の操作に基づき左車輪ＬＷや右車輪ＲＷに備えられた制動力発生部（キャリパ、ホイールシリンダ、ブレーキシリンダ）１４Ｌ、１４Ｒでディスク１５Ｌ、１５Ｒを狭持して制動力を発生させ、車両を制動する装置である。図１では、自動車の前輪側を構成する左車輪ＬＷや右車輪ＲＷのみを図示しており、後輪側については図示を省略しているが、該後輪側についても前輪側（左車輪ＬＷや右車輪ＲＷ）と同様な構成や他の構成を備えることができる。また、ブレーキ装置１０において、左車輪ＬＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｌ」を付し、右車輪ＲＷ側に備えられるものの参照符号には「Ｒ」を付し、左車輪ＬＷ側及び右車輪ＲＷ側をまとめて説明する場合には前記の「Ｌ」や「Ｒ」を省略する。
【００２１】
ブレーキ装置１０は、運転者が運転状況等に応じて操作するペダル１２と、該ペダル１２の操作に連動して駆動されるマスタシリンダ１６と、前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒで制動力を発生するための液圧を付与するモータシリンダ（液圧発生部、キャリパシリンダ）１８Ｌ、１８Ｒとを備える。ブレーキ装置１０の各構成部品は、制御部であるＥＣＵ２０に電気的に接続され、該ＥＣＵ２０により制御される。
【００２２】
すなわち、ブレーキ装置１０は、各構成部品間を液圧（油圧）を伝達可能に接続する液圧（油圧）系統と、各構成部品間とＥＣＵ２０とを電気的に接続する電気系統とから構成される。図１中、前記液圧系統を構成する経路（流路）を実線で示し、前記電気系統を構成する経路（信号線）を破線で示している。前記液圧系統に充填される液体としては、例えば、ブレーキフルードが挙げられる。
【００２３】
図１に示すように、ペダル１２には、運転者がペダル１２を踏み込む力（踏力）や運転者によりペダル１２が操作された量（操作量、ストローク）を検出するペダル操作情報検出部２２が設けられ、該ペダル操作情報検出部２２の検出値はＥＣＵ２０に入力される。前記踏力の検出には、例えばペダル１２の踏面に設けられるトルクセンサが用いられ、前記ストロークの検出には、例えばポテンショメータ（ロータリポテンショメータ）が用いられる。なお、ペダル操作情報検出部２２は、踏力のみを検出するように構成してもよい。
【００２４】
ペダル１２の基端側の揺動軸近傍には、電動アクチュエータ（アクチュエータ、反力モータ）２４が連結される。電動アクチュエータ２４は、ＥＣＵ２０の制御下に、運転者のペダル１２の踏み込みに対する反力の調整と、ペダル１２の位置調整とを行うものである。該電動アクチュエータ２４は、ペダル１２にトルクを与えることが可能であり、すなわち、電動アクチュエータ２４にペダル１２の踏力を検出するペダル操作情報検出部２２の機能を兼ねさせてもよい。
【００２５】
前記マスタシリンダ１６は、軸方向に順に配置された２つのピストン２６Ｌ、２６Ｒと、後端がペダル１２に連結されてピストン２６Ｌ、２６Ｒを進退駆動するロッド２８と、シリンダ１６ａ内が前記ピストン２６Ｌ、２６Ｒで仕切られ形成された２つの加圧室３０Ｌ、３０Ｒとから構成される。加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、ペダル１２の踏み込みで進動したピストン２６Ｌ、２６Ｒを原位置に戻す復帰ばね（弾性部材）３２Ｌ、３２Ｒが配設される。
【００２６】
前記加圧室３０Ｌ、３０Ｒは、主経路３３Ｌ、３３Ｒによって前記制動力発生部１４Ｌ、１４Ｒに連結される。
【００２７】
前記モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒは、ロッド３４Ｌ、３４Ｒの後端がブレーキモータ（キャリパモータ）３６Ｌ、３６Ｒに連結されることで、ピストン３８Ｌ、３８Ｒをシリンダ４０Ｌ、４０Ｒ内で進退駆動可能である。該モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒを構成する加圧室４２Ｌ、４２Ｒは、経路４４Ｌ、４４Ｒを介して前記主経路３３Ｌ、３３Ｒに連結される。すなわち、モータシリンダ１８の加圧室４２は、制動力発生部１４に連結されている。
【００２８】
前記主経路３３Ｌ、３３Ｒにおいて、前記経路４４Ｌ、４４Ｒよりもマスタシリンダ１６側には、経路４６Ｌ、４６Ｒを介して、本実施形態に係るシリンダ機構１１が適用されたペダルシミュレータ（Ｐ．Ｓ．）１３Ｌ、１３Ｒが連結されている。
【００２９】
