液圧発生装置
【課題】電動モータの失陥時にも制動機能を維持できる液圧発生装置において、無効ストロークの管理を容易にする。
【解決手段】ブレーキペダル２０のストロークに基づき、コントローラＣにより電動モータ２２の作動を制御して、ベルト伝動機構２３及びボールねじ機構２４を介してプライマリピストン７を推進してマスタシリンダ２でブレーキ液圧を発生させる。このとき、プライマリ室６Ａのブレーキ液圧を小径のサブピストンによってブレーキペダル２０にフィードバックすることにより、一定の倍力比を得る。電動モータ２２の失陥時には、ブレーキペダル２０により、入力ロッド２１を介して、受圧面積の小さいサブピストン９を直接推進してブレーキ液圧を発生させる。サブピストン９は、プライマリピストン７に当接することにより、後退位置が規定される。
【解決手段】ブレーキペダル２０のストロークに基づき、コントローラＣにより電動モータ２２の作動を制御して、ベルト伝動機構２３及びボールねじ機構２４を介してプライマリピストン７を推進してマスタシリンダ２でブレーキ液圧を発生させる。このとき、プライマリ室６Ａのブレーキ液圧を小径のサブピストンによってブレーキペダル２０にフィードバックすることにより、一定の倍力比を得る。電動モータ２２の失陥時には、ブレーキペダル２０により、入力ロッド２１を介して、受圧面積の小さいサブピストン９を直接推進してブレーキ液圧を発生させる。サブピストン９は、プライマリピストン７に当接することにより、後退位置が規定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の液圧式ブレーキ装置に組込まれ、電動モータによって液圧の制御を行う液圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、自動車の液圧式ブレーキ装置において、運転者によるブレーキ操作等の入力に対して、電動モータを作動させてサーボ力を付与することにより、マスタシリンダで発生する液圧を制御する液圧発生装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３８９０９号公報
【０００４】
上記特許文献１に記載された液圧発生装置は、ブレーキペダルに連結された主ピストン（受圧面積小）と、内周部に入力ピストンが嵌合されて外周部がマスタシリンダに嵌合する円筒状のブーストピストン（受圧面積大）と、ブーストピストンにボールねじ機構（回転−直動変換機構）を介して連結された電動モータとを備えている。そして、運転者のブレーキペダル等の操作に応じて、電動モータを作動させてブーストピストンに推力（サーボ力）を付与してマスタシリンダを加圧する。このとき、加圧されたマスタシリンダの液圧の一部を主ピストンを介してブレーキペダルにフィードバックすることにより、一定の倍力比を得ている。また、電気系統の故障等により、万一、電動モータが作動不能になった場合には、ブレーキペダルに連結された主ピストンの推進により、直接、マスタシリンダ内のブレーキ液を加圧することにより、制動機能を維持するようにしている。
【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、次のような問題がある。液圧発生装置の主ピストンの後退位置が、ブレーキペダル側で規定されることになっているため、主ピストンが非制動位置から移動してマスタシリンダのリザーバポートを閉じてブレーキ液圧が発生し始めるまでの、いわゆる、無効ストロークの管理が煩雑である。
【０００６】
本発明は、無効ストロークの管理が容易となる液圧発生装置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、本発明に係る液圧発生装置は、有低筒状のシリンダ本体と、前記シリンダ本体に摺動可能に配置され、前記シリンダ本体の底部に対向する対向面を有するピストンと、前記シリンダ本体にリザーバポートを介して接続されるリザーバと、ブレーキペダルの操作に基づいて作動して前記ピストンを前記シリンダ本体内で移動させるアクチュエータと、前記ピストンに摺動可能に配置されて該ピストンの対向面に当接するサブピストンと、前記ブレーキペダルと前記サブピストンとの間に介装されて前記ブレーキペダルの操作力によって前記サブピストンを移動させるための入力ロッドと、前記サブピストンを前記ピストンの対向面に付勢する付勢部材と、前記ピストン又は前記サブピストンが非制動位置から前進したとき、前記リザーバポートを遮断するポート開閉手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る液圧発生装置によれば、無効ストロークの管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す液圧発生装置の通常の倍力作動状態を示す縦断面図である。
【図３】図１に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【図４】図１に示す液圧発生装置の入出力特性を示すグラフ図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る変形例１の液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る変形例２の液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦部分断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図８】図７に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示す液圧発生装置の通常の倍力作動状態を示す縦断面図である。
【図１１】図９に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【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４を参照して説明する。
本実施形態に係る液圧発生装置が組込まれた自動車のブレーキシステムの概略構成を図１に示す。図１に示すように、ブレーキシステム１は、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ２と、マスタシリンダ２に一体に結合されて当該マスタシリンダとともに液圧発生装置を構成する電動倍力装置３と、マスタシリンダ２に接続されてブレーキ液圧の供給によって各車輪に制動力を発生させる液圧式のホイールシリンダ４と、マスタシリンダ２と各ホイールシリンダ４との間に介装される液圧制御ユニット５と、電動倍力装置３及び液圧制御ユニット５の作動を制御するコントローラＣとを備えている。
【００１１】
マスタシリンダ２は、タンデム型であり、有低筒状に形成されたシリンダ本体２Ａの内部のシリンダボア６内に、有底円筒状のプライマリピストン７（ピストン）及びセカンダリピストン８が直列に配置されて構成されている。シリンダボア６内において、プライマリピストン７とセカンダリピストン８との間にはプライマリ室６Ａが形成され、セカンダリピストン８とシリンダ本体２Ａの底部２Ｂとの間には、セカンダリ室６Ｂが形成されている。プラマリピストン７の円筒部７Ａには、サブピストン９が摺動可能に挿入されている。サブピストン９は、前端部に円筒部９Ａが形成され、後端部に小径円筒部９Ｂが形成された段付形状であり、円筒部９Ａと小径円筒部９Ｂとの間に段部９Ｃが形成されている。上記小径円筒部９Ｂは、プライマリピストン７の底部を貫通する貫通孔７Ｂを通って後方に延びている。上記段部９Ｃは、プライマリピストン７に形成された、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面である内底面部７Ｃに当接する。
【００１２】
シリンダ本体２Ａの側壁の鉛直方向上部には、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂにそれぞれ連通するリザーバポート１０、１１が設けられている。これらのリザーバポート１０、１１には、ブレーキ液を貯留するリザーバ１２が接続されている。シリンダボア６の内周部には、各リザーバポート１０、１１を挟むように一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂ及び１４Ａ、１４Ｂが装着されている。ピストンシール１３Ａ、１３Ｂ及び１４Ａ、１４Ｂは、シリンダボア６とプライマリ及びセカンダリピストン７、８との間をシールしている。プライマリ及びセカンダリピストン７、８のそれぞれの円筒部７Ａ、８Ａには、その径方向に貫通するピストンポート１５、１６が形成されている。プライマリピストン７の内周部には、ピストンポート１５を挟むように一対のピストンシール１７Ａ、１７Ｂが装着されて、サブピストン９との間をシールしている。サブピストン９の円筒部９Ａには、その径方向に沿って貫通するピストンポート１８が形成されている。プライマリ室６Ａ内には、一端がセカンダリピストン８に当接し、他端がサブピストン９に当接する付勢部材となる圧縮コイルバネである戻しバネ１９Ａが配置されている。戻しバネ１９Ａは、そのバネ力により、プライマリピストン７及びサブピストン９を、図１に示す非制動位置となるように付勢しており、サブピストン９の段部９Ｃをプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接させている。また、セカンダリ室６Ｂには、一端がシリンダ本体２Ａの底部２Ｂに当接し、他端がセカンダリピストン８に当接する戻しバネ１９Ｂが配置されている。戻しバネ１９Ｂは、そのバネ力により、セカンダリピストン８を、図１に示す非制動位置となるように付勢している。ここで、ピストンシール１３Ａ１７Ａ及びピストンポート１５、１８は、プライマリピストン７やサブピストン９が非制動位置から前進したときにリザーバポート１０、１１を遮断する、本実施形態におけるポート開閉手段を構成している。
