電動倍力装置
【課題】電動倍力装置において、電気系統の失陥等により、電動モータが作動不能になった状態でブレーキ操作を行った場合における操作力を軽減する。
【解決手段】ブレーキペダルのストロークに応じてコントローラにより電動モータ１０５の作動を制御して、ボール−ネジ機構１２０を介して押圧部材１４０を推進し、プライマリピストン１７８を押圧してブレーキ液圧を発生させる。ブレーキペダルのストロークに対して、反力バネ１５２により一定の反力を付与する。電動モータ１０５が作動不能の場合、ボール−ネジ機構１２０の直動部材１２１の回転位置により、第１係脱機構１９０がプランジャ１０４を可動バネ受１５１から離脱させて反力バネ１５２の反力がプランジャに作用しないようし、第２係脱機構１９１がプランジャ１０４を直動部材１４０に係合させてプランジャ１０４により直動部材１４０を直接押圧してブレーキ液圧を発生させる。
【解決手段】ブレーキペダルのストロークに応じてコントローラにより電動モータ１０５の作動を制御して、ボール−ネジ機構１２０を介して押圧部材１４０を推進し、プライマリピストン１７８を押圧してブレーキ液圧を発生させる。ブレーキペダルのストロークに対して、反力バネ１５２により一定の反力を付与する。電動モータ１０５が作動不能の場合、ボール−ネジ機構１２０の直動部材１２１の回転位置により、第１係脱機構１９０がプランジャ１０４を可動バネ受１５１から離脱させて反力バネ１５２の反力がプランジャに作用しないようし、第２係脱機構１９１がプランジャ１０４を直動部材１４０に係合させてプランジャ１０４により直動部材１４０を直接押圧してブレーキ液圧を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれる倍力装置において、倍力源として電動モータを用いた電動倍力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動倍力装置として、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。この電動倍力装置は、ブレーキペダルに連結された入力ロッドと、マスタシリンダのピストンを押圧する押圧部材と、回転−直動変換機構を介して押圧部材を駆動する電動モータと、入力ロッドに一定の反力を付与するストロークシミュレータと、入力ロッドの移動に応じて電動モータの作動を制御するコントローラとを備えている。これにより、ブレーキペダルの操作量に応じて、コントローラによって電動モータの作動を制御して押圧部材によってマスタシリンダのピストンを推進してブレーキ液圧を発生させて所望の制動力を得る。
【０００３】
そして、ブレーキペダルの操作量に対して、コントローラにより電動モータの出力を適宜調整することにより、いわゆる倍力比を変化させることができ、倍力制御、ブレーキアシスト制御、回生協調制御等の種々のブレーキ制御を実行することができる。このとき、回生協調制御等によって電動モータの出力が変動した場合でも、ブレーキペダルの操作量に対して、ストロークシミュレータによって一定の反力を付与しているので運転者に違和感を与えることがない。
【０００４】
また、万一、電気系統等の失陥により、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入力ロッドによって押圧部材を直接押圧することで、マスタシリンダのピストンを前進させることができ、制動機能を維持できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電動倍力装置では、次のような問題がある。電動モータが作動不能になった状態で、ブレーキペダルに連結された入力ロッドによって押圧部材を直接押圧する場合、正常時よりも入力ロッドのストロークを大きくすると共に、大きな操作力が必要となる。この場合にも入力ロッドのストロークに対してストロークシミュレータによる反力が作用するため、その分についてもブレーキペダルの踏力が大きくなり、運転者への負担が大きくなる。
【０００７】
本発明は、電気系統の失陥等により、電動モータが作動不能になった状態でブレーキ操作を行った場合における操作力を軽減するようにした電動倍力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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動倍力装置は、ハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルに連結される入力部材と、前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに支持されて前記入力部材の移動に対して反力を発生する反力発生機構と、
前記アシスト機構と前記ピストンとの間に、前記アシスト機構に対して相対移動可能に設けられ、前記アシスト機構又は前記入力部材によって押圧されて前記ピストンを推進する押圧部材と、
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記反力発生機構から離脱させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記反力発生機構に係合させる第１係脱機構とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動倍力装置によれば、電気系統の失陥等により、電動モータが作動不能になった状態でブレーキ操作を行った場合における操作力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動倍力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示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電動倍力装置のマスタシリンダに連結された状態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す電動倍力装置のフロントハウジングを拡大して示す縦断面図である。
【図４】図２に示す電動倍力装置の第１及び第２係脱機構の失陥時の作動状態を説明する斜視図である。
