電動倍力装置
【課題】マスタシリンダ内の液圧変動に伴うブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を効果的に抑えて、良好なペダル感触を確保する。
【解決手段】ブレーキペダルと連動する入力ピストン２２と、この入力ピストン２２と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータ３０により駆動されるブースタピストン２１と、両ピストン２１および２２をブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６とを備え、両ピストン２１および２２の相対変位量を制御することによりマスタシリンダ１内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、一対のばね部材４６のうちの一方または双方に、両ピストン２１および２２の相対変位量に対して非線形なばね力を発生する非線形ばねを用い、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動を、一対のばね部材４６の非線形なばね力の変動によって相殺して、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を抑える。
【解決手段】ブレーキペダルと連動する入力ピストン２２と、この入力ピストン２２と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータ３０により駆動されるブースタピストン２１と、両ピストン２１および２２をブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６とを備え、両ピストン２１および２２の相対変位量を制御することによりマスタシリンダ１内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、一対のばね部材４６のうちの一方または双方に、両ピストン２１および２２の相対変位量に対して非線形なばね力を発生する非線形ばねを用い、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動を、一対のばね部材４６の非線形なばね力の変動によって相殺して、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキ機構に用いられる倍力装置に係り、より詳しくは電動アクチュエータを倍力源として利用する電動倍力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動倍力装置としては、特許文献１に記載されたものがある。ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備えた構造となっている。このような電動倍力装置においては、前記入力部材と前記出力部材とを相対変位させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させることで、ブレーキアシスト動作や回生協調動作を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した電動倍力装置においては、マスタシリンダ内に発生するブレーキ液圧が、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形に変化するようになっている。一方、入力部材と出力部材とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材が発生するばね力は、前記相対変位量に対して線形に変化するようになっていた。このため、前記したマスタシリンダ内の液圧変動が入力部材を介してブレーキペダルにそのまま反力として伝わり、ブレーキペダルの踏力変動や振動（ペダル振動）を引き起こして、ドライバーに違和感を与えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、マスタシリンダ内の液圧変動に伴うブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を効果的に抑えて、良好なペダル感触を確保できる電動倍力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記一対のばね部材は、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形なばね力を発生することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材のうちの少なくとも一方を、非線形ばねとしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材を、異種の非線形ばねの組合せとしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記非線形ばねが、円錐コイルばね、樽型コイルばねおよび不等ピッチコイルばねから選ばれた一種であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材のうちのいずれか一方が、前記入力部材と前記出力部材とが相対変位を起こす過程で自由長に到達することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、マスタシリンダ内の液圧変動に伴う反力変動を、一対のばね部材の非線形なばね力の変動によって相殺することができるので、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を抑えることができ、良好なペダル感触を確保できる。また、入力部材と出力部材とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材にわずかの変更を加えるだけなので、装置コストが特別上昇することもない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、非線形ばねの使用により任意の非線形性を容易に持たせることができ、設計の自由度が高まる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、異種の非線形ばねの組合せにより各非線形ばねの利点を生かしながら任意の非線形性を容易に持たせることができ、設計の自由度がさらに高まる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記した請求項２または３に記載の発明の効果に加え、汎用の円錐コイルばね、樽型コイルばね、不等ピッチコイルばね等を選択するので、コスト的に有利となる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、従来の線形ばねをそのまま使用できるので、コスト的に極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一つの実施形態としての電動倍力装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】本電動倍力装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本電動倍力装置における圧力平衡を説明するための概念図である。