【００１３】
そして、プライマリ及びセカンダリピストン７、８並びにサブピストン９が図１に示す非制動位置にあるとき、プライマリピストン７のピストンポート１５は一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂの間に配置され、また、サブピストン９のピストンポート１８は一対のピストンシール１７Ａ、１７Ｂの間に配置される。このことにより、リザーバ１２とプライマリ室６Ａとがリザーバポート１０及びピストンポート１５、１８を介して連通されている。また、セカンダリピストン８のピストンポート１６は一対のピストンシール１４Ａ、１４Ｂの間に配置されている。このことにより、リザーバ１２とセカンダリ室６Ｂとがリザーバポート１１及びピストンポート１６を介して連通される。したがって、ブレーキパッドの摩耗等に応じてリザーバ１２からプライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを介して各ホイールシリンダ４に適宜ブレーキ液が補充される。
【００１４】
図２に示すように、プライマリ及びセカンダリピストン７、８が前進して、ピストンポート１５、１６がそれぞれピストンシール１３Ａ、１４Ａを越えて移動すると、リザーバポート１０、１１とピストンポート１５、１６との間が、それぞれピストンシール１３Ａ、１４Ａによって遮断される。これにより、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂは、リザーバ１２から遮断されて、プライマリ及びセカンダリピストン７、８の前進に応じて、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂが加圧される。
【００１５】
また、図３に示すように、プライマリピストン７が非制動位置にあり、サブピストン９のみが前進して、サブピストン９のピストンポート１８が一方のピストンシール１７Ａを越えて移動すると、プライマリピストン７及びサブピストン９のピストンポート１５、１８間がピストンシール１７Ａによって遮断される。これにより、プライマリ室６Ａがリザーバ１２から遮断されて、サブピストン９の前進に応じて、プライマリ室６Ａが加圧される。
【００１６】
プライマリ室６Ａ、セカンダリ室６Ｂは、それぞれ液圧ポート２Ｃ、２Ｄから同じブレーキ液圧を液圧ユニット５の２系統の液圧回路を介して各車輪のホイールシリンダ４に供給する。これにより、万一、２系統の液圧回路の一方が失陥した場合でも、他方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。
【００１７】
ホイールシリンダ４は、各車輪に装着されてブレーキ液圧の供給によって制動力を発生する制動装置であり、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。
【００１８】
液圧制御ユニット５は、マスタシリンダ２の２つの液圧ポート８Ａ、８Ｂに接続される２系統の液圧回路からなり、液圧回路は、液圧源である電動ポンプ、アキュムレータ、液圧センサ、及び、増圧弁、減圧弁等の電磁制御弁を備えている。そして、コントローラＣにより各車輪のホイールシリンダ４に供給する液圧を減圧する減圧モード、保持する保持モード及び増圧する増圧モードを適宜実行して以下の制御を行う。
（１）各車輪の制動力を制御することにより、制動時に接地荷重等に応じて各車輪に適切に制動力を配分する制動力配分制御。
（２）制動時に各車輪の制動力を自動的に調整して車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ制御。
（３）走行中の車輪の横滑りを検知して各車輪に適宜自動的に制動力を付与することにより、アンダーステア及びオーバステアを抑制して車両の挙動を安定させる車両安定性制御。
（４）坂道（特に上り坂）において制動状態を保持して発進を補助する坂道発進補助制御。
（５）発進時等において車輪の空転を防止するトラクション制御。
（６）先行車両に対して一定の車間を保持する車両追従制御、走行車線を保持する車線逸脱回避制御。
（７）障害物との衝突を回避する障害物回避制御。
【００１９】
電動倍力装置３は、ブレーキペダル２０に連結される入力ロッド２１と、マスタシリンダ２のピストン７を移動させるためのアクチュエータである電動モータ２２と、減速機構を兼ねたベルト伝動機構２３と、電動モータ２２によってベルト伝動機構２３を介して駆動される回転−直動変換機構であるボールねじ機構２４と、これらが組込まれてマスタシリンダ２に結合されるハウジング２５とを備えている。ここで、本実施形態においては、マスタシリンダ２のピストン７を移動させるためのアクチュエータを、電動モータ２２、ベルト伝動機構２３及びボールねじ機構２４により構成している。上記アクチュエータは、このような電動モータ２２によりピストン７を推進するものの他、液圧ポンプを用いたものやエンジン負圧によりピストン７を推進するものとしてもよい。
【００２０】
ボールねじ機構２４は、プライマリピストン７と同軸上に配置された円筒状の直動部材２６と、直動部材２６が挿入された円筒状の回転部材２７と、これらの間に形成された螺旋状のネジ溝２８に装填された複数の転動体であるボール２９（鋼球）とを備えている。直動部材２６は、筒状に形成され、ハウジング２５内で軸方向に沿って移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。回転部材２７は、ハウジング２５内でベアリング３０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２７を回転させることにより、ネジ溝２８内をボール２９が転動して直動部材２６が軸方向に移動する。
【００２１】
直動部材２６は、前端部２６Ａがプライマリピストン７の後端部７Ｄに当接し、その内孔２６Ｂ内にプライマリピストン７の後端部から後方に延出されたサブピストン９の小径円筒部９Ｂが配置されている。ハウジング２５に結合されたシリンダ本体２Ａの後端部と、直動部材２６の前面部２６Ｃとの間に戻しバネ３１が介装されている。戻しバネ３１は、直動部材２６をブレーキペダル２０側、すなわち、図１に示す非制動位置へ常時付勢している。直動部材２６の後端部２６Ｄは、ハウジング２５に設けられた規制部２５Ｂにより軸方向移動の機械的後退端が規定されているとともに、回転が規制されるようになっている。
【００２２】
回転部材２７の後端部側の外周部には、プーリ３２が取付けられている。このプーリ３２と、ハウジング２５の外側側面部に固定された電動モータ２２の出力軸に取付けられたプーリ３３との間にベルト３４が巻装されている。これらにより、ベルト伝動機構２３が構成され、電動モータ２２によって回転部材２７が所定の減速比で回転駆動される。なお、ベルト伝動機構２３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、あるいは、伝達機構を介さずに電動モータ２２によって回転部材２３を直接駆動するようにしてもよい。また、ベルト伝動機構２３に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせて設けて減速比を調整するようにしてもよい。さらに、ベルト伝動機構２３に、歯車減速機構等の減速機構を併設して設け、この減速機構をベルト３４が切断した際のバックアップとして用いてもよい。
【００２３】
電動モータ２２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。
【００２４】
入力ロッド２１は、直動部材２６に挿通されて、一端部がサブピストン９の小径円筒部９Ｂに当接し、他端部がブレーキペダル２０に連結されるようになっている。入力ロッド２１は、その他端部に取付けられたバネ受３５とハウジング２５の後端部との間に介装された圧縮コイルバネであるシミュレータバネ３６により、図１に示す非制動位置へ付勢されている。電動倍力装置３は、車体前部のエンジンルーム内に配置され、ハウジング２５がダッシュパネルＤに固定され、直動部材２６の後端部と共に入力ロッド２１がダッシュパネルＤを貫通して車室内に延ばされてブレーキペダル２０に連結されている。
【００２５】
電動倍力装置３には、ブレーキペダル２０の操作量を検出するストロークセンサ３７、電動モータ２２の回転角（モータ回転位置）を検出する回転位置センサ（図示せず）、電動モータ２２に流れる電流（モータ電流）を計測する電流センサ（図示せず）及びマスタシリンダ２のブレーキ液圧を検出する液圧センサを含む各種センサが接続される。コントローラＣは、上述の各種センサの検出に基づき、車両電源からの電力供給を受けて電動モータ２２を制御する。ストロークセンサ３７は、ブレーキペダル２０や入力ロッド２１の直動、若しくは、ブレーキペダル２０の回動を検出するセンサとすることができ、ポテンショメータやエンコーダ等のセンサを用いることができる。モータ回転位置を検出する回転位置センサは、レゾルバ、エンコーダ等を使用することができる。また、液圧センサは、必ずしも液圧制御ユニット５に設けられている必要はなく、マスタシリンダ２のプライマリ室６Ａ、セカンダリ室６Ｂのいずれか一方に設けるようにしてもよい。