【図５】図２に示す電動倍力装置の第１及び第２係脱機構の通常の作動状態を説明する斜視図である。
【図６】図２に示す電動倍力装置の通常の作動状態を示す縦断面図である。
【図７】図２に示す電動倍力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】
【００１１】
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７を参照して説明する。
本実施形態に係る電動倍力装置が組込まれた車両３を図１に示す。図１は、車両３が搭載しているブレーキシステム１および走行用駆動システム７０の概要を示すシステム図である。本発明に係る電動倍力装置は、乗用車を含め、トラックあるいはバスなど、様々な種類の車両に適用することができる。以下、これらの代表例として、前輪駆動の乗用車に本発明を適用した例を用いて、本実施形態について説明する。また、本発明は、エンジンのみが発生するトルクに基づき走行する車両（以下エンジン車という）、エンジンと電動機の両方が発生するトルクに基づき走行するハイブリッド車、あるいは、電動機のみが発生するトルクに基づき走行する純粋な電気自動車（以下ＥＶという）等、走行システムの種類に制限されることなく、様々な走行方式の車両に適用することができる。これらの車両を代表例して、以下、ＥＶに適用した例を用いて本発明に係る実施形態を説明する。なお、本発明をエンジン車、ハイブリッド車、あるいはＥＶ等、本発明の適用車両の種類が変わっても、以下に説明の基本部分は、略そのまま適用可能である。
【００１２】
〔走行用駆動システム７０〕
車両３に搭載された走行用駆動システム７０は、例えば数百ボルトの高電圧直流電力を蓄電する蓄電システム７２と、交流電力を受けて車両３を走行するためのトルクを発生するモータの機能と車両の走行エネルギーに基づき交流電力を発生するゼネレータの機能を有する回転電気機械（以下モータゼネレータという）８２と、蓄電システム７２からの高電圧直流電力を受けてモータゼネレータ８２に供給する交流電力を発生し、またモータゼネレータ８２が発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換装置７４と、外部から商用電力を受電するための受電用コネクタ８４と、受電した電力に基づいて蓄電システム７２を充電する充電装置８６と、を備えている。
【００１３】
〔低電圧電源装置４０〕
車両３は、低電圧、例えば１４ボルトあるいは２８ボルトを基準電圧とする低電圧の直流電力を蓄電する低電圧電源装置４０と、蓄電している低電圧直流電力を供給するための電力供給線２１を備えている。走行用駆動システム７０および後述するブレーキシステム１には、電力供給線２１を介して低電圧電源装置４０から直流電力が供給され、制御回路の動作電源や低電圧のモータなどの電源として使用される。
【００１４】
〔車載情報ネットワーク〕
車両３には情報を伝送するための情報伝送線２３が設けられている。この情報伝送線２３を介して、ブレーキシステム１、走行用駆動システム７０及び低電圧電源装置４０が、それぞれの動作に使用する情報の授受を行っている。この情報伝送線２３は、車両３に搭載された図１に記載されていない様々な装置やシステムとも繋がっており、車両３内の情報ネットワークを形成している。情報の伝送方式としては例えばＣＡＮ方式が使用される。
【００１５】
〔ブレーキシステムの構成〕
車両３のブレーキシステムは電動アクチュエータ１００と液圧制御ユニット３００と各車輪に対して制動力を発生するホイルシリンダ５０を有している。ホイルシリンダ５０は、４つの車輪にそれぞれ設けられ、液圧によって制動力を発生する例えば公知のディスクブレーキ又はドラムブレーキとすることができる。電動アクチュエータ１００は、車両３のエンジンルームと車室とを区画する隔壁であるダッシュパネル５に取り付けられている。電動アクチュエータ１００は、電動倍力装置１０１と、マスタシリンダ１７１と、制御装置１６１とを備えている。電動倍力装置１０１の入力ロッド１０３は、車室内に延出してブレーキペダル７に機械的に連結されており、運転者によるブレーキペダル７の操作に基づき、変位する。運転者によるブレーキ操作量は、ブレーキペダル７の変位として入力ロッド１０３に伝達され、入力ロッド１０３の軸方向の変位として電動倍力装置１０１に伝達される。また、ブレーキペダル７の変位は、ストロークセンサ１１により検出され、電気信号に変換され、情報伝送線２３を介して制御装置１６１（以下、ＥＣＵ１６１という）に伝達される。
【００１６】
ＥＣＵ１６１はブレーキペダル７の操作量である変位に基づいて、後述する動作により、電動倍力装置１０１を制御してマスタシリンダ１７１のピストンを制御し、マスタシリンダ１７１は、制動力発生するための液圧を発生する。電動アクチュエータ１００が発生したブレーキ液圧は、２系統のアクチュエーション管路１３、１５を介して液圧制御ユニット３００に伝えられる。液圧制御ユニット３００は、２系統のアクチュエーション管路１３、１５を介して供給されたブレーキ液圧に基づき、各車輪に制動力を発生させるための各車輪のホイルシリンダ５０に供給するブレーキ液圧を発生して、４系統のファンデーション管路３１、３３、３５、３７を介して各車輪のホイルシリンダ５０に送り、それぞれの車輪で制動力を発生させる。
【００１７】
また、液圧制御ユニット３００は、電動アクチュエータ１００の液圧に基づくことなく、各ホイルシリンダ５０の液圧を制御することができる。これにより、車両３の走行状態、運転状態等に応じて液圧制御ユニット３００の作動を制御することにより、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ）、トラクション制御、あるいは、アンダーステア及びオーバステアを抑制する車両安定化制御等のブレーキ制御の実行が可能となっている。
【００１８】