また、マスタシリンダ１６の加圧室３０Ｌ、３０Ｒには、リザーブタンク５２へと連結される経路５４Ｌ、５４Ｒが連通している。リザーブタンク５２は、ブレーキ装置１０の液圧系統の液圧（液量）を調節する機能を果たす。さらに、リザーブタンク５２には、モータシリンダ１８Ｌ、１８Ｒの加圧室４２Ｌ、４２Ｒに連通する補助経路５６Ｌ、５６Ｒが連結される。これら経路５４Ｌ、５４Ｒ及び補助経路５６Ｌ、５６Ｒは、リザーブタンク５２に連結される手前でそれぞれ合流している。
【００３０】
リザーブタンク５２へと連結される経路５４において、加圧室３０に連通する開口部は、ピストン２６の原位置に近接して形成される。これにより、ピストン２６Ｌ、２６Ｒが原位置から進動すると同時に（僅かでも動くと）前記開口部は閉塞され、すなわち、加圧室３０Ｌ、３０Ｒとリザーブタンク５２との間で経路５４Ｌ、５４Ｒが遮断される。補助経路５６においても前記の経路５４と略同様に構成される。すなわち、ピストン３８Ｌ、３８Ｒが原位置から進動すると同時に、加圧室４２Ｌ、４２Ｒとリザーブタンク５２との間で補助経路５６Ｌ、５６Ｒが遮断される。
【００３１】
このようなブレーキ装置１０において、主経路３３Ｌ、３３Ｒには、加圧室３０Ｌ、３０Ｒ側から順に、マスタシリンダ圧力センサ５８Ｌ、５８Ｒと、フェイルセーフバルブ６０Ｌ、６０Ｒと、ブレーキ圧力センサ（キャリパ圧力センサ）６２Ｌ、６２Ｒとが配設される。経路４４Ｌ、４４Ｒには、ブレーキバルブ（キャリパバルブ）６４Ｌ、６４Ｒが配設される。経路４６Ｌ、４６Ｒには、シミュレータバルブ（ＰＳバルブ）６６Ｌ、６６Ｒが配設される。
【００３２】
前記フェイルセーフバルブ６０は、主経路３３と、経路４４の連結部及び経路４６の連結部との間に設けられており、ＥＣＵ２０の制御下にソレノイド６０ａが励磁されると主経路３３を連通又は遮断する。同様に、ＥＣＵ２０の制御下に、前記ブレーキバルブ６４はソレノイド６４ａが励磁されると経路４４を連通又は遮断し、前記シミュレータバルブ６６はソレノイド６６ａが励磁されると経路４６を連通又は遮断する。
【００３３】
なお、図１では簡単のため、マスタシリンダ圧力センサ５８及びブレーキ圧力センサ６２からＥＣＵ２０へと接続される信号線と、ソレノイド６０ａ、６４ａ、６６ａからＥＣＵ２０へと接続される信号線等を省略している。
【００３４】
以上のように構成されるブレーキ装置１０では、通常時、ペダル１２の操作情報がペダル操作情報検出部２２で検出されると共に、ＥＣＵ２０へと入力される。そして、ＥＣＵ２０からの指令に基づきモータシリンダ１８が駆動されて、制動力発生部１４で制動力が発生し、ブレーキ動作が行われる。すなわち、ブレーキ装置１０は、バイワイヤ技術を採用したシステム（ブレーキバイワイヤ）として構成されている。
【００３５】
そこで、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御される通常時（システムオン時）には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を開弁し、フェイルセーフバルブ６０を閉弁する。
【００３６】
この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧がペダルシミュレータ１３（シリンダ機構１１）に与えられ、該ペダルシミュレータ１３で反力を得ることができる。
【００３７】
同時に、ペダル操作情報検出部２２からペダル１２の操作情報（踏力やストローク）がＥＣＵ２０に入力され、ＥＣＵ２０によって前記操作情報に基づきモータシリンダ１８が駆動制御される。これにより、モータシリンダ１８で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。
【００３８】
一方、ブレーキ装置１０がブレーキバイワイヤとして駆動制御されない状態（システムオフ時）、例えば、イグニッションオフとされたシステム停止時等、いわゆる失陥時には、先ず、ＥＣＵ２０の制御下に、フェイルセーフバルブ６０を開弁し、ブレーキバルブ６４及びシミュレータバルブ６６を閉弁する（図１参照）。
【００３９】
この状態で、運転者がペダル１２を操作すると、該ペダル１２の操作によりマスタシリンダ１６の加圧室３０で発生する液圧が制動力発生部１４に与えられ、該制動力発生部１４で制動力が発生し、左車輪ＬＷや右車輪ＲＷが制動される。この際、ペダル１２への反力は、マスタシリンダ１６により得ることができる。
【００４０】