【００２６】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
コントローラＣは、車両のイグニッションオンやイグニッションオフ状態でのブレーキペダル２０の操作、車両ＣＡＮからの起動信号等により、システムオン状態となり、上記センサ類の原点調整等を行った後、電動モータを駆動して直動部材２５を若干前進させてプライマリピストン７及びサブピストン９を入力ロッド２１から離間させた待機位置に保持する。
【００２７】
そして、車両電源、コントローラＣや電動モータ２２が失陥していない通常の制動時には、運転者により、ブレーキペダル２０が操作されると、コントローラＣには、その操作量をストロークセンサ３７によって検出し、ブレーキペダル２０の操作量に基づき、回転位置センサ、電流センサ及び液圧センサの検出に応じて電動モータ２２を制御する。すなわち、電動モータ２２によってベルト伝動機構２３を介してボールねじ機構２４を駆動し、戻しバネ３１のバネ力に抗して待機位置にある直動部材２６を前進させて、プライマリピストン７を押圧する。これにより、プライマリ及びセカンダリピストン７、８が戻しバネ１９Ａ、１９Ｂのバネ力に抗して前進し、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂをリザーバ１２から遮断して加圧し、ブレーキ液圧を発生させ、液圧制御ユニット５を介して各車輪のホイールシリンダ４に供給して制動力を発生させる。
【００２８】
このとき、入力ロッド２１は、プライマリピストン７及びサブピストン９と離間状態を保って移動することになり、ブレーキペダル２０にフィードバックされる反力は、シミュレータバネ３６により生じることになる。すなわち、電動モータ２２は、ブレーキバイワイヤ制御されることになる。このようなブレーキバイワイヤ制御により、ブレーキペダル２０の操作に対する発生液圧値を可変にすることができ、種々のブレーキ特性を得ることが可能となる。
【００２９】
万一、電動モータ２２、コントローラＣあるいはボールねじ機構１６等の故障により、電動モータ２２による制御が不可能になった場合、いわゆる失陥状態となった場合には、運転者がブレーキペダル２０を操作しても、電動モータ２２が作動せず、ボールねじ機構２４の直動部材２６が前進しない。この場合、直動部材２５は待機位置ではなく、図３に示すように、ブレーキペダル２０の操作力が入力ロッド２１を介して伝達されてサブピストン９のみが前進することになる。サブピストン９の前進により、ピストンポート１５、１８間が一対のピストンシール１７Ａによって遮断されてプライマリ室６Ａが加圧される。また、プライマリ室６Ａの加圧により、セカンダリピストン８が前進し、リザーバポート１１とピストンポート１６との間が一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂによって遮断されてセカンダリ室６Ｂが加圧される。このようにして、本実施形態の液圧発生装置は、ブレーキペダル２０の操作力によって、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを直接加圧することができる、これにより、ブレーキ液圧を発生させて各車輪のホイールシリンダ４に供給することができ、電気系統などが故障した失陥時でも制動機能を維持することができる。このとき、受圧面積の小さいサブピストン９によってプライマリ室６Ａを加圧するので、ブレーキペダル２０の操作力を軽減することができ、失陥時における運転者の負担を軽減することができる。
【００３０】
ここで、本実施形態におけるマスタシリンダ２と電動倍力装置３とを備えた液圧発生装置のブレーキペダル２０の踏力ＦとストロークＳとマスタシリンダ２のブレーキ液圧Ｐとの関係を図４に示す。図４において、実線（Ａ）は、本実施形態における通常の制動時の特性を表している。また、点線（Ｂ）は、本実施形態において電動モータ２２による駆動力を付与せず、ブレーキペダル２０によって直接、プライマリピストン７を推進した場合の特性を表している。そして、破線（Ｃ）は、失陥時にプライマリピストン７をブレーキペダル２０によって直接、推進した場合の特性を表しており、点線（Ｂ）の特性との比較のために図示しているものである。図４に示されるように、電動モータ２２等が作動不能になって直動部材２５が推進されない失陥時に、点線（Ｃ）の特性に示されるように受圧面積の小さいサブピストン９を用いてブレーキ液圧を発生させることにより、破線（Ｃ）のように、直接、プライマリピストン７を推進する場合に比して、ブレーキペダル２０の踏力Ｆを大幅に軽減することができる。ちなみに、本実施形態の液圧発生装置においては、失陥時に、通常時と同様の液圧を発生させようとすると、ブレーキペダル２０の操作ストロークは、増大することになる。
【００３１】
本実施形態では、サブピストン９の後退位置すなわち非制動位置は、サブピストン９の段部９Ｃがプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接して規定される。すなわち、プラマリピストン７によって規定され、プライマリピストン７の後退位置は、その後端部がボールねじ機構２４の直動部材２６に当接することにより規定される。したがって、サブピストン９が非制動位置から前進して、プライマリ室６Ａをリザーバ１２から遮断してブレーキ液圧が発生するまでの無効ストロークをブレーキペダル２０の位置によらず、電動倍力装置３、すなわち液圧発生装置の内部で規定することができる。その結果、無効ストロークの管理を容易に行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態では、付勢部材である戻しバネ１９Ａが、プライマリピストン７及びサブピストン９を同時に付勢しており、サブピストン９の段部９Ｃをプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接させている。このように、本実施形態においては、プライマリピストン７用の戻しばねとサブピストン９用の戻しばねとを別個に設ける必要がなく、構造が簡易になり、液圧発生装置の製造効率が向上する。
【００３３】
なお、上実施形態において、通常の制動時に、入力ロッド２１とサブピストン９との間に隙間を設けてバイワイヤ制御するようにしているが、これに限らず、通常の制動時に、入力ロッド２１とサブピストン９と当接状態にしてプライマリ室６Ａのブレーキ液圧を入力ロッド２１を介してブレーキペダル２０に伝達するようにしてもよい。この場合、コントローラＣは、ブレーキペダル２０の操作量に対して直動部材２５のストロークを少なく制御（遅れ制御）して、サブピストン９の段部９Ｃとプライマリピストン７の内底面部７Ｃとが離間するように制御することで、ブレーキペダル２０に液圧反力が作用し続けることになる。また、この場合、プライマリピストン７（受圧面積大）と入力ピストン９（受圧面積小）の受圧面積比が倍力比となる。さらに、この場合、シミュレータバネ３６は、単なる戻しばねとして作用する。
【００３４】
ここで、上記第１実施形態においては、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面として、プライマリピストン７の内底面部７Ｃを、その径方向に沿って、すなわち、シリンダ本体２Ａの軸線に対して直角を成すように形成している。しかし、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面として、図５の部分断面図に示す変形例１のように、シリンダ本体２Ａの軸線に対して斜めに交わるテーパ面、立体的には截頭円錐面で、プライマリピストン７’の内底面部７Ｃ’を形成するようにしてもよい。この場合、サブピストン９’の段部９Ｃ’もテーパ面、立体的には截頭円錐面で形成されることになる。このように、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面は、シリンダボア６の底面と平行となる面ではなく、シリンダボア６の底面、すなわち、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂ側に面するような面で形成すればよい。
【００３５】
また、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面は、プライマリピストン７の内底面側だけでなく、図６の部分断面図に示す変形例２のように、プライマリピストン７”の先端面７Ｃ”に形成するようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態に係るブレーキシステム１０１の液圧発生装置４０では、サブピストン４９は、より小径化されて受圧面積が小さくなっており、段部を省略して後部の円筒部４９Ｂの端部４９Ｃがプライマリピストン４７の内底面部４７Ｃ（対向面）に当接するようになっている。また、他のピストンとなるセカンダリピストン４８の後端部には、サブピストン９に対向して、サブピストン４９の円筒部４９Ａの前部を収容可能な凹部４１が形成されている。