液圧制御ユニット３００には、内部の電動モータ、電磁弁等の作動を制御するための制御装置３６１（以下、ＥＣＵ３６１という）が設けられている。電動倍力装置１０１及び液圧制御ユニット３００のＥＣＵ１６１、３６１は、電源装置４０から電力供給２１の電力線を介して直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電動モータに供給するようになっている。そして、供給する交流電力を制御することにより、電動モータの回転方向や回転トルクを制御することができるようになっている。図１では、電動アクチュエータ１００と液圧制御ユニット３００とは、電動倍力装置１０１とＥＣＵ１６１とが、また、液圧制御ユニット３００のハウジング３００ＨとＥＣＵ３６１とがそれぞれ分離して図示されているが、これらのＥＣＵ１６１、３６１は、電動倍力装置１０１、ハウジング３００Ｈに対して一体構造としても、別体構造としてもよい。なお、電源装置４０は例えば１４ボルト系のバッテリでもよいし、更に異なる電圧系の電池であってもよい。
【００１９】
そして、回生制動時には、モータゼネレータ８２の回生運転によって運動エネルギーが電力に変換された分だけ車両３に制動力が発生するので、ＥＣＵ１６１、３６１は、ブレーキ液圧による制動力が、回生が無い場合に比して回生によって発生した制動力に相当する分だけ小さくなるように電動アクチュエータ１００を制御する回生協調制御を実行する。回生協調制御を行うために、制御装置７６は、回生量あるいは、回生量に相当する制動力、トルク、ブレーキ液圧などの情報を、車両通信系統２３を介して、回生制動要求としてＥＣＵ１６１へ伝達するようになっている。
【００２０】
ＥＣＵ１６１、３６１は、車両３内に張り巡らされている車両通信系統２３に接続され、時分割多重通信方式の電気信号を用いて情報を送受信するようになっている。ここで、電気信号の形式はシリアル通信でもよいし、ＣＡＮやＦｌｅｘＲａｙ、ＬＡＮ等の多重通信でもよい。なお、電力供給線２１および車両通信系統２３は万一の失陥時に備えて多重化して構成されていてもよい。例えば、電力供給線２１の電力線が、独立した二系統から成り立っており、おのおのが電力供給源となる蓄電手段あるいは発電手段を備えている構成となっていてもよい。また、例えば車両通信系統２３が独立した２系統から成り立っていてもよい。上記車両通信系統２３には、ストロークセンサ１１も接続されている。
【００２１】
〔電動倍力装置１０１の構成〕
図２に示すように、電動アクチュエータ１００は、電動倍力装置１０１にマスタシリンダ１７１が結合されて構成される。マスタシリンダ１７１は、圧力室を２室持つ、所謂、タンデム型マスタシリンダであり、そのシリンダボディ１７３には、プライマリ及びセカンダリの２つの液圧ポート１７５、１７７を有している。これらの液圧ポート１７５、１７７には、２系統の液圧回路を有する液圧制御ユニット３００（図１参照）のそれぞれの油回路が接続されている。
【００２２】
タンデム型のマスタシリンダ１７１は、シリンダボディ１７３のシリンダボア内に直列に配置された一対のプライマリピストン１７８及びセカンダリピストン（図示せず）が摺動可能に挿入されている。これらのプライマリピストン１７８及びセカンダリピストン（以下、ピストン１７８という）の前進により、２つの液圧ポート１７５、１７７から等しいブレーキ液圧を供給し、ピストン１７８の後退時には、ホイルシリンダ５０の摩擦ライニングの摩耗やブレーキ液の戻り遅れ等に応じてリザーバ１８１からリザーバポート（図示せず）を介して適宜ブレーキ液を補充する。そして、万一、２系統の液圧回路の一方が失陥した場合でも、他方の液圧回路に液圧が供給されるので、制動機能を維持することができる。
【００２３】
電動倍力装置１０１は、前部の小径のフロントハウジング１１０Ａ、後部の大径のリアハウジング１１０Ｂ及びこれら間の中間ハウジング１１０Ｃからなるハウジング１１０を有しており、フロントハウジング１１０Ａの前端部に、マスタシリンダ１７１が取り付けられている。ハウジング１１０は、マスタシリンダ１７１が取付けられた前部側をエンジンルーム内へ、その反対側のリアハウジング１１０Ｂの入力ロッド１０３が突出された円筒部１１１を車室内へ配置してダッシュパネル５（図１参照）に固定されている。
【００２４】
電動倍力装置１０１は、マスタシリンダ１７１のピストン１７８を駆動するための電動モータ１０５と、電動モータ１０５によってベルト伝動機構１１３を介して駆動されるアシスト機構としての回転−直動変換機構であるボール−ネジ機構１２０と、ボール−ネジ機構１２０によって推進されてピストン１７８を押圧する押圧部材１４０と、入力ロッド１０３及び後述のプランジャ１０４に連結される反力発生機構であるストロークシミュレータ１５０とを備えている。ボール−ネジ機構１２０、押圧部材１４０及びストロークシミュレータ１５０は、同軸上に配置されて略円筒状のハウジング１１０に収容されている。このハウジング１１０のフロントハウジング１１０Ａの前端部には、マスタシリンダ１７１が結合され、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１からは、入力ロッド１０３が突出している。電動モータ１０５は、マスタシリンダ１７１及びハウジング１１０の側部に配置されてハウジング１１０に結合されている。
【００２５】
押圧部材１４０は、プライマリピストン１７８の後方にプライマリピストン１７８と同軸上に配置されている。押圧部材１４０は、一端側に、プライマリピストン１７８の円筒状の後端部内に挿入されてプライマリピストン１７８を押圧する棒状のロッド部１４１が形成され、他端側にロッド部１４１よりも大径の大径部１４３が形成されている。大径部の後端部には、軸方向に沿って係合ボア１４４が設けられている。
【００２６】
ボール−ネジ機構１２０は、円筒状の直動部材１２１と、直動部材１２１が挿入される円筒状の回転部材１３１と、これらの対向面に形成された螺旋状のネジ溝１２３、１３３に装填された複数の鋼球からなるボール１３５とを備えている。直動部材１２１は、全体が筒状に形成されて外周に螺旋状のネジ溝１２３を有している。また、直動部材１２１は、フロントハウジング１１０Ａの内周面に形成された案内溝１４５（図３参照）に係合し、案内溝１４５に沿って回転方向及び軸方向の移動が制限されている。回転部材１３１は、ハウジング１１０内でベアリング１３７、１３８によって軸回りに回転可能、かつ、軸方向に移動しないように支持されている。そして、回転部材１３１を回転させることにより、ネジ溝１２３、１３３内をボール１３５が転動して直動部材１２１が軸方向に沿って移動する。このとき、直動部材１２１は、初期位置から案内溝１４５の傾斜部１４５Ａに沿って回転部材１３１と共に回転した後、案内溝１４５の直動部１４５Ｂによって回転が規制されて軸方向に沿って移動する。