さらに、ブレーキ装置１０では、ペダル１２の初期位置を変更することも可能である。すなわち、ペダル１２の初期位置変更時には、先ず、運転者が位置変更スイッチ６８をオンすると、ＥＣＵ２０の制御下に、フェイルセーフバルブ６０及びブレーキバルブ６４が開弁され、シミュレータバルブ６６が閉弁される。
【００４１】
この状態で、運転者が前記位置変更スイッチ６８を操作すると、ＥＣＵ２０の制御下に、電動アクチュエータ２４が駆動されてペダル１２を移動させることができる。しかも、このようなペダル１２の初期位置変更時には、電動アクチュエータ２４によりペダル１２が移動されるに伴い、移動したマスタシリンダ１６を構成するピストン２６の移動分の液圧（液量）は、主経路３３からブレーキバルブ６４を経てモータシリンダ１８の加圧室４２へと送られる。これにより、前記移動分の液圧は、補助経路５６を介してリザーブタンク５２へと戻される。
【００４２】
このようにブレーキ装置１０では、前記システムオン時でのペダル１２での反力は、ペダルシミュレータ１３により付与される。すなわち、ペダル１２の踏力とストロークの特性は、ペダルシミュレータ１３を構成するシリンダ機構１１の特性を反映する。従って、シリンダ機構１１には、例えば、ブレーキ装置１０が搭載される同一車種では略同一であり且つ経時的に変化しない安定した特性と、ストロークと踏力の特性が非線形、すなわち、ペダル１２の踏み始めには操作トルク（踏み剛性）を小さく、ペダル１２を踏み込むに従って操作トルク（踏み剛性）を大きくすることができ、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることとが重要となる。
【００４３】
そこで、次に、本実施形態に係るシリンダ機構１１について図２〜図８を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るシリンダ機構１１の軸線方向に沿う概略断面図である。
【００４４】
図２に示すように、シリンダ機構１１は、円筒形状からなるハウジング７０と、該ハウジング７０内に摺動可能に保持されたピストン７２とを備える。ハウジング７０の一端側（矢印Ｘ１側）の開口部７０ａは、軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に連通孔７４ａが形成されたプラグ（蓋部材）７４が嵌挿されることにより閉塞されている。連通孔７４ａは、矢印Ｘ２方向で該連通孔７４ａより大径の孔部７４ｂに開口（連通）しており、該孔部７４ｂ内にはピストン７２が軸線方向（図２中の矢印Ｘ方向）に摺動可能に挿入されている。すなわち、前記孔部７４ｂはピストン７２を進退駆動させるシリンダとして機能するものであり、プラグ７４の外端面に連結された経路７５から連通孔７４ａへと作動液（例えば、ブレーキ装置１０のブレーキフルード）が導入されると、該作動液の液圧がピストン７２の先端面（作用面）７２ａに伝達される。これにより、ピストン７２は、連通孔７４ａから供給される作動液の液圧により矢印Ｘ２方向に退動され、又は後述する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの付勢力により矢印Ｘ１方向に進動されることで、先端面７２ａとプラグ７４との間に作動液が導入される液室７３を形成（画定）する（図７Ａ参照）。
【００４５】
このようなピストン７２の矢印Ｘ２側の面には、やや大径の凹部７２ｂが開口しており、該凹部７２ｂの底面には、該凹部７２ｂより小径の凹部７２ｃが開口している。
【００４６】
プラグ７４において、ピストン７２を保持する前記孔部７４ｂは矢印Ｘ２方向に突出する筒部７４ｃの内周面として形成される。該筒部７４ｃの外周面はハウジング７０内を矢印Ｘ方向に仕切る伝達部材７６の凹部７６ａ内で摺動自在に保持される。伝達部材７６は、矢印Ｘ２側に凹んだ前記凹部７６ａを有する有底円筒形状であり、凹部７６ａの縁部から直径方向に沿ってフランジ部７６ｂが設けられる。
【００４７】
伝達部材７６を構成する凹部７６ａの底部には、円板型の支持部材７８が着座しており、その中央部には、ピストン７２方向（矢印Ｘ１方向）に支持軸（支持棒）８０が突設されている。該支持軸８０は、ピストン７２の前記凹部７２ｂとの間で、該ピストン７２を矢印Ｘ１側に付勢する第１ばね部材８２ａを保持している。
【００４８】