【図４】本電動倍力装置で装備する一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図５】一対のばね部材の双方に非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図６】一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した、他の実施例を示す模式図である。
【図７】一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した、さらに他の実施例を示す模式図である。
【図８】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図９】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した、他の実施例を示す模式図である。
【図１０】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した、さらに他の実施例を示す模式図である。
【図１１】本電動倍力装置で装備する一対のばね部材の自由長を設計し非線形を付与する実施例を示す模式図である。
【図１２】一対のばね部材の自由長を設計し非線形を付与する、他の実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１および図２は、本発明に係る電動倍力装置の一つの実施形態を示したものである。本実施形態としての電動倍力装置１０は、エンジンルームと車室とを仕切る車室壁Ｗに後端部が固定され、先端部に後述のタンデム型マスタシリンダ１を固結した装置本体１１と、装置本体１１内に配設され、前記マスタシリンダ１のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体２０と、装置本体１１の内外部に配設され、前記ピストン組立体２０を構成するブースタピストン（出力部材）２１に推力を付与する後述の電動アクチュエータ３０とを備えている。装置本体１１は、前記車室壁Ｗに固定された大径のカップ部材１２と、前記マスタシリンダ１を固結した筒状部材１３と、前記カップ部材１２と筒状部材１３とを接続する筒状の連結部材１４とからなっており、連結部材１４は、カップ部材１２の開口端に固定した支持板１５を介してカップ部材１２に一体化されている。なお、カップ部材１２の底部には中空のボス部１２ａが設けられており、該ボス部１２ａの先端部が前記車室壁Ｗを挿通して車室内に延ばされている。
【００１９】
タンデム型マスタシリンダ１は、有底のシリンダ本体２と図示を略すリザーバとを備えており、そのシリンダ本体２内の奥側には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０と対をなすセカンダリピストン３が摺動可能に配設されている。シリンダ本体２内にはまた、前記ピストン組立体２０とセカンダリピストン３とにより２つの圧力室４、５が画成されており、前記両ピストン２０、３の前進に応じて各圧力室４、５内に封じ込められているブレーキ液が、図示を略す吐出ポートから対応する系統のホイールシリンダへ圧送されるようになっている。なお、各圧力室５、６内には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０とセカンダリピストン３とを後方へ付勢する戻しばね６、７が配設されている。また、シリンダ本体２には、各圧力室４、５内とリザーバ１１とを連通するリリーフポートが形成されているが、これについては、図示を省略している。
【００２０】
本電動倍力装置１０を構成するピストン組立体２０は、前記ブースタピストン２１と該ブースタピストン２１内にこれと相対移動可能に配設された入力ピストン（入力部材）２２とからなっている。入力ピストン２２の後端部には、後述のブレーキペダルＢ（図３）と連動する入力ロッド２３が継手２４を介して連結されており、入力ピストン２２は、ブレーキペダルＢの操作（ペダル操作）によりブースタピストン２１内を進退動する。
【００２１】
ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２１は、その内部の長手方向中間部位に隔壁２５を有しており、前記入力ピストン２２がこの隔壁２５を挿通して延ばされている。ブースタピストン２１の前端側は、前記マスタシリンダ１内の圧力室（プライマリ室）４に挿入され、一方、入力ピストン２２の前端側は、同じ圧力室１３内のブースタピストン２１の内側に位置決めされている。ブースタピストン２１と入力ピストン２２との間は前記隔壁２５に嵌着したシール部材２６により、ブースタピストン２１と装置本体１１との間はシール部材２７によりそれぞれシールされており、これにより前記圧力室４からマスタシリンダ１外へのブレーキ液の漏出が防止されている。
【００２２】
電動アクチュエータ３０は、装置本体１１を構成する筒状部材１３の外側に位置して前記支持板１５に固定された電動モータ３１と、同じく装置本体１１を構成する連結部材１４の内部に入力ピストン２２を囲んで配設されたボールねじ機構（回転−直動変換機構）３２と、電動モータ３１の回転を減速してボールねじ機構３２に伝達する回転伝達機構３３とから概略構成されている。ボールねじ機構３２は、軸受（アンギュラコンタクト軸受）３４を介して連結部材１４に回動自在に支持されたナット部材（回転部材）３５とこのナット部材３５にボール３６を介して噛合わされた中空のねじ軸（直動部材）３７とからなっている。ねじ軸３７の後端部は、装置本体１１を構成するカップ部材１２の中空ボス部１２ａに回動不能にかつ摺動可能に嵌合されており、これによりナット部材３５の回転に応じてねじ軸３７が直動する。
【００２３】
一方、電動アクチュエータ３０を構成する回転伝達機構３３は、電動モータ３１の出力軸３１ａに取付けられた第１のプーリ３８と、前記ナット部材３５に回動不能に嵌合された第２のプーリ３９と前記２つのプーリ３８、３９間に掛け回されたベルト（タイミングベルト）４０とからなっている。第２のプーリ３９は第１のプーリ３８に比べて大径となっており、これにより電動モータ３１の回転は減速してボールねじ機構３２のナット部材３５に伝達される。なお、回転伝達機構３３は上記したプーリ、ベルトに限らず、減速歯車機構等であってもよい。
【００２４】
上記ボールねじ機構３２を構成する中空のねじ軸３７の前端部には、前記入力ピストン２２を摺動案内するガイドとしても機能するフランジ部材４１が嵌合固定されている。フランジ部材４１は、ねじ軸３７の、図中、左方向への前進に応じて、前記ブースタピストン２１の後端に嵌着した蓋体４２に当接するようになっており、このねじ軸３７の前進に応じてブースタピストン２１も前進する。また、装置本体１１を構成する筒状部材１３の内部には、該筒状部材１３に形成した環状突起１３ａにばね受け４３を介して一端が係止され、他端が前記フランジ部材４１に衝合する戻しばね４４が配設されており、ねじ軸３７は、ブレーキ非作動時にはこの戻しばね４４により図示の原位置に位置決めされる。
【００２５】