【００２７】
直動部材１２１の前部に案内ボア１２６が形成され、案内ボア１２６内に、押圧部材１４０の大径部１４３が軸方向に沿って摺動可能、すなわち直動部材１２１に対して後退端を有して相対移動可能、かつ直動部材１２１に対して回転方向に固定された状態で挿入されて案内ボア１２６の底部１２７に当接している。これにより、直動部材１２１がマスタシリンダ１７１側へ前進たときに、底部１２７が案内部１４５を押圧し、押圧部材１４０が直動部材１２１と共に前進してロッド部１４１がマスタシリンダ１７１のプライマリピストン１７８を押圧する。押圧部材１４０は、案内溝１４５の傾斜部１４５Ａに沿って回転する直動部材１２１と共に回転する。また、押圧部材１４０は、大径部１４３が底部１２７から離間して、直動部材１２１の移動を伴わずに単独で前進することができる。案内ボア１２６の底部１２７には、案内ボア１２６の係合ボア１４４に対向して貫通孔１２７Ａが形成されている。フロントハウジング１１０Ａの前端部と直動部材１２１との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ１３９が設けられている。圧縮コイルばね１３９と直動部材１２１との間には、環状のバネ受１３９Ａが介装されている。戻しバネ１３９は、直動部材１２１をハウジング１１０の後部側へ向って付勢し、バネ受１３９Ａが中間ハウジング１１０Ｃに当接することにより、直動部材１２１の後退位置を規定している。なお、上記押圧部材１４０には、戻しバネ１３９の付勢力が付与されないようになっている。
【００２８】
回転部材１３１の外周部には、プーリ１３４が取付けられ、このプーリ１３４及び電動モータ１０５の出力軸に取付けられたプーリ（図示せず）にベルト１３６が巻装されている。これらによってベルト伝動機構１１３が構成され、電動モータ１０５によって回転部材１３１が回転駆動される。なお、ベルト伝動機構１１３に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせてもよい。ベルト伝動機構１１３の代りに、歯車伝動機構、チェーン伝動機構等の他の公知の伝動機構を用いることができる。また、伝達機構を介さずに電動モータ１０５によって回転部材１３１を直接駆動するようにしてもよい。
【００２９】
電動モータ１０５は、例えば公知のＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等とすることができるが、制御性、静粛性、耐久性等の観点から本実施形態ではＤＣブラシレスモータを採用している。
【００３０】
〔ストロークシミュレータ１５０の構成〕
ストロークシミュレータ１５０は、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１内に設けられた可動バネ受１５１、反力バネ１５２、及びガイド部材１５４を備えている。また、ストロークシミュレータ１５０の内部には、入力ロッド１０３と連結されて、該入力ロッド１０３とともに入力部材を構成するプランジャ１０４が設けられている。
【００３１】
可動バネ受１５１は、円筒状の側壁１５１Ａ及び底部１５１Ｂを有する略有底円筒状で、底部１５１Ｂの中央部に突出する小径円筒部１５１Ｃが一体に形成されている。可動バネ受１５１の側壁１５１Ａは、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１内に嵌合された有底円筒状のガイド部材１５４内に摺動可能に嵌合されている。可動バネ受１５１の小径円筒部１５１Ｃは、円筒部１１１内に挿入された直動部材１２１の後部の案内ボア１２８内に、軸方向に沿って移動可能に挿入されて、直動部材１２１に対して軸回りの回転が規制されている。円筒部１１１の前端部の内周部には、段部１５７が形成され、段部１５７と可動バネ受１５１の底部１５１Ｂと間に圧縮コイルバネである反力バネ１５２が設けられている。そして、反力バネ１５２のバネ力によって可動バネ受１５１が後方に付勢され、ガイド部材１５４の底部に当接して後退位置が規定されている。
【００３２】
プランジャ１０４は、可動バネ受１５１の小径円筒部１５１Ｃ内に挿通されている。プランジャ１０４は、ガイド部材１５４によって軸方向に沿って移動可能に案内され、かつ、軸回りの回転が規制されている。プランジャ１０４の前部は、直動部材１２１の案内ボア１２６の底部１２７の貫通孔１２７Ａを貫通して出力部材１４３の係合ボア１４４に挿入されている。プランジャ１０４の後端部には、凹部１０４Ａが形成され、凹部１０４Ａに入力ロッド１０３の先端部が連結されている。
【００３３】
プランジャ１０４と可動バネ受１５１との間には第１係脱機構１９０が設けられ、また、プランジャ１０４と出力部材１４０との間には、第２転係脱機構１９１が設けられている。第１係脱機構１９０は、ガイド部材１５４によって軸回りの回転が規制されたプランジャ１０４と、直動部材１２１と共に回転する可動バネ受１５１との相対回転位置に応じてプランジャ１０４と可動バネ受１５１とをこれらに形成された凸部１９０Ａ及び凹部１９０Ｂの協働により、次のように係合、離脱する。図４（Ａ）に示すように、直動部材１２１が回転せず、可動バネ受１５１が初期位置にあるとき、プランジャ１０４の凸部１９０Ａと可動バネ受１５１の凹部１９０Ｂとが整合することにより、これらが互いに離脱して軸方向に相対移動可能となる。これにより、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４が前進する際、可動バネ受１５１から離脱して単独で前進する。また、図５（Ａ）に示すように、回転部材１３１の回転により、直動部材１２１が初期位置から回転したとき、プランジャ１０４の凸部１９０Ａと可動バネ受１５１の凹部１９０Ｂとが不整合となり、これにより、図５（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４が前進する際、可動バネ受１５１を押圧して反力バネ１５２（図２参照）を圧縮する。
【００３４】