【００３８】
これにより、図８に示すように、失陥時には、サブピストン４９をより小径化し受圧面積を小さくしたことにより、プライマリ室６Ａのブレーキ液圧によってブレーキペダル２０に作用する反力を小さくして運転者の負担を軽減することができる。このとき、受圧面積を小さくした分だけサブピストン４９のストロークを大きくする必要があるが、前進したサブピストン４９の前端部がセカンダリピストン４８の凹部４１に挿入されていくので、サブピストン４９を充分にストロークさせることができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施形態について、図９乃至図１１を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４０】
図９に示すように、本実施形態に係るブレーキシステム２０１の液圧発生装置５０では、サブピストン６９のピストンポート１８及びプライマリピストン６７に装着される一方のピストンシール１７Ａが省略されて、プライマリピストン６７のピストンポート１５の内側は、プライマリ室６Ａに常時連通している。そして、サブピストン６９と入力ロッド２１との間及びプライマリピストン６７と直動部材６６との間に、プライマリピストン６７やサブピストン６９が非制動位置から前進したときに、リザーバポート１０遮断するためのポート開閉手段としてポート開閉機構５１が設けられている。
【００４１】
ポート開閉機構５１について次に説明する。
直動部材６６は、案内ボア５２を有する略有底円筒状に形成され、案内ボア５２内に、筒状の押圧部材５３が軸方向に沿って移動可能に挿入されている。押圧部材５３は、一端部がプライマリピストン６７の後端部に当接する。押圧部材５３の他端の開口部には、大径部５４が形成され、大径部５４の端部は、押圧部材５３の中心軸線に対して所定の角度で傾斜するテーパ部５５が形成されている。押圧部材５３の大径部５４内には、直動部材６６の底部の内側に形成された円筒部５６が摺動可能に挿入されて円筒部５６の先端部がテーパ部５５に当接するようになっている。押圧部材５３の内径と直動部材６６の円筒部５６の内径とは略同径に形成されており、押圧部材５３と直動部材６６とは相対移動可能になっている。
【００４２】
サブピストン６９と入力ロッド２１との間には、それぞれが小径部５７Ａ、５８Ａ及び円筒状の大径部５７Ｂ、５８Ｂを有する段付形状の第１入力部材５７及び第２入力部材５８が介装されている。第２入力部材５８の肩部、すなわち、小径部５８Ａと大径部５８Ｂとの間には、第２入力部材５８の中心軸線に対して所定角度で傾斜するテーパ状肩部５８Ｃが形成されている。第１入力部材５７は、先端の小径部５７Ａがサブピストン６９の後部の円筒部６９Ｂに挿入され、大径部５７Ｂが押圧部材５３内に軸方向に沿って摺動可能に案内されている。第２入力部材５８は、先端の小径部５８Ａが第１入力部材５７の円筒状の大径部５７Ｂ内に軸方向に沿って摺動可能に挿入され、第１入力部材５７と相対移動可能になっている。第２入力部材５８の円筒状の大径部５８Ｂ内には、入力ロッド２１の先端部が挿入されている。第１入力部材５７の後端部５７Ｄと第２入力部材５８のテーパ状肩部５８Ｃとの間には、ボール溝５９が形成され、このボール溝５９には、直動部材６６の円筒部５６の内周面との間に複数のボール６０（鋼球）が装填されている。第１入力部材５７の大径部５７Ｂの底部と、大径部５７Ｂ内に挿入された第２入力部材５８の小径部５８Ａの先端部との間に圧縮コイルバネである戻しバネ６１が介装されている。
【００４３】
このように構成したことにより、非制動時には、図９に示すように、サブピストン６９は、段部６９Ｃがプライマリピストン６７の底部に当接して、プライマリピストン６７に対して最も後退した位置にあり、ボール６０は、直動部材６６の円筒部５６の内周面によって径方向に拘束されてボール溝５９内で保持されている。このとき、プライマリ室６Ａは、リザーバポート１０及びピストンポート１５を介してリザーバ１２に連通し、セカンダリ室６Ｂは、リザーバポート１１及びピストンポート１６を介してリザーバ１２に連通している。これにより、ブレーキパッドの摩耗等に応じてリザーバ１２からプライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを介して各ホイールシリンダ４に適宜ブレーキ液が補充される。
【００４４】
通常の制動時には、図１０に示すように、運転者によるブレーキペダル２０の操作量に応じてコントローラＣにより電動モータ２２の作動を制御し、ボールねじ機構２４の直動部材６６を前進させて、押圧部材５３を介して、プライマリピストン６７を押圧する。これにより、プライマリ及びセカンダリピストン６７、８が戻しバネ１９Ａ、１９Ｂのバネ力に抗して前進し、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂをリザーバポート１０、１１から遮断して加圧し、ブレーキ液圧を発生させる。
【００４５】
このとき、ポート開閉機構５１では、ブレーキペダル２０の操作により入力ロッド２１と共に移動する第１及び第２入力部材５７、５８に対して、直動部材２６の円筒部５６が追従して移動する、このため、ボール６０は、円筒部５６によって径方向に拘束されてボール溝５９内で保持されるようになっている。
【００４６】
万一、故障により、電動モータ２２による制御が不可能になるような失陥時の場合、運転者がブレーキペダル２０を操作しても、電動モータ２２が作動せず、ボールねじ機構２４の直動部材６６が前進しない。この場合、図１１に示すように、直動部材６６に対して第１及び第２入力部材５７、５８が前進する。そして、ボール溝５９に装填されたボール６０は、第１及び第２入力部材５７、５８と共に移動して、直動部材２６の円筒部５６の先端部に達すると、第２入力部材５８のテーパ状肩部５８Ｃによって径方向外側に押出される。このとき、ボール６０は、押圧部材５３のテーパ面５９を押圧するため、押圧部材５３を前進させる。これにより、押圧部材５３は、プライマリピストン６７を一定距離だけ前進させて、リザーバポート１０とピストンポート１５との間をピストンシール１３Ａによって遮断する。その後、ボール６０は、第２入力部材５８の大径部５８Ｂの外周面によって径方向に拘束されてプライマリピストン６７の位置を保持する。第２入力部材のテーパ状肩部５８Ｃは、ボール６０をボール溝５９から押出した後、第１入力部材５７の大径部５７Ｂの端部に当接し、第１入力部材５７を押圧する。これにより、サブピストン６９が前進してプライマリ室６Ａを加圧して、ブレーキ液圧を発生させて制動機能を維持する。
【００４７】
ブレーキペダル２０の操作を解除すると、入力ロッド２１と共に第１及び第２入力部材５７、５８が図９に示す非制動位置まで後退する際、ボール６０が押圧部材５３のテーパ部５９に押圧されてボール溝５９内に押込まれ、非制動時に位置に戻るようになっている。
【００４８】
このようにして、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２…マスタシリンダ、３…電動倍力装置（液圧発生装置）、７、７’、７”、４７、６７…プライマリピストン（ピストン）、７Ｃ、７Ｃ’、４７Ｃ、６７Ｃ…内底面部（対向面）、７Ｃ”…先端面（対向面）、９、９’、９”、４９、６９…サブピストン、１０、１１…リザーバポート、１２…リザーバ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ…ピストンシール（ポート開閉手段）、１９Ａ、１９Ｂ…戻しバネ（付勢部材）、２０…ブレーキペダル、２１…入力ロッド、２２…電動モータ（アクチュエータ）、２３…ベルト伝動機構（アクチュエータ）、２４…ボールねじ機構（アクチュエータ）、４１…凹部、４８…セカンダリピストン（他のピストン）、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の液圧式ブレーキ装置に組込まれ、電動モータによって液圧の制御を行う液圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、自動車の液圧式ブレーキ装置において、運転者によるブレーキ操作等の入力に対して、電動モータを作動させてサーボ力を付与することにより、マスタシリンダで発生する液圧を制御する液圧発生装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３８９０９号公報
【０００４】
上記特許文献１に記載された液圧発生装置は、ブレーキペダルに連結された主ピストン（受圧面積小）と、内周部に入力ピストンが嵌合されて外周部がマスタシリンダに嵌合する円筒状のブーストピストン（受圧面積大）と、ブーストピストンにボールねじ機構（回転−直動変換機構）を介して連結された電動モータとを備えている。そして、運転者のブレーキペダル等の操作に応じて、電動モータを作動させてブーストピストンに推力（サーボ力）を付与してマスタシリンダを加圧する。このとき、加圧されたマスタシリンダの液圧の一部を主ピストンを介してブレーキペダルにフィードバックすることにより、一定の倍力比を得ている。また、電気系統の故障等により、万一、電動モータが作動不能になった場合には、ブレーキペダルに連結された主ピストンの推進により、直接、マスタシリンダ内のブレーキ液を加圧することにより、制動機能を維持するようにしている。