一方、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相互間には環状室４５が画成されており、この環状室４５には、入力ピストン２２に設けたフランジ部２２´にそれぞれ一端が係止され、かつブースタピストン２１の隔壁２５と蓋体４２とにそれぞれ他端が係止された一対のばね部材４６（４６Ａ，４６Ｂ）が配設されている。この一対のばね部材４６は、ブレーキ非作動時に入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持するバランスばねとして機能するもので、ここでは、前側（マスタシリンダ１側）に配置された一方のばね部材４６Ａとして非線形ばねの一種である円錐コイルばねが、後方（ブレーキペダルＢ側）に配置された他方のばね部材４６Ｂとして従来と同じ線形コイルばねがそれぞれ選択されている。なお、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相対移動範囲は、入力ピストン２２に設けた前側段差２２ａおよび後側段差２２ｂとブースタピストン２１との干渉によって規制されるようになっている（図２）。
【００２６】
また、装置本体１１を構成するカップ部材１２と入力ロッド２３との間には、車体に対する入力ピストン２２の絶対変位を検出する変位検出器（ポテンショメータ）４８が配設されると共に、前記電動モータ３１には、回転角度を検出する回転検出器（レゾルバ）４９が内蔵されている。これら変位検出器４８および回転検出器４９の信号は、コントローラ（制御装置）５０に送出されるようになっており、コントローラ５０は、変位検出器４８および回転検出器４９からの信号に基づいて、電動モータ３１の回転を制御する。
【００２７】
以下、上記のように構成した電動倍力装置１０の作用を説明する。
【００２８】
ブレーキペダルＢが操作されると、入力ピストン２２が前進し、その動きが変位検出器４８により検出される。すると、変位検出器４８からの信号を受けてコントローラ５０が電動モータ３１に起動指令を出力し、これにより電動モータ３１が回転して、その回転が回転伝達機構３３を介してボールねじ機構３２に伝達され、ねじ軸３７が前進する。すると、ねじ軸３７に押されてブースタピストン２１が前進し、ブレーキペダルＢから入力ピストン２２に付与される入力推力と電動アクチュエータ３０からブースタピストン２１に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ１内の圧力室４、５に発生する。
【００２９】
このとき、変位検出器４８と回転検出器４９との検出信号に基づき、入力ピストン２２の絶対変位とブースタピストン２１との絶対変位との差により両ピストンの相対変位量が分かる。そこで、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間に相対変位が生じないように電動モータ３１の回転を制御すると、両ピストン２２と２１との間に介装した一対のばね部材４６が中立位置を維持する。このときの倍力比は、相対変位量が０であることから、ブースタピストン２１の受圧面積と入力ピストン２２の受圧面積との面積比で一義的に定まり、汎用の真空倍力装置と同様となる。
【００３０】
一方、上記中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を増加させる方向（前方）へブースタピストン２１を相対変位させると、倍力比（制動力）が大きくなり、電動モータ３１が倍力源として働いて、ブレーキアシスト動作が実現する。逆に、中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を減少させる方向（後方）へブースタピストン２１を相対変位させると、倍力比（制動力）が減少し、回生制動時の回生協調動作が実現する。さらに、ブースタピストン２１の前進によりマスタシリンダ１内の圧力室４、５とリザーバとの連通が遮断されるので、アダプティブルコントロール（ＡＣＣ）やヒルスタートアシストなどの自動ブレーキ動作も可能となる。
【００３１】
ここで、本電動倍力装置１０における入出力の関係を図３に示す概念図を参照して説明する。
【００３２】
ドライバーがブレーキペダルＢを介して入力ピストン２２に加える力（入力）Ｆｉは、ドライバーがブレーキペダルＢを踏む力（ペダル踏力）をＦｐ、ペダル比をｎとすると、下記（１）式のようになる。
Ｆｉ＝ｎ×Ｆｐ （１）
【００３３】
このとき、入力ピストン２２には、ばね部材４６（４６Ａ，４６Ｂ）から受ける反力Ｆｓとマスタシリンダ１内の液圧Ｐｍから受ける反力Ｆｍが加わり、入力Ｆｉと釣り合っている。したがって、この力の釣り合いは下記（２）式のようになる。
Ｆｉ＝Ｆｍ＋Ｆｓ （２）
【００３４】
上記したマスタシリンダ１内の液圧Ｐｍから受ける反力Ｆｍは、入力ピストン２２がマスタシリンダ１内に進入したときに生じる力であり、入力ピストン２２の先端の面積をＡｉとすると、下記（３）式で与えられる。
Ｆｍ＝Ａｉ×Ｐｍ （３）
【００３５】
一方、ばね部材４６から受ける反力Ｆｓは、入力ピストン２２と出力ピストン２１とが相対変位を起こしたときに発生する力であり、いま、前側（マスタシリンダ１側）のばね部材４６Ａのばね定数をＫｓ１、後側のばね部材４６Ｂのばね定数をＫｓ２、入力ピストン２２の変位量Ｘｉからブースタピストン２１の変位量Ｘｂを減じた値を相対変位量Ｘｒ（Ｘｒ＝Ｘｉ−Ｘｂ）とすると、下記（４）式で与えられる。
Ｆｓ＝（Ｋｓ１＋Ｋｓ２）×Ｘｒ （４）
【００３６】
ところで、マスタシリンダ１内の液圧Ｐｍの変動は、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量Ｘｒに対して非線形であり、前記したようにこの液圧変動が入力ピストン２２を介してブレーキペダルＢに伝わって踏力変動やペダル振動を引き起こす。しかし、本実施形態においては、入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６のうち、前側のばね部材４６Ａとして非線形ばねの一種である円錐コイルばねを用いているので、一対のばね部材４６から入力ピストン２２が受ける反力Ｆｓは相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。これによってマスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動は、該一対のばね部材４６の非線形なばね力の変動によって相殺され、この結果、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。また、従来の装置に対し、一対のばね部材４６の一方４６Ａを非変形ばねの円錐コイルばねに変更するだけなので、装置コストが特別上昇することもない。
【００３７】
ここで、上記実施形態においては、前側のばね部材４６Ａを円錐コイルばねとしたが、本発明は、図４に示すように、前側のばね部材４６Ａを従来どおりの線形ばねとして、後側のばね部材４６Ｂを円錐コイルばねとしても、あるいは図５に示すように前側および後側のばね部材４６Ａ、４６Ｂの双方を円錐コイルばねとしてもよいものである。いずれの実施例でも、上記実施形態と同様にブレーキペダルの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。また、円錐コイルばねは、密着長を長くできることや周辺との接触を容易に回避できるに加え、任意の非線形性を容易に設計できる利点があり、設計の自由度が向上する。