また、第２係脱機構１９１は、ガイド部材１５４によって軸回りの回転が規制されたプランジャ１０４と、直動部材１２１と共に回転する出力部材１４０との相対回転位置に応じてプランジャ１０４と出力部材１４０とをこれらに形成された段部１９１Ａ及び１９１Ｂの協働により、次のように係合、離脱する。図４（Ａ）に示すように、直動部材１２１が回転せず、出力部材１４０が初期位置にあるとき、プランジャ１０４の段部１９１Ａの先端部が出力部材１４０の段部１９１Ｂに突き当て、これにより、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４は、前進したとき、出力部材１４０を押圧してこれを前進させる。また、５図（Ａ）に示すように、回転部材１３１の回転により直動部材１２１が初期位置から回転したとき、プランジャ１０４の段部１９１Ａを出力部材１４０の段部１９１Ｂにはめ合わせることにより、これらの軸方向の相対移動を可能にする。これにより、図５（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４は、前進する際、出力部材１４０に対して相対移動しながら単独で移動する。
【００３５】
〔電動倍力装置１０１の作動〕
以上のように構成した電動倍力装置１０１は、上述したＥＣＵ１６１によって電動モータ１０５が制御されて車両３を制動することになる。ＥＣＵ１６１が行う制御と共に電動倍力装置１０１の作動について次に説明する。
【００３６】
（通常制動時）
通常の制動時には、運転者により、ブレーキペダル７が操作されると、その操作量がストロークセンサ１１によって検出される。検出された信号は、車両通信系統２３を介してＥＣＵ１６１で受信され、ブレーキペダル７の操作量に応じて、出力センサ（電動モータ１０５の回転位置、電動モータ１０５の電流値、若しくは、アクチュエーション管路１３、１５中に設けられる液圧センサの液圧値等）の検出を監視しながら、電動モータ１０５の作動を制御する。
【００３７】
電動倍力装置１０１においては、電動モータ１０５によってベルト伝動機構１１３を介してボール−ネジ機構１２０が駆動され、戻しバネ１３９のバネ力に抗して直動部材１２１が前進する。この直動部材１２１の前進によって押圧部材１４０がピストン１７８を押圧し、マスタシリンダ１７１に液圧を発生させる。この液圧が液圧制御ユニット３００を介して各車輪のホイルシリンダ５０に供給されて車両３に制動力を発生させる。
【００３８】
このとき、図６に示すように、第１係脱機構１９０では、電動モータ１０５の作動により、可動バネ受１５１が直動部材１２１と共に回転することにより、プランジャ１０４と可動バネ受１５１とが係合してプランジャ１０４の前進により反力バネ１５２が圧縮される。これにより、プランジャ１０４の前進、すなわち、ブレーキペダル７の踏込みに対して、反力バネ１５２のバネ力により、踏込量に応じた一定の反力が付与されるので、運転者は、その反力に応じてブレーキペダル７の操作量を調整することができ、所望の制動力を発生させることができる。なお、第２係脱機構１９１では、電動モータ１０５の作動によって出力部材１４０が直動部材１２１と共に回転することにより、プランジャ１０４と出力部材１４３とが離脱して軸方向に相対移動可能な状態となっている。
【００３９】
（回生制動時）
ＥＣＵ１６１が、ブレーキペダル７の操作量に対する電動モータ１０５の制御量を変化させることにより、車両３において減速時に車輪の回転によって発電機として駆動電動アクチュエータ７１を駆動する回生制動時に回生制動分だけマスタシリンダ１７１の液圧を減圧して所望の制動力を得る回生協調制御を実行することができる。このとき、反力バネ１５２によりブレーキペダル７の踏込量に応じた一定の反力が付与されるので、回生制動分だけマスタシリンダ１７１の液圧が変動しても、車両の減速度はブレーキペダル７の操作量に応じたものとなり、ブレーキペダル７の踏力に対する反力バネ１５７による反力は変動しないので、運転者に違和感を与えることがない。
【００４０】
（失陥時）
電動倍力装置１０１においては、万一、電動モータ１０５、ＥＣＵ１６１あるいはボール−ネジ機構１２０等の失陥により、電動モータ１０５の作動が不能になった場合、運転者がブレーキペダル７を操作しても、電動モータ１０５が作動せず、ボール−ネジ機構１２０の回転部材１３１が回転しなくなる。この場合には、直動部材１２１と共に回転する出力部材１４０及び可動バネ受１５１も回転せず、初期位置に止まることになる。このとき、図７に示すように、第１係脱機構１９０では、プランジャ１０４と可動バネ受１５１とが離脱され、プランジャ１０４が前進しても可動バネ受１５１は前進しない。また、第２係脱機構１９１では、プランジャ１０４と出力部材１４０とが係合され、プランジャ１０４の前進に対して出力部材１４０が一体に前進する。この状態では、プランジャ１０４が出力部材１４０を直接押圧してピストン１７８を推進してマスタシリンダ１７１でブレーキ液圧を発生させることができる。
【００４１】
このようにして、ブレーキペダル７の操作、すなわち運転者の踏力のみによってピストン１７８を前進させることができ、マスタシリンダ１７１に液圧を発生させて制動機能を維持することができる。このとき、第２系脱機構１９１がプランジャ１０４と出力部材１４０とを係合させることにより、これらの間に軸方向の隙間がほとんど生じないので、プランジャ１０４の無効ストロークを最小限にして、迅速に制動力を立ち上げることができる。また、第１係脱機構１９０により、可動バネ受１５１は、プランジャ１０４から離脱されて、前進せず、反力バネ１５２を圧縮しないので、ブレーキペダル７の踏込みに対して反力バネ１５２の反力が付与されなくなるので、ブレーキペダル７の操作力を軽減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
７…ブレーキペダル、１０１…電動倍力装置、１０５…電動モータ、１１０…ハウジング、１２０…ボール−ネジ機構（アシスト機構）、１４０…押圧部材、１５０…ストロークシミュレータ（反力発生機構）、１０４…プランジャ（入力部材）、１７１…マスタシリンダ、１７８…プライマリピストン（ピストン）、１９０…第１係脱機構、１９１…第２係脱機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれる倍力装置において、倍力源として電動モータを用いた電動倍力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動倍力装置として、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。この電動倍力装置は、ブレーキペダルに連結された入力ロッドと、マスタシリンダのピストンを押圧する押圧部材と、回転−直動変換機構を介して押圧部材を駆動する電動モータと、入力ロッドに一定の反力を付与するストロークシミュレータと、入力ロッドの移動に応じて電動モータの作動を制御するコントローラとを備えている。これにより、ブレーキペダルの操作量に応じて、コントローラによって電動モータの作動を制御して押圧部材によってマスタシリンダのピストンを推進してブレーキ液圧を発生させて所望の制動力を得る。