【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、次のような問題がある。液圧発生装置の主ピストンの後退位置が、ブレーキペダル側で規定されることになっているため、主ピストンが非制動位置から移動してマスタシリンダのリザーバポートを閉じてブレーキ液圧が発生し始めるまでの、いわゆる、無効ストロークの管理が煩雑である。
【０００６】
本発明は、無効ストロークの管理が容易となる液圧発生装置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、本発明に係る液圧発生装置は、有低筒状のシリンダ本体と、前記シリンダ本体に摺動可能に配置され、前記シリンダ本体の底部に対向する対向面を有するピストンと、前記シリンダ本体にリザーバポートを介して接続されるリザーバと、ブレーキペダルの操作に基づいて作動して前記ピストンを前記シリンダ本体内で移動させるアクチュエータと、前記ピストンに摺動可能に配置されて該ピストンの対向面に当接するサブピストンと、前記ブレーキペダルと前記サブピストンとの間に介装されて前記ブレーキペダルの操作力によって前記サブピストンを移動させるための入力ロッドと、前記サブピストンを前記ピストンの対向面に付勢する付勢部材と、前記ピストン又は前記サブピストンが非制動位置から前進したとき、前記リザーバポートを遮断するポート開閉手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る液圧発生装置によれば、無効ストロークの管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す液圧発生装置の通常の倍力作動状態を示す縦断面図である。
【図３】図１に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【図４】図１に示す液圧発生装置の入出力特性を示すグラフ図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る変形例１の液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る変形例２の液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦部分断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図８】図７に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る液圧発生装置の非制動状態における概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示す液圧発生装置の通常の倍力作動状態を示す縦断面図である。
【図１１】図９に示す液圧発生装置の失陥時の作動状態を示す縦断面図である。
【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４を参照して説明する。
本実施形態に係る液圧発生装置が組込まれた自動車のブレーキシステムの概略構成を図１に示す。図１に示すように、ブレーキシステム１は、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ２と、マスタシリンダ２に一体に結合されて当該マスタシリンダとともに液圧発生装置を構成する電動倍力装置３と、マスタシリンダ２に接続されてブレーキ液圧の供給によって各車輪に制動力を発生させる液圧式のホイールシリンダ４と、マスタシリンダ２と各ホイールシリンダ４との間に介装される液圧制御ユニット５と、電動倍力装置３及び液圧制御ユニット５の作動を制御するコントローラＣとを備えている。
【００１１】
マスタシリンダ２は、タンデム型であり、有低筒状に形成されたシリンダ本体２Ａの内部のシリンダボア６内に、有底円筒状のプライマリピストン７（ピストン）及びセカンダリピストン８が直列に配置されて構成されている。シリンダボア６内において、プライマリピストン７とセカンダリピストン８との間にはプライマリ室６Ａが形成され、セカンダリピストン８とシリンダ本体２Ａの底部２Ｂとの間には、セカンダリ室６Ｂが形成されている。プラマリピストン７の円筒部７Ａには、サブピストン９が摺動可能に挿入されている。サブピストン９は、前端部に円筒部９Ａが形成され、後端部に小径円筒部９Ｂが形成された段付形状であり、円筒部９Ａと小径円筒部９Ｂとの間に段部９Ｃが形成されている。上記小径円筒部９Ｂは、プライマリピストン７の底部を貫通する貫通孔７Ｂを通って後方に延びている。上記段部９Ｃは、プライマリピストン７に形成された、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面である内底面部７Ｃに当接する。
【００１２】
シリンダ本体２Ａの側壁の鉛直方向上部には、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂにそれぞれ連通するリザーバポート１０、１１が設けられている。これらのリザーバポート１０、１１には、ブレーキ液を貯留するリザーバ１２が接続されている。シリンダボア６の内周部には、各リザーバポート１０、１１を挟むように一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂ及び１４Ａ、１４Ｂが装着されている。ピストンシール１３Ａ、１３Ｂ及び１４Ａ、１４Ｂは、シリンダボア６とプライマリ及びセカンダリピストン７、８との間をシールしている。プライマリ及びセカンダリピストン７、８のそれぞれの円筒部７Ａ、８Ａには、その径方向に貫通するピストンポート１５、１６が形成されている。プライマリピストン７の内周部には、ピストンポート１５を挟むように一対のピストンシール１７Ａ、１７Ｂが装着されて、サブピストン９との間をシールしている。サブピストン９の円筒部９Ａには、その径方向に沿って貫通するピストンポート１８が形成されている。プライマリ室６Ａ内には、一端がセカンダリピストン８に当接し、他端がサブピストン９に当接する付勢部材となる圧縮コイルバネである戻しバネ１９Ａが配置されている。戻しバネ１９Ａは、そのバネ力により、プライマリピストン７及びサブピストン９を、図１に示す非制動位置となるように付勢しており、サブピストン９の段部９Ｃをプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接させている。また、セカンダリ室６Ｂには、一端がシリンダ本体２Ａの底部２Ｂに当接し、他端がセカンダリピストン８に当接する戻しバネ１９Ｂが配置されている。戻しバネ１９Ｂは、そのバネ力により、セカンダリピストン８を、図１に示す非制動位置となるように付勢している。ここで、ピストンシール１３Ａ１７Ａ及びピストンポート１５、１８は、プライマリピストン７やサブピストン９が非制動位置から前進したときにリザーバポート１０、１１を遮断する、本実施形態におけるポート開閉手段を構成している。
【００１３】
そして、プライマリ及びセカンダリピストン７、８並びにサブピストン９が図１に示す非制動位置にあるとき、プライマリピストン７のピストンポート１５は一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂの間に配置され、また、サブピストン９のピストンポート１８は一対のピストンシール１７Ａ、１７Ｂの間に配置される。このことにより、リザーバ１２とプライマリ室６Ａとがリザーバポート１０及びピストンポート１５、１８を介して連通されている。また、セカンダリピストン８のピストンポート１６は一対のピストンシール１４Ａ、１４Ｂの間に配置されている。このことにより、リザーバ１２とセカンダリ室６Ｂとがリザーバポート１１及びピストンポート１６を介して連通される。したがって、ブレーキパッドの摩耗等に応じてリザーバ１２からプライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを介して各ホイールシリンダ４に適宜ブレーキ液が補充される。
【００１４】
図２に示すように、プライマリ及びセカンダリピストン７、８が前進して、ピストンポート１５、１６がそれぞれピストンシール１３Ａ、１４Ａを越えて移動すると、リザーバポート１０、１１とピストンポート１５、１６との間が、それぞれピストンシール１３Ａ、１４Ａによって遮断される。これにより、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂは、リザーバ１２から遮断されて、プライマリ及びセカンダリピストン７、８の前進に応じて、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂが加圧される。
【００１５】
また、図３に示すように、プライマリピストン７が非制動位置にあり、サブピストン９のみが前進して、サブピストン９のピストンポート１８が一方のピストンシール１７Ａを越えて移動すると、プライマリピストン７及びサブピストン９のピストンポート１５、１８間がピストンシール１７Ａによって遮断される。これにより、プライマリ室６Ａがリザーバ１２から遮断されて、サブピストン９の前進に応じて、プライマリ室６Ａが加圧される。
【００１６】