【００３８】
また、上記円錐コイルばねは、種類の異なる他の非変形ばねに代えてもよいものである。図６は、一対のばね部材４６の一方（前側のばね部材）４６Ａとして樽型コイルばねを、図７は、同じく一方のばね部材４６Ａとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた場合の実施例であるが、前出図４および５に示したと同じく、後側のばね部材４６Ｂとして用いても、あるいは前・後ばね部材４６Ａ、４６Ｂの双方に用いてもよいことはもちろんである。いずれにおいても、上記円錐コイルばねを使用した場合と同様、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。特に樽型コイルばねを用いた場合は、変位に対するたわみが小さいので、装置の長さを短縮できる利点があり、一方、不等ピッチコイルばねを用いた場合は、低コストで非線形特性を持たせることができる利点がある。
【００３９】
また、上記一対のばね部材４６（４６Ａ、４６Ｂ）は、図８〜１０に示すように、異種の非線形ばねの組合せとしてもよいものである。より詳しくは、図８は、前側のばね部材４６Ａとして円錐コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして樽型コイルばねをそれぞれ用いた実施例であり、図９は、前側のばね部材４６Ａとして円錐コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた実施例、図１０は、前側のばね部材４６Ａとして樽型コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた実施例である。もちろん、これら異種の非線形ばねは、図示と前・後逆の配置であってもよい。このように異種の非線形ばねを組合せる場合は、それぞれのばねがもつ利点を生かしながら一対のばね部材４６に任意の非線形性を持たせることができる。
【００４０】
上記実施形態および各実施例においては、入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６（４６Ａ、４６Ｂ）の一方または双方に非線形ばねを用いて、一対のばね部材４６に非線形性を持たせるようにしたが、本発明は、従来と同じ線形コイルばねを使用しながら一対のばね部材４６に非線形な特性を持たせるようにしてもよいものである。
【００４１】
図１１は、線形コイルばねを使用しながら一対のばね部材４６に非線形性を持たせる一つの実施例を示したものである。本実施例では、（ａ）に示す非作動状態を原位置として（相対変位量Ｘｒ＝０）、この状態から入力ピストン２２は固定したままブースタピストン２１を（ｂ）に示すように後退させて、相対変位量ＸｒがＸｒ１（Ｘｒ＝Ｘｒ１）まで変化したときに、後側のばね部材４６Ｂが自由長に到達し、ばね荷重を発生しなくなるように設計する。ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相対移動範囲は、前記したように入力ピストン２２に設けた前側段差２２ａおよび後側段差２２ｂとブースタピストン２１との干渉によって規制されるようになっており、（ｂ）に示す状態からブースタピストン２１がさらに後退すると、（ｃ）に示すように後側のばね部材４６Ｂが完全にフリーの状態となる。なお、図中、Ｌｓ２は後側のばね部材４８Ｂのセット長を、Ｌｆ２は該ばね部材４８Ｂの自由長をそれぞれ表している。
【００４２】
上記した設計により後側のばね部材４６Ｂは、Ｘｒ１≦Ｘｒ≦Ｘｒｍａｘの範囲でフリーとなり、この間、ばね荷重を発生しない。一方、一対のばね部材４６のばね定数は、０≦Ｘｒ≦Ｘｒ１の範囲でＫｓ１＋Ｋｓ２、Ｘｒ１≦Ｘｒ≦Ｘｒｍａｘの範囲でＫｓ１となり、これにより一対のばね部材４６は相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。したがって、一対のばね部材４６の一方または双方に非線形ばねを用いた上記実施形態と同様、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動が非線形なばね力の変動によって相殺され、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。
【００４３】
図１２は、線形コイルばねをそのまま使用しながら一対のばね部材４６に非線形性を持たせる他の実施例を示したものである。本実施例では、（ａ）に示す非作動状態を原位置として（相対変位量Ｘｒ＝０）、この状態から入力ピストン２２は固定したままブースタピストン２１を（ｂ）に示すように前進させて、相対変位量ＸｒがＸｒ２（Ｘｒ＝Ｘｒ２）まで変化したときに、前側のばね部材４６Ａが自由長に到達し、ばね荷重を発生しなくなるように設計する。この場合、（ｂ）に示す状態からブースタピストン２１がさらに後退すると、（ｃ）に示すように前側のばね部材４６Ａが完全にフリーの状態となる。
【００４４】
図１２に示す実施例では、前側のばね部材４６Ａは、Ｘｒｍｉｎ≦Ｘｒ≦Ｘｒ２の範囲でフリーとなり、この間、ばね荷重を発生しない。一方、一対のばね部材４６のばね定数は、Ｘｒ２≦Ｘｒ≦０の範囲でＫｓ１＋Ｋｓ２、Ｘｒｍｉｎ≦Ｘｒ≦Ｘｒ２の範囲でＫｓ２となり、これにより一対のばね部材４６は相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。この結果、図１１に示した実施例と同様、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動が非線形なばね力の変動によって相殺され、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。
【００４５】
図１１および１２に示したように、一対のばね部材４６の自由長を設計し非線形を付与する場合は、従来と同じ線形コイルばねを用いるので、設計が容易であり、コストも変わらない利点がある。なお、上記図１２に示す実施例においては、ばね部材４６を線形コイルばねとした、円錐コイルばね、樽型コイルばね、不等ピッチコイルばねとしてもよく、この場合には、更なる非線形性を譜よすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ タンデム型マスタシリンダ
１０ 電動倍力装置
２０ ピストン組立体
２１ ブースタピストン（出力部材）
２２ 入力ピストン（入力部材）
３０ 電動アクチュエータ
３１ 電動モータ
３２ ボールねじ機構（回転直動変換機構）
４６ 一対のばね部材
４６Ａ 前側のばね部材
４６Ｂ 後側のばね部材