一方、伝達部材７６を構成するフランジ部７６ｂの矢印Ｘ２側には、該伝達部材７６を矢印Ｘ１側に付勢する第２ばね部材８４ａが配設される。第２ばね部材８４ａは、その軸線方向端部が、ハウジング７０の他端側（矢印Ｘ２側）の開口部７０ｂを閉塞するプラグ（蓋部材）８６と、前記フランジ部７６ｂとにより保持され、その直径方向がハウジング７０と、伝達部材７６とにより保持される。本実施形態の場合、前記第１ばね部材８２ａよりも第２ばね部材８４ａの方がばね定数を高く設定している。プラグ８６の中央には、前記伝達部材７６が矢印Ｘ２側に大きく変位した際、該プラグ８６への底突きによる異音や破損を抑えるための緩衝部材（ゴム部材）８８が嵌め込まれている。
【００４９】
ここで、ピストン７２を付勢する第１及び第２ばね部材８２ａ、８４ａの構造について、図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照して説明する。図３Ａは、第１ばね部材８２ａの構造を模式的に示す断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す第１ばね部材８２ａを収縮させた状態を模式的に示す断面図である。図４は、第１ばね部材８２ａの一部省略断面斜視図である。なお、第１ばね部材８２ａと第２ばね部材８４ａは、その内外径やばね定数、保持形態等が異なる以外、基本的な構造は略同一であるため、以下では第１ばね部材８２ａについて具体的に説明し、第２ばね部材８４ａの説明は省略する。
【００５０】
図３Ａ及び図４に示すように、第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）には、上面と底面が開口した円錐台形状からなる複数枚の皿ばね９０、９２が、互いの底面（上面）同士が対向された状態で支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）に挿通されている。すなわち、一方の皿ばね９０はその円錐形状が上向きとなるように配置され、他方の皿ばね９２はその円錐形状が下向き（皿ばね９０に対して逆向き）に配置されており、皿ばね９０と皿ばね９２とのセットが複数組（本実施形態の場合、３セット）積層されている。なお、皿ばね９０と皿ばね９２は、配置の方向が異なる以外、形状やばね定数等は同一である。
【００５１】
さらに、底面同士が対向して配置された各セットを構成する皿ばね９０、９２の内面側には、支持軸８０に挿通されたリング（円形部材）９４が設けられる。リング９４は、ドーナツ状であり、その外周を構成する円弧（曲面）が、皿ばね９０、９２の内側斜面（内面）９０ａ、９２ａに当接している。なお、リング９４は、前記内側斜面９０ａ、９２ａに円弧で当接可能であればよく、その断面形状は円形や楕円形以外にも、角部に曲率を有する角形であってもよい。
【００５２】
従って、図３Ｂに示すように、第１ばね部材８２ａがピストン７２の押圧作用により収縮されると、各セットを構成する皿ばね９０、９２はそれぞれリング９４の外周側の前記円弧との接点を支点として軸線方向に撓むことになる。この際、前記セットを構成し、リング９４と接している１組の皿ばね９０、９２は、該リング９４の外周側の前記円弧と当接していることから、互いに同心に配置されることになり、軸線方向と直交する直径方向に対して相互に保持される。これにより、第１ばね部材８２ａでは、各セットでの皿ばね９０、９２同士での、前記直径方向での移動（ずれ）が阻止され、皿ばね９０、９２同士の同心度が維持されるため、伸縮が繰り返された場合であっても該伸縮の都度その特性が変化することを有効に防止でき、安定した所望のばね特性を得ることができる。換言すれば、前記リング９４は、各セットでの皿ばね９０、９２の軸線方向と直交する直径方向に対しての移動を阻止する手段（移動阻止手段、ずれ阻止手段）として機能する。
【００５３】
なお、このようなリング９４を有する第１ばね部材８２ａ（第２ばね部材８４ａ）では、各セットを構成する皿ばね９０、９２同士での軸線方向と直交する直径方向への移動（ずれ）は、リング９４により阻止されるが、各セット間で多少のずれを生じる可能性がある。すなわち、第１ばね部材８２ａや第２ばね部材８４ａが収縮した際には、各セットに内装されたリング９４自体が前記直径方向に多少移動する。図５に示すように、例えば、１つのセットを構成する皿ばね９２と、それに接する他のセットを構成する皿ばね９０との接触部分において、ずれＡが生じる可能性がある。
【００５４】
そこで、本実施形態に係るシリンダ機構１１では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リング９４をやや扁平なリング（円形部材）９６に代えた第１ばね部材８２ｂや第２ばね部材８４ｂとすることも可能である。
【００５５】