プライマリ室６Ａ、セカンダリ室６Ｂは、それぞれ液圧ポート２Ｃ、２Ｄから同じブレーキ液圧を液圧ユニット５の２系統の液圧回路を介して各車輪のホイールシリンダ４に供給する。これにより、万一、２系統の液圧回路の一方が失陥した場合でも、他方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。
【００１７】
ホイールシリンダ４は、各車輪に装着されてブレーキ液圧の供給によって制動力を発生する制動装置であり、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。
【００１８】
液圧制御ユニット５は、マスタシリンダ２の２つの液圧ポート８Ａ、８Ｂに接続される２系統の液圧回路からなり、液圧回路は、液圧源である電動ポンプ、アキュムレータ、液圧センサ、及び、増圧弁、減圧弁等の電磁制御弁を備えている。そして、コントローラＣにより各車輪のホイールシリンダ４に供給する液圧を減圧する減圧モード、保持する保持モード及び増圧する増圧モードを適宜実行して以下の制御を行う。
（１）各車輪の制動力を制御することにより、制動時に接地荷重等に応じて各車輪に適切に制動力を配分する制動力配分制御。
（２）制動時に各車輪の制動力を自動的に調整して車輪のロックを防止するアンチロックブレーキ制御。
（３）走行中の車輪の横滑りを検知して各車輪に適宜自動的に制動力を付与することにより、アンダーステア及びオーバステアを抑制して車両の挙動を安定させる車両安定性制御。
（４）坂道（特に上り坂）において制動状態を保持して発進を補助する坂道発進補助制御。
（５）発進時等において車輪の空転を防止するトラクション制御。
（６）先行車両に対して一定の車間を保持する車両追従制御、走行車線を保持する車線逸脱回避制御。
（７）障害物との衝突を回避する障害物回避制御。
【００１９】
電動倍力装置３は、ブレーキペダル２０に連結される入力ロッド２１と、マスタシリンダ２のピストン７を移動させるためのアクチュエータである電動モータ２２と、減速機構を兼ねたベルト伝動機構２３と、電動モータ２２によってベルト伝動機構２３を介して駆動される回転−直動変換機構であるボールねじ機構２４と、これらが組込まれてマスタシリンダ２に結合されるハウジング２５とを備えている。ここで、本実施形態においては、マスタシリンダ２のピストン７を移動させるためのアクチュエータを、電動モータ２２、ベルト伝動機構２３及びボールねじ機構２４により構成している。上記アクチュエータは、このような電動モータ２２によりピストン７を推進するものの他、液圧ポンプを用いたものやエンジン負圧によりピストン７を推進するものとしてもよい。
【００２０】
ボールねじ機構２４は、プライマリピストン７と同軸上に配置された円筒状の直動部材２６と、直動部材２６が挿入された円筒状の回転部材２７と、これらの間に形成された螺旋状のネジ溝２８に装填された複数の転動体であるボール２９（鋼球）とを備えている。直動部材２６は、筒状に形成され、ハウジング２５内で軸方向に沿って移動可能、かつ、軸回りに回転しないように支持されている。回転部材２７は、ハウジング２５内でベアリング３０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２７を回転させることにより、ネジ溝２８内をボール２９が転動して直動部材２６が軸方向に移動する。
【００２１】
直動部材２６は、前端部２６Ａがプライマリピストン７の後端部７Ｄに当接し、その内孔２６Ｂ内にプライマリピストン７の後端部から後方に延出されたサブピストン９の小径円筒部９Ｂが配置されている。ハウジング２５に結合されたシリンダ本体２Ａの後端部と、直動部材２６の前面部２６Ｃとの間に戻しバネ３１が介装されている。戻しバネ３１は、直動部材２６をブレーキペダル２０側、すなわち、図１に示す非制動位置へ常時付勢している。直動部材２６の後端部２６Ｄは、ハウジング２５に設けられた規制部２５Ｂにより軸方向移動の機械的後退端が規定されているとともに、回転が規制されるようになっている。
【００２２】
回転部材２７の後端部側の外周部には、プーリ３２が取付けられている。このプーリ３２と、ハウジング２５の外側側面部に固定された電動モータ２２の出力軸に取付けられたプーリ３３との間にベルト３４が巻装されている。これらにより、ベルト伝動機構２３が構成され、電動モータ２２によって回転部材２７が所定の減速比で回転駆動される。なお、ベルト伝動機構２３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、あるいは、伝達機構を介さずに電動モータ２２によって回転部材２３を直接駆動するようにしてもよい。また、ベルト伝動機構２３に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせて設けて減速比を調整するようにしてもよい。さらに、ベルト伝動機構２３に、歯車減速機構等の減速機構を併設して設け、この減速機構をベルト３４が切断した際のバックアップとして用いてもよい。
【００２３】
電動モータ２２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。
【００２４】
入力ロッド２１は、直動部材２６に挿通されて、一端部がサブピストン９の小径円筒部９Ｂに当接し、他端部がブレーキペダル２０に連結されるようになっている。入力ロッド２１は、その他端部に取付けられたバネ受３５とハウジング２５の後端部との間に介装された圧縮コイルバネであるシミュレータバネ３６により、図１に示す非制動位置へ付勢されている。電動倍力装置３は、車体前部のエンジンルーム内に配置され、ハウジング２５がダッシュパネルＤに固定され、直動部材２６の後端部と共に入力ロッド２１がダッシュパネルＤを貫通して車室内に延ばされてブレーキペダル２０に連結されている。
【００２５】
電動倍力装置３には、ブレーキペダル２０の操作量を検出するストロークセンサ３７、電動モータ２２の回転角（モータ回転位置）を検出する回転位置センサ（図示せず）、電動モータ２２に流れる電流（モータ電流）を計測する電流センサ（図示せず）及びマスタシリンダ２のブレーキ液圧を検出する液圧センサを含む各種センサが接続される。コントローラＣは、上述の各種センサの検出に基づき、車両電源からの電力供給を受けて電動モータ２２を制御する。ストロークセンサ３７は、ブレーキペダル２０や入力ロッド２１の直動、若しくは、ブレーキペダル２０の回動を検出するセンサとすることができ、ポテンショメータやエンコーダ等のセンサを用いることができる。モータ回転位置を検出する回転位置センサは、レゾルバ、エンコーダ等を使用することができる。また、液圧センサは、必ずしも液圧制御ユニット５に設けられている必要はなく、マスタシリンダ２のプライマリ室６Ａ、セカンダリ室６Ｂのいずれか一方に設けるようにしてもよい。
【００２６】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
コントローラＣは、車両のイグニッションオンやイグニッションオフ状態でのブレーキペダル２０の操作、車両ＣＡＮからの起動信号等により、システムオン状態となり、上記センサ類の原点調整等を行った後、電動モータを駆動して直動部材２５を若干前進させてプライマリピストン７及びサブピストン９を入力ロッド２１から離間させた待機位置に保持する。
【００２７】
そして、車両電源、コントローラＣや電動モータ２２が失陥していない通常の制動時には、運転者により、ブレーキペダル２０が操作されると、コントローラＣには、その操作量をストロークセンサ３７によって検出し、ブレーキペダル２０の操作量に基づき、回転位置センサ、電流センサ及び液圧センサの検出に応じて電動モータ２２を制御する。すなわち、電動モータ２２によってベルト伝動機構２３を介してボールねじ機構２４を駆動し、戻しバネ３１のバネ力に抗して待機位置にある直動部材２６を前進させて、プライマリピストン７を押圧する。これにより、プライマリ及びセカンダリピストン７、８が戻しバネ１９Ａ、１９Ｂのバネ力に抗して前進し、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂをリザーバ１２から遮断して加圧し、ブレーキ液圧を発生させ、液圧制御ユニット５を介して各車輪のホイールシリンダ４に供給して制動力を発生させる。
【００２８】
このとき、入力ロッド２１は、プライマリピストン７及びサブピストン９と離間状態を保って移動することになり、ブレーキペダル２０にフィードバックされる反力は、シミュレータバネ３６により生じることになる。すなわち、電動モータ２２は、ブレーキバイワイヤ制御されることになる。このようなブレーキバイワイヤ制御により、ブレーキペダル２０の操作に対する発生液圧値を可変にすることができ、種々のブレーキ特性を得ることが可能となる。
【００２９】