【０００３】
そして、ブレーキペダルの操作量に対して、コントローラにより電動モータの出力を適宜調整することにより、いわゆる倍力比を変化させることができ、倍力制御、ブレーキアシスト制御、回生協調制御等の種々のブレーキ制御を実行することができる。このとき、回生協調制御等によって電動モータの出力が変動した場合でも、ブレーキペダルの操作量に対して、ストロークシミュレータによって一定の反力を付与しているので運転者に違和感を与えることがない。
【０００４】
また、万一、電気系統等の失陥により、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入力ロッドによって押圧部材を直接押圧することで、マスタシリンダのピストンを前進させることができ、制動機能を維持できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された電動倍力装置では、次のような問題がある。電動モータが作動不能になった状態で、ブレーキペダルに連結された入力ロッドによって押圧部材を直接押圧する場合、正常時よりも入力ロッドのストロークを大きくすると共に、大きな操作力が必要となる。この場合にも入力ロッドのストロークに対してストロークシミュレータによる反力が作用するため、その分についてもブレーキペダルの踏力が大きくなり、運転者への負担が大きくなる。
【０００７】
本発明は、電気系統の失陥等により、電動モータが作動不能になった状態でブレーキ操作を行った場合における操作力を軽減するようにした電動倍力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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動倍力装置は、ハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルに連結される入力部材と、前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに支持されて前記入力部材の移動に対して反力を発生する反力発生機構と、
前記アシスト機構と前記ピストンとの間に、前記アシスト機構に対して相対移動可能に設けられ、前記アシスト機構又は前記入力部材によって押圧されて前記ピストンを推進する押圧部材と、
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記反力発生機構から離脱させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記反力発生機構に係合させる第１係脱機構とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動倍力装置によれば、電気系統の失陥等により、電動モータが作動不能になった状態でブレーキ操作を行った場合における操作力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動倍力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示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電動倍力装置のマスタシリンダに連結された状態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す電動倍力装置のフロントハウジングを拡大して示す縦断面図である。
【図４】図２に示す電動倍力装置の第１及び第２係脱機構の失陥時の作動状態を説明する斜視図である。
【図５】図２に示す電動倍力装置の第１及び第２係脱機構の通常の作動状態を説明する斜視図である。
【図６】図２に示す電動倍力装置の通常の作動状態を示す縦断面図である。
【図７】図２に示す電動倍力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】
【００１１】
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７を参照して説明する。
本実施形態に係る電動倍力装置が組込まれた車両３を図１に示す。図１は、車両３が搭載しているブレーキシステム１および走行用駆動システム７０の概要を示すシステム図である。本発明に係る電動倍力装置は、乗用車を含め、トラックあるいはバスなど、様々な種類の車両に適用することができる。以下、これらの代表例として、前輪駆動の乗用車に本発明を適用した例を用いて、本実施形態について説明する。また、本発明は、エンジンのみが発生するトルクに基づき走行する車両（以下エンジン車という）、エンジンと電動機の両方が発生するトルクに基づき走行するハイブリッド車、あるいは、電動機のみが発生するトルクに基づき走行する純粋な電気自動車（以下ＥＶという）等、走行システムの種類に制限されることなく、様々な走行方式の車両に適用することができる。これらの車両を代表例して、以下、ＥＶに適用した例を用いて本発明に係る実施形態を説明する。なお、本発明をエンジン車、ハイブリッド車、あるいはＥＶ等、本発明の適用車両の種類が変わっても、以下に説明の基本部分は、略そのまま適用可能である。
【００１２】
〔走行用駆動システム７０〕
車両３に搭載された走行用駆動システム７０は、例えば数百ボルトの高電圧直流電力を蓄電する蓄電システム７２と、交流電力を受けて車両３を走行するためのトルクを発生するモータの機能と車両の走行エネルギーに基づき交流電力を発生するゼネレータの機能を有する回転電気機械（以下モータゼネレータという）８２と、蓄電システム７２からの高電圧直流電力を受けてモータゼネレータ８２に供給する交流電力を発生し、またモータゼネレータ８２が発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換装置７４と、外部から商用電力を受電するための受電用コネクタ８４と、受電した電力に基づいて蓄電システム７２を充電する充電装置８６と、を備えている。