第１ばね部材８２ｂ（第２ばね部材８４ｂ）を構成するリング９６は、支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）が挿通される内孔９６ａが前記リング９４のものよりも小径とされる。これにより、リング９６は軸線方向と直交する直径方向への移動（ずれ）が確実に規制された状態で皿ばね９０、９２の内側に配置されている。従って、第１ばね部材８２ｂ（第２ばね部材８４ｂ）では、リング９６により各セット間での直径方向へのずれを確実に阻止することができ、皿ばね９０、９２との組み合わせを複数セット積層して用いる場合において、伸縮が繰り返されても安定した所望のばね特性を得ることができるため、特に有効である。
【００５６】
なお、リング９６において、前記内孔９６ａは支持軸８０（第２ばね部材８４ａの場合には伝達部材７６）に対して最小のクリアランス、すなわち、第１ばね部材８２ｂが収縮した際に支持軸８０に対して摺動可能なクリアランスを有しておく必要がある。この意味で、リング９６は前記直径方向に実質的にずれることがなければよく、第１ばね部材８２ｂ等のばね特性に大きな影響を与えることのない程度に前記クリアランスにより前記直径方向への移動が許容されていてもよい。
【００５７】
基本的には以上のように構成されるシリンダ機構１１では、経路７５から連通孔７４ａ内へと作動液が供給され、該作動液の液圧がピストン７２の先端面７２ａに伝達されると、ピストン７２は第１ばね部材８２ａ（第１ばね部材８２ｂ）の付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）する。そして、ピストン７２の前記退動に伴って、先端面７２ａとプラグ７４との間には、作動液が導入される液室７３が形成される（図７Ａ参照）。なお、前記作動液とは、例えば、ブレーキ装置１０の場合、マスタシリンダ１６からの液圧であり、この場合には経路７５は経路４６（図１参照）に相当する。
【００５８】
続けて、前記作動液の液圧によりピストン７２が矢印Ｘ２方向にさらに退動され、ピストン７２が支持部材７８に当接（底突き）すると（図７Ａ参照）、今度は、第２ばね部材８４ａ（第２ばね部材８４ｂ）の付勢力が作用し、ピストン７２は第２ばね部材８４ａの付勢力に抗して矢印Ｘ２方向に退動（摺動）することになる（図７Ｂ参照）。
【００５９】
従って、本実施形態に係るシリンダ機構１１によれば、第１ばね部材８２ａ等において、単品であっても非線形の特性を有する皿ばね９０、９２を、さらに複数枚積層している。これにより、各皿ばね９０、９２が撓む際には、各皿ばね９０、９２による反発力に加えて、各皿ばね９０、９２が収縮するほどに皿ばね９０、９２同士での摺動抵抗が増加することになる。このため、ブレーキ装置１０のように、シリンダ機構１１をペダルシミュレータ１３として適用した場合には、ペダル１２のストロークが大きくなるほどペダル１２の踏力（反力）を増加させることができる（図８の線Ｂ１参照）。また、ペダル１２を戻す際にも、各皿ばね９０、９２が伸長するほどに皿ばね９０、９２同士での摺動抵抗が減少する。これにより、ペダル１２の戻し操作時には、ストロークと踏力の特性にヒステリシス特性が加えられる（図８線Ｂ２参照）。これにより、シリンダ機構１１を適用したペダルシミュレータ１３によれば、ストロークと踏力の特性が図８に示すような最適な非線形となり、運転者に違和感のないペダル操作感を与えることができる。
【００６０】
シリンダ機構１１では、第１ばね部材８２ａ、８２ｂに加えて、該第１ばね部材８２ａ、８２ｂよりもばね定数の大きな第２ばね部材８４ａ、８４ｂを備え、２段階でピストン７２を付勢することにより、ペダル１２のストロークと踏力の特性を一層良好なものとすることができる。
【００６１】
シリンダ機構１１では、各セットを構成する皿ばね９０、９２同士の底面（上面）同士を互いに向かい合わせに配置している。このため、各皿ばねを同方向に積層した場合に比べて、各皿ばねの上面側が底面側に埋没してしまうことがなく、少ない枚数で十分なストロークを得ることができ、コストを低減することができる。
【００６２】
なお、前記リング９４よりもリング９６の方が、その直径方向でのずれを確実に阻止することができるため好適であるが、皿ばね９０、９２から構成されるセットの数、例えば、１セットのみでセット間でのずれが生じない場合や、シリンダ機構１１の使用条件等によっては、リング９４も有効に用いることができる。
【００６３】