Ｂ ブレーキペダル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキ機構に用いられる倍力装置に係り、より詳しくは電動アクチュエータを倍力源として利用する電動倍力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動倍力装置としては、特許文献１に記載されたものがある。ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備えた構造となっている。このような電動倍力装置においては、前記入力部材と前記出力部材とを相対変位させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させることで、ブレーキアシスト動作や回生協調動作を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した電動倍力装置においては、マスタシリンダ内に発生するブレーキ液圧が、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形に変化するようになっている。一方、入力部材と出力部材とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材が発生するばね力は、前記相対変位量に対して線形に変化するようになっていた。このため、前記したマスタシリンダ内の液圧変動が入力部材を介してブレーキペダルにそのまま反力として伝わり、ブレーキペダルの踏力変動や振動（ペダル振動）を引き起こして、ドライバーに違和感を与えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、マスタシリンダ内の液圧変動に伴うブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を効果的に抑えて、良好なペダル感触を確保できる電動倍力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記一対のばね部材は、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形なばね力を発生することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材のうちの少なくとも一方を、非線形ばねとしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材を、異種の非線形ばねの組合せとしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記非線形ばねが、円錐コイルばね、樽型コイルばねおよび不等ピッチコイルばねから選ばれた一種であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一対のばね部材のうちのいずれか一方が、前記入力部材と前記出力部材とが相対変位を起こす過程で自由長に到達することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、マスタシリンダ内の液圧変動に伴う反力変動を、一対のばね部材の非線形なばね力の変動によって相殺することができるので、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動を抑えることができ、良好なペダル感触を確保できる。また、入力部材と出力部材とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材にわずかの変更を加えるだけなので、装置コストが特別上昇することもない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、非線形ばねの使用により任意の非線形性を容易に持たせることができ、設計の自由度が高まる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、異種の非線形ばねの組合せにより各非線形ばねの利点を生かしながら任意の非線形性を容易に持たせることができ、設計の自由度がさらに高まる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記した請求項２または３に記載の発明の効果に加え、汎用の円錐コイルばね、樽型コイルばね、不等ピッチコイルばね等を選択するので、コスト的に有利となる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、上記した請求項１に記載の発明の効果に加え、従来の線形ばねをそのまま使用できるので、コスト的に極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一つの実施形態としての電動倍力装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】本電動倍力装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本電動倍力装置における圧力平衡を説明するための概念図である。
【図４】本電動倍力装置で装備する一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図５】一対のばね部材の双方に非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図６】一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した、他の実施例を示す模式図である。
【図７】一対のばね部材の一方に非線形ばねを採用した、さらに他の実施例を示す模式図である。
【図８】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した実施例を示す模式図である。
【図９】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した、他の実施例を示す模式図である。
【図１０】一対のばね部材の双方に異種の非線形ばねを採用した、さらに他の実施例を示す模式図である。
【図１１】本電動倍力装置で装備する一対のばね部材の自由長を設計し非線形を付与する実施例を示す模式図である。
【図１２】一対のばね部材の自由長を設計し非線形を付与する、他の実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１および図２は、本発明に係る電動倍力装置の一つの実施形態を示したものである。本実施形態としての電動倍力装置１０は、エンジンルームと車室とを仕切る車室壁Ｗに後端部が固定され、先端部に後述のタンデム型マスタシリンダ１を固結した装置本体１１と、装置本体１１内に配設され、前記マスタシリンダ１のプライマリピストンとして共用される後述のピストン組立体２０と、装置本体１１の内外部に配設され、前記ピストン組立体２０を構成するブースタピストン（出力部材）２１に推力を付与する後述の電動アクチュエータ３０とを備えている。装置本体１１は、前記車室壁Ｗに固定された大径のカップ部材１２と、前記マスタシリンダ１を固結した筒状部材１３と、前記カップ部材１２と筒状部材１３とを接続する筒状の連結部材１４とからなっており、連結部材１４は、カップ部材１２の開口端に固定した支持板１５を介してカップ部材１２に一体化されている。なお、カップ部材１２の底部には中空のボス部１２ａが設けられており、該ボス部１２ａの先端部が前記車室壁Ｗを挿通して車室内に延ばされている。
【００１９】