【００１３】
〔低電圧電源装置４０〕
車両３は、低電圧、例えば１４ボルトあるいは２８ボルトを基準電圧とする低電圧の直流電力を蓄電する低電圧電源装置４０と、蓄電している低電圧直流電力を供給するための電力供給線２１を備えている。走行用駆動システム７０および後述するブレーキシステム１には、電力供給線２１を介して低電圧電源装置４０から直流電力が供給され、制御回路の動作電源や低電圧のモータなどの電源として使用される。
【００１４】
〔車載情報ネットワーク〕
車両３には情報を伝送するための情報伝送線２３が設けられている。この情報伝送線２３を介して、ブレーキシステム１、走行用駆動システム７０及び低電圧電源装置４０が、それぞれの動作に使用する情報の授受を行っている。この情報伝送線２３は、車両３に搭載された図１に記載されていない様々な装置やシステムとも繋がっており、車両３内の情報ネットワークを形成している。情報の伝送方式としては例えばＣＡＮ方式が使用される。
【００１５】
〔ブレーキシステムの構成〕
車両３のブレーキシステムは電動アクチュエータ１００と液圧制御ユニット３００と各車輪に対して制動力を発生するホイルシリンダ５０を有している。ホイルシリンダ５０は、４つの車輪にそれぞれ設けられ、液圧によって制動力を発生する例えば公知のディスクブレーキ又はドラムブレーキとすることができる。電動アクチュエータ１００は、車両３のエンジンルームと車室とを区画する隔壁であるダッシュパネル５に取り付けられている。電動アクチュエータ１００は、電動倍力装置１０１と、マスタシリンダ１７１と、制御装置１６１とを備えている。電動倍力装置１０１の入力ロッド１０３は、車室内に延出してブレーキペダル７に機械的に連結されており、運転者によるブレーキペダル７の操作に基づき、変位する。運転者によるブレーキ操作量は、ブレーキペダル７の変位として入力ロッド１０３に伝達され、入力ロッド１０３の軸方向の変位として電動倍力装置１０１に伝達される。また、ブレーキペダル７の変位は、ストロークセンサ１１により検出され、電気信号に変換され、情報伝送線２３を介して制御装置１６１（以下、ＥＣＵ１６１という）に伝達される。
【００１６】
ＥＣＵ１６１はブレーキペダル７の操作量である変位に基づいて、後述する動作により、電動倍力装置１０１を制御してマスタシリンダ１７１のピストンを制御し、マスタシリンダ１７１は、制動力発生するための液圧を発生する。電動アクチュエータ１００が発生したブレーキ液圧は、２系統のアクチュエーション管路１３、１５を介して液圧制御ユニット３００に伝えられる。液圧制御ユニット３００は、２系統のアクチュエーション管路１３、１５を介して供給されたブレーキ液圧に基づき、各車輪に制動力を発生させるための各車輪のホイルシリンダ５０に供給するブレーキ液圧を発生して、４系統のファンデーション管路３１、３３、３５、３７を介して各車輪のホイルシリンダ５０に送り、それぞれの車輪で制動力を発生させる。
【００１７】
また、液圧制御ユニット３００は、電動アクチュエータ１００の液圧に基づくことなく、各ホイルシリンダ５０の液圧を制御することができる。これにより、車両３の走行状態、運転状態等に応じて液圧制御ユニット３００の作動を制御することにより、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ）、トラクション制御、あるいは、アンダーステア及びオーバステアを抑制する車両安定化制御等のブレーキ制御の実行が可能となっている。
【００１８】
液圧制御ユニット３００には、内部の電動モータ、電磁弁等の作動を制御するための制御装置３６１（以下、ＥＣＵ３６１という）が設けられている。電動倍力装置１０１及び液圧制御ユニット３００のＥＣＵ１６１、３６１は、電源装置４０から電力供給２１の電力線を介して直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電動モータに供給するようになっている。そして、供給する交流電力を制御することにより、電動モータの回転方向や回転トルクを制御することができるようになっている。図１では、電動アクチュエータ１００と液圧制御ユニット３００とは、電動倍力装置１０１とＥＣＵ１６１とが、また、液圧制御ユニット３００のハウジング３００ＨとＥＣＵ３６１とがそれぞれ分離して図示されているが、これらのＥＣＵ１６１、３６１は、電動倍力装置１０１、ハウジング３００Ｈに対して一体構造としても、別体構造としてもよい。なお、電源装置４０は例えば１４ボルト系のバッテリでもよいし、更に異なる電圧系の電池であってもよい。
【００１９】
そして、回生制動時には、モータゼネレータ８２の回生運転によって運動エネルギーが電力に変換された分だけ車両３に制動力が発生するので、ＥＣＵ１６１、３６１は、ブレーキ液圧による制動力が、回生が無い場合に比して回生によって発生した制動力に相当する分だけ小さくなるように電動アクチュエータ１００を制御する回生協調制御を実行する。回生協調制御を行うために、制御装置７６は、回生量あるいは、回生量に相当する制動力、トルク、ブレーキ液圧などの情報を、車両通信系統２３を介して、回生制動要求としてＥＣＵ１６１へ伝達するようになっている。
【００２０】
ＥＣＵ１６１、３６１は、車両３内に張り巡らされている車両通信系統２３に接続され、時分割多重通信方式の電気信号を用いて情報を送受信するようになっている。ここで、電気信号の形式はシリアル通信でもよいし、ＣＡＮやＦｌｅｘＲａｙ、ＬＡＮ等の多重通信でもよい。なお、電力供給線２１および車両通信系統２３は万一の失陥時に備えて多重化して構成されていてもよい。例えば、電力供給線２１の電力線が、独立した二系統から成り立っており、おのおのが電力供給源となる蓄電手段あるいは発電手段を備えている構成となっていてもよい。また、例えば車両通信系統２３が独立した２系統から成り立っていてもよい。上記車両通信系統２３には、ストロークセンサ１１も接続されている。
【００２１】
〔電動倍力装置１０１の構成〕