また、本発明に係るシリンダ機構１１を適用したペダルシミュレータ１３を搭載するブレーキ装置１０では、ペダル１２の反力として該ペダルシミュレータ１３で発生する反力を、例えば、ペダル操作情報検出部２２で検出された踏力を基に電動アクチュエータ２４で補正して、一層良好な特性とすることもできる。
【００６４】
本発明に係るシリンダ機構１１の適用例としては、ペダルシミュレータ１３に限定されるものではなく、また、ブレーキ装置１０は、図１に示すものに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００６５】
以上、実施形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…ブレーキ装置 １１…シリンダ機構
１２…ペダル １３Ｌ、１３Ｒ…ペダルシミュレータ
２６Ｌ、２６Ｒ、３８Ｌ、３８Ｒ、７２…ピストン
７０…ハウジング ７２ａ…先端面
７３…液室 ７４、８６…プラグ
７４ａ…連通孔 ７６…伝達部材
７８…支持部材 ８０…支持軸
８２ａ、８２ｂ…第１ばね部材 ８４ａ、８４ｂ…第２ばね部材
９０、９２…皿ばね ９０ａ、９２ａ…内側斜面
９４、９６…リング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、
該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、
前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの内面に対して円弧で当接する円形部材を設けたことを特徴とするシリンダ機構。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダ機構において、
前記円形部材は、軸線方向に移動自在であり、該軸線方向に直交する方向に移動を規制された状態で配置されていることを特徴とするシリンダ機構。
【請求項３】
ハウジングと、
該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、
該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、
前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動を阻止する移動阻止手段を設けたことを特徴とするシリンダ機構。
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、
該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、
前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの内面に対して円弧で当接する円形部材を設けたことを特徴とするシリンダ機構。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダ機構において、
前記円形部材は、軸線方向に移動自在であり、該軸線方向に直交する方向に移動を規制された状態で配置されていることを特徴とするシリンダ機構。
【請求項３】
ハウジングと、
該ハウジング内に摺動可能に保持され、作動液が導かれる液室を形成するピストンと、
該ピストンを前記液室側に付勢する複数の皿ばねとを備えるシリンダ機構であって、
前記複数の皿ばねのうち、少なくとも２つの皿ばねの底面を互いに向かい合わせに配置すると共に、該底面が向かい合わせに配置された皿ばねの軸線方向に直交する方向への移動を阻止する移動阻止手段を設けたことを特徴とするシリンダ機構。
【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２０１２−１５３３６７（Ｐ２０１２−１５３３６７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１５３３３（Ｐ２０１２−１１５３３３）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００７−６３０５７（Ｐ２００７−６３０５７）の分割
【原出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００７−６３０５７（Ｐ２００７−６３０５７）の分割
【原出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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