タンデム型マスタシリンダ１は、有底のシリンダ本体２と図示を略すリザーバとを備えており、そのシリンダ本体２内の奥側には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０と対をなすセカンダリピストン３が摺動可能に配設されている。シリンダ本体２内にはまた、前記ピストン組立体２０とセカンダリピストン３とにより２つの圧力室４、５が画成されており、前記両ピストン２０、３の前進に応じて各圧力室４、５内に封じ込められているブレーキ液が、図示を略す吐出ポートから対応する系統のホイールシリンダへ圧送されるようになっている。なお、各圧力室５、６内には、前記プライマリピストンとしてのピストン組立体２０とセカンダリピストン３とを後方へ付勢する戻しばね６、７が配設されている。また、シリンダ本体２には、各圧力室４、５内とリザーバ１１とを連通するリリーフポートが形成されているが、これについては、図示を省略している。
【００２０】
本電動倍力装置１０を構成するピストン組立体２０は、前記ブースタピストン２１と該ブースタピストン２１内にこれと相対移動可能に配設された入力ピストン（入力部材）２２とからなっている。入力ピストン２２の後端部には、後述のブレーキペダルＢ（図３）と連動する入力ロッド２３が継手２４を介して連結されており、入力ピストン２２は、ブレーキペダルＢの操作（ペダル操作）によりブースタピストン２１内を進退動する。
【００２１】
ピストン組立体２０を構成するブースタピストン２１は、その内部の長手方向中間部位に隔壁２５を有しており、前記入力ピストン２２がこの隔壁２５を挿通して延ばされている。ブースタピストン２１の前端側は、前記マスタシリンダ１内の圧力室（プライマリ室）４に挿入され、一方、入力ピストン２２の前端側は、同じ圧力室１３内のブースタピストン２１の内側に位置決めされている。ブースタピストン２１と入力ピストン２２との間は前記隔壁２５に嵌着したシール部材２６により、ブースタピストン２１と装置本体１１との間はシール部材２７によりそれぞれシールされており、これにより前記圧力室４からマスタシリンダ１外へのブレーキ液の漏出が防止されている。
【００２２】
電動アクチュエータ３０は、装置本体１１を構成する筒状部材１３の外側に位置して前記支持板１５に固定された電動モータ３１と、同じく装置本体１１を構成する連結部材１４の内部に入力ピストン２２を囲んで配設されたボールねじ機構（回転−直動変換機構）３２と、電動モータ３１の回転を減速してボールねじ機構３２に伝達する回転伝達機構３３とから概略構成されている。ボールねじ機構３２は、軸受（アンギュラコンタクト軸受）３４を介して連結部材１４に回動自在に支持されたナット部材（回転部材）３５とこのナット部材３５にボール３６を介して噛合わされた中空のねじ軸（直動部材）３７とからなっている。ねじ軸３７の後端部は、装置本体１１を構成するカップ部材１２の中空ボス部１２ａに回動不能にかつ摺動可能に嵌合されており、これによりナット部材３５の回転に応じてねじ軸３７が直動する。
【００２３】
一方、電動アクチュエータ３０を構成する回転伝達機構３３は、電動モータ３１の出力軸３１ａに取付けられた第１のプーリ３８と、前記ナット部材３５に回動不能に嵌合された第２のプーリ３９と前記２つのプーリ３８、３９間に掛け回されたベルト（タイミングベルト）４０とからなっている。第２のプーリ３９は第１のプーリ３８に比べて大径となっており、これにより電動モータ３１の回転は減速してボールねじ機構３２のナット部材３５に伝達される。なお、回転伝達機構３３は上記したプーリ、ベルトに限らず、減速歯車機構等であってもよい。
【００２４】
上記ボールねじ機構３２を構成する中空のねじ軸３７の前端部には、前記入力ピストン２２を摺動案内するガイドとしても機能するフランジ部材４１が嵌合固定されている。フランジ部材４１は、ねじ軸３７の、図中、左方向への前進に応じて、前記ブースタピストン２１の後端に嵌着した蓋体４２に当接するようになっており、このねじ軸３７の前進に応じてブースタピストン２１も前進する。また、装置本体１１を構成する筒状部材１３の内部には、該筒状部材１３に形成した環状突起１３ａにばね受け４３を介して一端が係止され、他端が前記フランジ部材４１に衝合する戻しばね４４が配設されており、ねじ軸３７は、ブレーキ非作動時にはこの戻しばね４４により図示の原位置に位置決めされる。
【００２５】
一方、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相互間には環状室４５が画成されており、この環状室４５には、入力ピストン２２に設けたフランジ部２２´にそれぞれ一端が係止され、かつブースタピストン２１の隔壁２５と蓋体４２とにそれぞれ他端が係止された一対のばね部材４６（４６Ａ，４６Ｂ）が配設されている。この一対のばね部材４６は、ブレーキ非作動時に入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持するバランスばねとして機能するもので、ここでは、前側（マスタシリンダ１側）に配置された一方のばね部材４６Ａとして非線形ばねの一種である円錐コイルばねが、後方（ブレーキペダルＢ側）に配置された他方のばね部材４６Ｂとして従来と同じ線形コイルばねがそれぞれ選択されている。なお、ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相対移動範囲は、入力ピストン２２に設けた前側段差２２ａおよび後側段差２２ｂとブースタピストン２１との干渉によって規制されるようになっている（図２）。
【００２６】
また、装置本体１１を構成するカップ部材１２と入力ロッド２３との間には、車体に対する入力ピストン２２の絶対変位を検出する変位検出器（ポテンショメータ）４８が配設されると共に、前記電動モータ３１には、回転角度を検出する回転検出器（レゾルバ）４９が内蔵されている。これら変位検出器４８および回転検出器４９の信号は、コントローラ（制御装置）５０に送出されるようになっており、コントローラ５０は、変位検出器４８および回転検出器４９からの信号に基づいて、電動モータ３１の回転を制御する。
【００２７】
以下、上記のように構成した電動倍力装置１０の作用を説明する。
【００２８】
ブレーキペダルＢが操作されると、入力ピストン２２が前進し、その動きが変位検出器４８により検出される。すると、変位検出器４８からの信号を受けてコントローラ５０が電動モータ３１に起動指令を出力し、これにより電動モータ３１が回転して、その回転が回転伝達機構３３を介してボールねじ機構３２に伝達され、ねじ軸３７が前進する。すると、ねじ軸３７に押されてブースタピストン２１が前進し、ブレーキペダルＢから入力ピストン２２に付与される入力推力と電動アクチュエータ３０からブースタピストン２１に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ１内の圧力室４、５に発生する。
【００２９】
このとき、変位検出器４８と回転検出器４９との検出信号に基づき、入力ピストン２２の絶対変位とブースタピストン２１との絶対変位との差により両ピストンの相対変位量が分かる。そこで、入力ピストン２２とブースタピストン２１との間に相対変位が生じないように電動モータ３１の回転を制御すると、両ピストン２２と２１との間に介装した一対のばね部材４６が中立位置を維持する。このときの倍力比は、相対変位量が０であることから、ブースタピストン２１の受圧面積と入力ピストン２２の受圧面積との面積比で一義的に定まり、汎用の真空倍力装置と同様となる。
【００３０】