万一、電動モータ２２、コントローラＣあるいはボールねじ機構１６等の故障により、電動モータ２２による制御が不可能になった場合、いわゆる失陥状態となった場合には、運転者がブレーキペダル２０を操作しても、電動モータ２２が作動せず、ボールねじ機構２４の直動部材２６が前進しない。この場合、直動部材２５は待機位置ではなく、図３に示すように、ブレーキペダル２０の操作力が入力ロッド２１を介して伝達されてサブピストン９のみが前進することになる。サブピストン９の前進により、ピストンポート１５、１８間が一対のピストンシール１７Ａによって遮断されてプライマリ室６Ａが加圧される。また、プライマリ室６Ａの加圧により、セカンダリピストン８が前進し、リザーバポート１１とピストンポート１６との間が一対のピストンシール１３Ａ、１３Ｂによって遮断されてセカンダリ室６Ｂが加圧される。このようにして、本実施形態の液圧発生装置は、ブレーキペダル２０の操作力によって、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを直接加圧することができる、これにより、ブレーキ液圧を発生させて各車輪のホイールシリンダ４に供給することができ、電気系統などが故障した失陥時でも制動機能を維持することができる。このとき、受圧面積の小さいサブピストン９によってプライマリ室６Ａを加圧するので、ブレーキペダル２０の操作力を軽減することができ、失陥時における運転者の負担を軽減することができる。
【００３０】
ここで、本実施形態におけるマスタシリンダ２と電動倍力装置３とを備えた液圧発生装置のブレーキペダル２０の踏力ＦとストロークＳとマスタシリンダ２のブレーキ液圧Ｐとの関係を図４に示す。図４において、実線（Ａ）は、本実施形態における通常の制動時の特性を表している。また、点線（Ｂ）は、本実施形態において電動モータ２２による駆動力を付与せず、ブレーキペダル２０によって直接、プライマリピストン７を推進した場合の特性を表している。そして、破線（Ｃ）は、失陥時にプライマリピストン７をブレーキペダル２０によって直接、推進した場合の特性を表しており、点線（Ｂ）の特性との比較のために図示しているものである。図４に示されるように、電動モータ２２等が作動不能になって直動部材２５が推進されない失陥時に、点線（Ｃ）の特性に示されるように受圧面積の小さいサブピストン９を用いてブレーキ液圧を発生させることにより、破線（Ｃ）のように、直接、プライマリピストン７を推進する場合に比して、ブレーキペダル２０の踏力Ｆを大幅に軽減することができる。ちなみに、本実施形態の液圧発生装置においては、失陥時に、通常時と同様の液圧を発生させようとすると、ブレーキペダル２０の操作ストロークは、増大することになる。
【００３１】
本実施形態では、サブピストン９の後退位置すなわち非制動位置は、サブピストン９の段部９Ｃがプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接して規定される。すなわち、プラマリピストン７によって規定され、プライマリピストン７の後退位置は、その後端部がボールねじ機構２４の直動部材２６に当接することにより規定される。したがって、サブピストン９が非制動位置から前進して、プライマリ室６Ａをリザーバ１２から遮断してブレーキ液圧が発生するまでの無効ストロークをブレーキペダル２０の位置によらず、電動倍力装置３、すなわち液圧発生装置の内部で規定することができる。その結果、無効ストロークの管理を容易に行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態では、付勢部材である戻しバネ１９Ａが、プライマリピストン７及びサブピストン９を同時に付勢しており、サブピストン９の段部９Ｃをプライマリピストン７の内底面部７Ｃに当接させている。このように、本実施形態においては、プライマリピストン７用の戻しばねとサブピストン９用の戻しばねとを別個に設ける必要がなく、構造が簡易になり、液圧発生装置の製造効率が向上する。
【００３３】
なお、上実施形態において、通常の制動時に、入力ロッド２１とサブピストン９との間に隙間を設けてバイワイヤ制御するようにしているが、これに限らず、通常の制動時に、入力ロッド２１とサブピストン９と当接状態にしてプライマリ室６Ａのブレーキ液圧を入力ロッド２１を介してブレーキペダル２０に伝達するようにしてもよい。この場合、コントローラＣは、ブレーキペダル２０の操作量に対して直動部材２５のストロークを少なく制御（遅れ制御）して、サブピストン９の段部９Ｃとプライマリピストン７の内底面部７Ｃとが離間するように制御することで、ブレーキペダル２０に液圧反力が作用し続けることになる。また、この場合、プライマリピストン７（受圧面積大）と入力ピストン９（受圧面積小）の受圧面積比が倍力比となる。さらに、この場合、シミュレータバネ３６は、単なる戻しばねとして作用する。
【００３４】
ここで、上記第１実施形態においては、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面として、プライマリピストン７の内底面部７Ｃを、その径方向に沿って、すなわち、シリンダ本体２Ａの軸線に対して直角を成すように形成している。しかし、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面として、図５の部分断面図に示す変形例１のように、シリンダ本体２Ａの軸線に対して斜めに交わるテーパ面、立体的には截頭円錐面で、プライマリピストン７’の内底面部７Ｃ’を形成するようにしてもよい。この場合、サブピストン９’の段部９Ｃ’もテーパ面、立体的には截頭円錐面で形成されることになる。このように、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面は、シリンダボア６の底面と平行となる面ではなく、シリンダボア６の底面、すなわち、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂ側に面するような面で形成すればよい。
【００３５】
また、シリンダ本体２Ａの底部２Ｂに対向する対向面は、プライマリピストン７の内底面側だけでなく、図６の部分断面図に示す変形例２のように、プライマリピストン７”の先端面７Ｃ”に形成するようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態に係るブレーキシステム１０１の液圧発生装置４０では、サブピストン４９は、より小径化されて受圧面積が小さくなっており、段部を省略して後部の円筒部４９Ｂの端部４９Ｃがプライマリピストン４７の内底面部４７Ｃ（対向面）に当接するようになっている。また、他のピストンとなるセカンダリピストン４８の後端部には、サブピストン９に対向して、サブピストン４９の円筒部４９Ａの前部を収容可能な凹部４１が形成されている。
【００３８】
これにより、図８に示すように、失陥時には、サブピストン４９をより小径化し受圧面積を小さくしたことにより、プライマリ室６Ａのブレーキ液圧によってブレーキペダル２０に作用する反力を小さくして運転者の負担を軽減することができる。このとき、受圧面積を小さくした分だけサブピストン４９のストロークを大きくする必要があるが、前進したサブピストン４９の前端部がセカンダリピストン４８の凹部４１に挿入されていくので、サブピストン４９を充分にストロークさせることができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施形態について、図９乃至図１１を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４０】
図９に示すように、本実施形態に係るブレーキシステム２０１の液圧発生装置５０では、サブピストン６９のピストンポート１８及びプライマリピストン６７に装着される一方のピストンシール１７Ａが省略されて、プライマリピストン６７のピストンポート１５の内側は、プライマリ室６Ａに常時連通している。そして、サブピストン６９と入力ロッド２１との間及びプライマリピストン６７と直動部材６６との間に、プライマリピストン６７やサブピストン６９が非制動位置から前進したときに、リザーバポート１０遮断するためのポート開閉手段としてポート開閉機構５１が設けられている。
【００４１】
ポート開閉機構５１について次に説明する。
直動部材６６は、案内ボア５２を有する略有底円筒状に形成され、案内ボア５２内に、筒状の押圧部材５３が軸方向に沿って移動可能に挿入されている。押圧部材５３は、一端部がプライマリピストン６７の後端部に当接する。押圧部材５３の他端の開口部には、大径部５４が形成され、大径部５４の端部は、押圧部材５３の中心軸線に対して所定の角度で傾斜するテーパ部５５が形成されている。押圧部材５３の大径部５４内には、直動部材６６の底部の内側に形成された円筒部５６が摺動可能に挿入されて円筒部５６の先端部がテーパ部５５に当接するようになっている。押圧部材５３の内径と直動部材６６の円筒部５６の内径とは略同径に形成されており、押圧部材５３と直動部材６６とは相対移動可能になっている。
【００４２】
サブピストン６９と入力ロッド２１との間には、それぞれが小径部５７Ａ、５８Ａ及び円筒状の大径部５７Ｂ、５８Ｂを有する段付形状の第１入力部材５７及び第２入力部材５８が介装されている。第２入力部材５８の肩部、すなわち、小径部５８Ａと大径部５８Ｂとの間には、第２入力部材５８の中心軸線に対して所定角度で傾斜するテーパ状肩部５８Ｃが形成されている。第１入力部材５７は、先端の小径部５７Ａがサブピストン６９の後部の円筒部６９Ｂに挿入され、大径部５７Ｂが押圧部材５３内に軸方向に沿って摺動可能に案内されている。第２入力部材５８は、先端の小径部５８Ａが第１入力部材５７の円筒状の大径部５７Ｂ内に軸方向に沿って摺動可能に挿入され、第１入力部材５７と相対移動可能になっている。第２入力部材５８の円筒状の大径部５８Ｂ内には、入力ロッド２１の先端部が挿入されている。第１入力部材５７の後端部５７Ｄと第２入力部材５８のテーパ状肩部５８Ｃとの間には、ボール溝５９が形成され、このボール溝５９には、直動部材６６の円筒部５６の内周面との間に複数のボール６０（鋼球）が装填されている。第１入力部材５７の大径部５７Ｂの底部と、大径部５７Ｂ内に挿入された第２入力部材５８の小径部５８Ａの先端部との間に圧縮コイルバネである戻しバネ６１が介装されている。