一方、上記中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を増加させる方向（前方）へブースタピストン２１を相対変位させると、倍力比（制動力）が大きくなり、電動モータ３１が倍力源として働いて、ブレーキアシスト動作が実現する。逆に、中立位置からブースタ推力によりブレーキ液圧を減少させる方向（後方）へブースタピストン２１を相対変位させると、倍力比（制動力）が減少し、回生制動時の回生協調動作が実現する。さらに、ブースタピストン２１の前進によりマスタシリンダ１内の圧力室４、５とリザーバとの連通が遮断されるので、アダプティブルコントロール（ＡＣＣ）やヒルスタートアシストなどの自動ブレーキ動作も可能となる。
【００３１】
ここで、本電動倍力装置１０における入出力の関係を図３に示す概念図を参照して説明する。
【００３２】
ドライバーがブレーキペダルＢを介して入力ピストン２２に加える力（入力）Ｆｉは、ドライバーがブレーキペダルＢを踏む力（ペダル踏力）をＦｐ、ペダル比をｎとすると、下記（１）式のようになる。
Ｆｉ＝ｎ×Ｆｐ （１）
【００３３】
このとき、入力ピストン２２には、ばね部材４６（４６Ａ，４６Ｂ）から受ける反力Ｆｓとマスタシリンダ１内の液圧Ｐｍから受ける反力Ｆｍが加わり、入力Ｆｉと釣り合っている。したがって、この力の釣り合いは下記（２）式のようになる。
Ｆｉ＝Ｆｍ＋Ｆｓ （２）
【００３４】
上記したマスタシリンダ１内の液圧Ｐｍから受ける反力Ｆｍは、入力ピストン２２がマスタシリンダ１内に進入したときに生じる力であり、入力ピストン２２の先端の面積をＡｉとすると、下記（３）式で与えられる。
Ｆｍ＝Ａｉ×Ｐｍ （３）
【００３５】
一方、ばね部材４６から受ける反力Ｆｓは、入力ピストン２２と出力ピストン２１とが相対変位を起こしたときに発生する力であり、いま、前側（マスタシリンダ１側）のばね部材４６Ａのばね定数をＫｓ１、後側のばね部材４６Ｂのばね定数をＫｓ２、入力ピストン２２の変位量Ｘｉからブースタピストン２１の変位量Ｘｂを減じた値を相対変位量Ｘｒ（Ｘｒ＝Ｘｉ−Ｘｂ）とすると、下記（４）式で与えられる。
Ｆｓ＝（Ｋｓ１＋Ｋｓ２）×Ｘｒ （４）
【００３６】
ところで、マスタシリンダ１内の液圧Ｐｍの変動は、入力ピストン２２とブースタピストン２１との相対変位量Ｘｒに対して非線形であり、前記したようにこの液圧変動が入力ピストン２２を介してブレーキペダルＢに伝わって踏力変動やペダル振動を引き起こす。しかし、本実施形態においては、入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６のうち、前側のばね部材４６Ａとして非線形ばねの一種である円錐コイルばねを用いているので、一対のばね部材４６から入力ピストン２２が受ける反力Ｆｓは相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。これによってマスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動は、該一対のばね部材４６の非線形なばね力の変動によって相殺され、この結果、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。また、従来の装置に対し、一対のばね部材４６の一方４６Ａを非変形ばねの円錐コイルばねに変更するだけなので、装置コストが特別上昇することもない。
【００３７】
ここで、上記実施形態においては、前側のばね部材４６Ａを円錐コイルばねとしたが、本発明は、図４に示すように、前側のばね部材４６Ａを従来どおりの線形ばねとして、後側のばね部材４６Ｂを円錐コイルばねとしても、あるいは図５に示すように前側および後側のばね部材４６Ａ、４６Ｂの双方を円錐コイルばねとしてもよいものである。いずれの実施例でも、上記実施形態と同様にブレーキペダルの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。また、円錐コイルばねは、密着長を長くできることや周辺との接触を容易に回避できるに加え、任意の非線形性を容易に設計できる利点があり、設計の自由度が向上する。
【００３８】
また、上記円錐コイルばねは、種類の異なる他の非変形ばねに代えてもよいものである。図６は、一対のばね部材４６の一方（前側のばね部材）４６Ａとして樽型コイルばねを、図７は、同じく一方のばね部材４６Ａとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた場合の実施例であるが、前出図４および５に示したと同じく、後側のばね部材４６Ｂとして用いても、あるいは前・後ばね部材４６Ａ、４６Ｂの双方に用いてもよいことはもちろんである。いずれにおいても、上記円錐コイルばねを使用した場合と同様、ブレーキペダルの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。特に樽型コイルばねを用いた場合は、変位に対するたわみが小さいので、装置の長さを短縮できる利点があり、一方、不等ピッチコイルばねを用いた場合は、低コストで非線形特性を持たせることができる利点がある。
【００３９】
また、上記一対のばね部材４６（４６Ａ、４６Ｂ）は、図８〜１０に示すように、異種の非線形ばねの組合せとしてもよいものである。より詳しくは、図８は、前側のばね部材４６Ａとして円錐コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして樽型コイルばねをそれぞれ用いた実施例であり、図９は、前側のばね部材４６Ａとして円錐コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた実施例、図１０は、前側のばね部材４６Ａとして樽型コイルばねを、後側のばね部材４６Ｂとして不等ピッチコイルばねをそれぞれ用いた実施例である。もちろん、これら異種の非線形ばねは、図示と前・後逆の配置であってもよい。このように異種の非線形ばねを組合せる場合は、それぞれのばねがもつ利点を生かしながら一対のばね部材４６に任意の非線形性を持たせることができる。
【００４０】
上記実施形態および各実施例においては、入力ピストン２２とブースタピストン２１とを相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材４６（４６Ａ、４６Ｂ）の一方または双方に非線形ばねを用いて、一対のばね部材４６に非線形性を持たせるようにしたが、本発明は、従来と同じ線形コイルばねを使用しながら一対のばね部材４６に非線形な特性を持たせるようにしてもよいものである。
【００４１】
図１１は、線形コイルばねを使用しながら一対のばね部材４６に非線形性を持たせる一つの実施例を示したものである。本実施例では、（ａ）に示す非作動状態を原位置として（相対変位量Ｘｒ＝０）、この状態から入力ピストン２２は固定したままブースタピストン２１を（ｂ）に示すように後退させて、相対変位量ＸｒがＸｒ１（Ｘｒ＝Ｘｒ１）まで変化したときに、後側のばね部材４６Ｂが自由長に到達し、ばね荷重を発生しなくなるように設計する。ブースタピストン２１と入力ピストン２２との相対移動範囲は、前記したように入力ピストン２２に設けた前側段差２２ａおよび後側段差２２ｂとブースタピストン２１との干渉によって規制されるようになっており、（ｂ）に示す状態からブースタピストン２１がさらに後退すると、（ｃ）に示すように後側のばね部材４６Ｂが完全にフリーの状態となる。なお、図中、Ｌｓ２は後側のばね部材４８Ｂのセット長を、Ｌｆ２は該ばね部材４８Ｂの自由長をそれぞれ表している。