【００４３】
このように構成したことにより、非制動時には、図９に示すように、サブピストン６９は、段部６９Ｃがプライマリピストン６７の底部に当接して、プライマリピストン６７に対して最も後退した位置にあり、ボール６０は、直動部材６６の円筒部５６の内周面によって径方向に拘束されてボール溝５９内で保持されている。このとき、プライマリ室６Ａは、リザーバポート１０及びピストンポート１５を介してリザーバ１２に連通し、セカンダリ室６Ｂは、リザーバポート１１及びピストンポート１６を介してリザーバ１２に連通している。これにより、ブレーキパッドの摩耗等に応じてリザーバ１２からプライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂを介して各ホイールシリンダ４に適宜ブレーキ液が補充される。
【００４４】
通常の制動時には、図１０に示すように、運転者によるブレーキペダル２０の操作量に応じてコントローラＣにより電動モータ２２の作動を制御し、ボールねじ機構２４の直動部材６６を前進させて、押圧部材５３を介して、プライマリピストン６７を押圧する。これにより、プライマリ及びセカンダリピストン６７、８が戻しバネ１９Ａ、１９Ｂのバネ力に抗して前進し、プライマリ室６Ａ及びセカンダリ室６Ｂをリザーバポート１０、１１から遮断して加圧し、ブレーキ液圧を発生させる。
【００４５】
このとき、ポート開閉機構５１では、ブレーキペダル２０の操作により入力ロッド２１と共に移動する第１及び第２入力部材５７、５８に対して、直動部材２６の円筒部５６が追従して移動する、このため、ボール６０は、円筒部５６によって径方向に拘束されてボール溝５９内で保持されるようになっている。
【００４６】
万一、故障により、電動モータ２２による制御が不可能になるような失陥時の場合、運転者がブレーキペダル２０を操作しても、電動モータ２２が作動せず、ボールねじ機構２４の直動部材６６が前進しない。この場合、図１１に示すように、直動部材６６に対して第１及び第２入力部材５７、５８が前進する。そして、ボール溝５９に装填されたボール６０は、第１及び第２入力部材５７、５８と共に移動して、直動部材２６の円筒部５６の先端部に達すると、第２入力部材５８のテーパ状肩部５８Ｃによって径方向外側に押出される。このとき、ボール６０は、押圧部材５３のテーパ面５９を押圧するため、押圧部材５３を前進させる。これにより、押圧部材５３は、プライマリピストン６７を一定距離だけ前進させて、リザーバポート１０とピストンポート１５との間をピストンシール１３Ａによって遮断する。その後、ボール６０は、第２入力部材５８の大径部５８Ｂの外周面によって径方向に拘束されてプライマリピストン６７の位置を保持する。第２入力部材のテーパ状肩部５８Ｃは、ボール６０をボール溝５９から押出した後、第１入力部材５７の大径部５７Ｂの端部に当接し、第１入力部材５７を押圧する。これにより、サブピストン６９が前進してプライマリ室６Ａを加圧して、ブレーキ液圧を発生させて制動機能を維持する。
【００４７】
ブレーキペダル２０の操作を解除すると、入力ロッド２１と共に第１及び第２入力部材５７、５８が図９に示す非制動位置まで後退する際、ボール６０が押圧部材５３のテーパ部５９に押圧されてボール溝５９内に押込まれ、非制動時に位置に戻るようになっている。
【００４８】
このようにして、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２…マスタシリンダ、３…電動倍力装置（液圧発生装置）、７、７’、７”、４７、６７…プライマリピストン（ピストン）、７Ｃ、７Ｃ’、４７Ｃ、６７Ｃ…内底面部（対向面）、７Ｃ”…先端面（対向面）、９、９’、９”、４９、６９…サブピストン、１０、１１…リザーバポート、１２…リザーバ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ…ピストンシール（ポート開閉手段）、１９Ａ、１９Ｂ…戻しバネ（付勢部材）、２０…ブレーキペダル、２１…入力ロッド、２２…電動モータ（アクチュエータ）、２３…ベルト伝動機構（アクチュエータ）、２４…ボールねじ機構（アクチュエータ）、４１…凹部、４８…セカンダリピストン（他のピストン）、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有低筒状のシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に摺動可能に配置され、前記シリンダ本体の底部に対向する対向面を有するピストンと、
前記シリンダ本体にリザーバポートを介して接続されるリザーバと、
ブレーキペダルの操作に基づいて作動して前記ピストンを前記シリンダ本体内で移動させるアクチュエータと、
前記ピストンに摺動可能に配置されて該ピストンの対向面に当接するサブピストンと、
前記ブレーキペダルと前記サブピストンとの間に介装されて前記ブレーキペダルの操作力によって前記サブピストンを移動させるための入力ロッドと、
前記サブピストンを前記ピストンの対向面に付勢する付勢部材と、
前記ピストン又は前記サブピストンが非制動位置から前進したとき、前記リザーバポートを遮断するポート開閉手段と、を備えていることを特徴とする液圧発生装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記サブピストンとともに前記ピストンを前記入力ロッドに近接させる方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の液圧発生装置。
【請求項３】
前記サブピストンは、前記ピストンの内部を摺動可能に配置され、
前記ポート開閉手段は、前記ピストンの径方向に貫通して形成される第１のポートと、前記ピストンの外周側となる前記シリンダ本体の内周に設けられた第１のシール手段と、前記サブピストンの径方向に貫通して形成される第２のポートと、前記サブピストンの外周側となる前記ピストンの内周に設けられた第２のシール手段と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧発生装置。
【請求項４】
前記シリンダ本体には、前記ピストンと直列に配置された他のピストンが配置され、該他のピストンには、前記サブピストンの先端部に対向して該サブピストンの先端部を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液圧発生装置。
【請求項１】
有低筒状のシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に摺動可能に配置され、前記シリンダ本体の底部に対向する対向面を有するピストンと、
前記シリンダ本体にリザーバポートを介して接続されるリザーバと、
ブレーキペダルの操作に基づいて作動して前記ピストンを前記シリンダ本体内で移動させるアクチュエータと、
前記ピストンに摺動可能に配置されて該ピストンの対向面に当接するサブピストンと、
前記ブレーキペダルと前記サブピストンとの間に介装されて前記ブレーキペダルの操作力によって前記サブピストンを移動させるための入力ロッドと、
前記サブピストンを前記ピストンの対向面に付勢する付勢部材と、
前記ピストン又は前記サブピストンが非制動位置から前進したとき、前記リザーバポートを遮断するポート開閉手段と、を備えていることを特徴とする液圧発生装置。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記サブピストンとともに前記ピストンを前記入力ロッドに近接させる方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の液圧発生装置。
【請求項３】
前記サブピストンは、前記ピストンの内部を摺動可能に配置され、
前記ポート開閉手段は、前記ピストンの径方向に貫通して形成される第１のポートと、前記ピストンの外周側となる前記シリンダ本体の内周に設けられた第１のシール手段と、前記サブピストンの径方向に貫通して形成される第２のポートと、前記サブピストンの外周側となる前記ピストンの内周に設けられた第２のシール手段と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧発生装置。
【請求項４】
前記シリンダ本体には、前記ピストンと直列に配置された他のピストンが配置され、該他のピストンには、前記サブピストンの先端部に対向して該サブピストンの先端部を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液圧発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９５２９０（Ｐ２０１３−９５２９０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０３３５（Ｐ２０１１−２４０３３５）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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