【００４２】
上記した設計により後側のばね部材４６Ｂは、Ｘｒ１≦Ｘｒ≦Ｘｒｍａｘの範囲でフリーとなり、この間、ばね荷重を発生しない。一方、一対のばね部材４６のばね定数は、０≦Ｘｒ≦Ｘｒ１の範囲でＫｓ１＋Ｋｓ２、Ｘｒ１≦Ｘｒ≦Ｘｒｍａｘの範囲でＫｓ１となり、これにより一対のばね部材４６は相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。したがって、一対のばね部材４６の一方または双方に非線形ばねを用いた上記実施形態と同様、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動が非線形なばね力の変動によって相殺され、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。
【００４３】
図１２は、線形コイルばねをそのまま使用しながら一対のばね部材４６に非線形性を持たせる他の実施例を示したものである。本実施例では、（ａ）に示す非作動状態を原位置として（相対変位量Ｘｒ＝０）、この状態から入力ピストン２２は固定したままブースタピストン２１を（ｂ）に示すように前進させて、相対変位量ＸｒがＸｒ２（Ｘｒ＝Ｘｒ２）まで変化したときに、前側のばね部材４６Ａが自由長に到達し、ばね荷重を発生しなくなるように設計する。この場合、（ｂ）に示す状態からブースタピストン２１がさらに後退すると、（ｃ）に示すように前側のばね部材４６Ａが完全にフリーの状態となる。
【００４４】
図１２に示す実施例では、前側のばね部材４６Ａは、Ｘｒｍｉｎ≦Ｘｒ≦Ｘｒ２の範囲でフリーとなり、この間、ばね荷重を発生しない。一方、一対のばね部材４６のばね定数は、Ｘｒ２≦Ｘｒ≦０の範囲でＫｓ１＋Ｋｓ２、Ｘｒｍｉｎ≦Ｘｒ≦Ｘｒ２の範囲でＫｓ２となり、これにより一対のばね部材４６は相対変位量Ｘｒに対して非線形となる。この結果、図１１に示した実施例と同様、マスタシリンダ１内の液圧変動に伴う反力変動が非線形なばね力の変動によって相殺され、ブレーキペダルＢの踏力変動やペダル振動が抑えられて、良好なペダル感触の確保が可能になる。
【００４５】
図１１および１２に示したように、一対のばね部材４６の自由長を設計し非線形を付与する場合は、従来と同じ線形コイルばねを用いるので、設計が容易であり、コストも変わらない利点がある。なお、上記図１２に示す実施例においては、ばね部材４６を線形コイルばねとした、円錐コイルばね、樽型コイルばね、不等ピッチコイルばねとしてもよく、この場合には、更なる非線形性を譜よすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ タンデム型マスタシリンダ
１０ 電動倍力装置
２０ ピストン組立体
２１ ブースタピストン（出力部材）
２２ 入力ピストン（入力部材）
３０ 電動アクチュエータ
３１ 電動モータ
３２ ボールねじ機構（回転直動変換機構）
４６ 一対のばね部材
４６Ａ 前側のばね部材
４６Ｂ 後側のばね部材
Ｂ ブレーキペダル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記一対のばね部材は、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形なばね力を発生することを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記一対のばね部材のうちの少なくとも一方を、非線形ばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項３】
前記一対のばね部材を、異種の非線形ばねの組合せとしたことを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項４】
前記非線形ばねが、円錐コイルばね、樽型コイルばねおよび不等ピッチコイルばねから選ばれた一種であることを特徴とする請求項２または３に記載の電動倍力装置。
【請求項５】
前記一対のばね部材のうちのいずれか一方が、前記入力部材と前記出力部材とが相対変位を起こす過程で自由長に到達することを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項１】
ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材、該入力部材と相対移動可能に配置され、かつ電動アクチュエータにより駆動される出力部材および前記入力部材と前記出力部材とをブレーキ非作動時に相対変位の中立位置に保持する一対のばね部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量を制御することによりマスタシリンダ内に所望のブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記一対のばね部材は、前記入力部材と前記出力部材との相対変位量に対して非線形なばね力を発生することを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記一対のばね部材のうちの少なくとも一方を、非線形ばねとしたことを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項３】
前記一対のばね部材を、異種の非線形ばねの組合せとしたことを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【請求項４】
前記非線形ばねが、円錐コイルばね、樽型コイルばねおよび不等ピッチコイルばねから選ばれた一種であることを特徴とする請求項２または３に記載の電動倍力装置。
【請求項５】
前記一対のばね部材のうちのいずれか一方が、前記入力部材と前記出力部材とが相対変位を起こす過程で自由長に到達することを特徴とする請求項１に記載の電動倍力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−７１８３５（Ｐ２０１２−７１８３５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６１１３（Ｐ２０１２−６１１３）
【出願日】平成２４年１月１６日（２０１２．１．１６）
【分割の表示】特願２００７−２２５８５６（Ｐ２００７−２２５８５６）の分割
【原出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【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２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１６日（２０１２．１．１６）
【分割の表示】特願２００７−２２５８５６（Ｐ２００７−２２５８５６）の分割
【原出願日】平成１９年８月３１日（２００７．８．３１）
【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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