図２に示すように、電動アクチュエータ１００は、電動倍力装置１０１にマスタシリンダ１７１が結合されて構成される。マスタシリンダ１７１は、圧力室を２室持つ、所謂、タンデム型マスタシリンダであり、そのシリンダボディ１７３には、プライマリ及びセカンダリの２つの液圧ポート１７５、１７７を有している。これらの液圧ポート１７５、１７７には、２系統の液圧回路を有する液圧制御ユニット３００（図１参照）のそれぞれの油回路が接続されている。
【００２２】
タンデム型のマスタシリンダ１７１は、シリンダボディ１７３のシリンダボア内に直列に配置された一対のプライマリピストン１７８及びセカンダリピストン（図示せず）が摺動可能に挿入されている。これらのプライマリピストン１７８及びセカンダリピストン（以下、ピストン１７８という）の前進により、２つの液圧ポート１７５、１７７から等しいブレーキ液圧を供給し、ピストン１７８の後退時には、ホイルシリンダ５０の摩擦ライニングの摩耗やブレーキ液の戻り遅れ等に応じてリザーバ１８１からリザーバポート（図示せず）を介して適宜ブレーキ液を補充する。そして、万一、２系統の液圧回路の一方が失陥した場合でも、他方の液圧回路に液圧が供給されるので、制動機能を維持することができる。
【００２３】
電動倍力装置１０１は、前部の小径のフロントハウジング１１０Ａ、後部の大径のリアハウジング１１０Ｂ及びこれら間の中間ハウジング１１０Ｃからなるハウジング１１０を有しており、フロントハウジング１１０Ａの前端部に、マスタシリンダ１７１が取り付けられている。ハウジング１１０は、マスタシリンダ１７１が取付けられた前部側をエンジンルーム内へ、その反対側のリアハウジング１１０Ｂの入力ロッド１０３が突出された円筒部１１１を車室内へ配置してダッシュパネル５（図１参照）に固定されている。
【００２４】
電動倍力装置１０１は、マスタシリンダ１７１のピストン１７８を駆動するための電動モータ１０５と、電動モータ１０５によってベルト伝動機構１１３を介して駆動されるアシスト機構としての回転−直動変換機構であるボール−ネジ機構１２０と、ボール−ネジ機構１２０によって推進されてピストン１７８を押圧する押圧部材１４０と、入力ロッド１０３及び後述のプランジャ１０４に連結される反力発生機構であるストロークシミュレータ１５０とを備えている。ボール−ネジ機構１２０、押圧部材１４０及びストロークシミュレータ１５０は、同軸上に配置されて略円筒状のハウジング１１０に収容されている。このハウジング１１０のフロントハウジング１１０Ａの前端部には、マスタシリンダ１７１が結合され、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１からは、入力ロッド１０３が突出している。電動モータ１０５は、マスタシリンダ１７１及びハウジング１１０の側部に配置されてハウジング１１０に結合されている。
【００２５】
押圧部材１４０は、プライマリピストン１７８の後方にプライマリピストン１７８と同軸上に配置されている。押圧部材１４０は、一端側に、プライマリピストン１７８の円筒状の後端部内に挿入されてプライマリピストン１７８を押圧する棒状のロッド部１４１が形成され、他端側にロッド部１４１よりも大径の大径部１４３が形成されている。大径部の後端部には、軸方向に沿って係合ボア１４４が設けられている。
【００２６】
ボール−ネジ機構１２０は、円筒状の直動部材１２１と、直動部材１２１が挿入される円筒状の回転部材１３１と、これらの対向面に形成された螺旋状のネジ溝１２３、１３３に装填された複数の鋼球からなるボール１３５とを備えている。直動部材１２１は、全体が筒状に形成されて外周に螺旋状のネジ溝１２３を有している。また、直動部材１２１は、フロントハウジング１１０Ａの内周面に形成された案内溝１４５（図３参照）に係合し、案内溝１４５に沿って回転方向及び軸方向の移動が制限されている。回転部材１３１は、ハウジング１１０内でベアリング１３７、１３８によって軸回りに回転可能、かつ、軸方向に移動しないように支持されている。そして、回転部材１３１を回転させることにより、ネジ溝１２３、１３３内をボール１３５が転動して直動部材１２１が軸方向に沿って移動する。このとき、直動部材１２１は、初期位置から案内溝１４５の傾斜部１４５Ａに沿って回転部材１３１と共に回転した後、案内溝１４５の直動部１４５Ｂによって回転が規制されて軸方向に沿って移動する。
【００２７】
直動部材１２１の前部に案内ボア１２６が形成され、案内ボア１２６内に、押圧部材１４０の大径部１４３が軸方向に沿って摺動可能、すなわち直動部材１２１に対して後退端を有して相対移動可能、かつ直動部材１２１に対して回転方向に固定された状態で挿入されて案内ボア１２６の底部１２７に当接している。これにより、直動部材１２１がマスタシリンダ１７１側へ前進たときに、底部１２７が案内部１４５を押圧し、押圧部材１４０が直動部材１２１と共に前進してロッド部１４１がマスタシリンダ１７１のプライマリピストン１７８を押圧する。押圧部材１４０は、案内溝１４５の傾斜部１４５Ａに沿って回転する直動部材１２１と共に回転する。また、押圧部材１４０は、大径部１４３が底部１２７から離間して、直動部材１２１の移動を伴わずに単独で前進することができる。案内ボア１２６の底部１２７には、案内ボア１２６の係合ボア１４４に対向して貫通孔１２７Ａが形成されている。フロントハウジング１１０Ａの前端部と直動部材１２１との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ１３９が設けられている。圧縮コイルばね１３９と直動部材１２１との間には、環状のバネ受１３９Ａが介装されている。戻しバネ１３９は、直動部材１２１をハウジング１１０の後部側へ向って付勢し、バネ受１３９Ａが中間ハウジング１１０Ｃに当接することにより、直動部材１２１の後退位置を規定している。なお、上記押圧部材１４０には、戻しバネ１３９の付勢力が付与されないようになっている。
【００２８】
回転部材１３１の外周部には、プーリ１３４が取付けられ、このプーリ１３４及び電動モータ１０５の出力軸に取付けられたプーリ（図示せず）にベルト１３６が巻装されている。これらによってベルト伝動機構１１３が構成され、電動モータ１０５によって回転部材１３１が回転駆動される。なお、ベルト伝動機構１１３に、歯車減速機構等の減速機構を組み合わせてもよい。ベルト伝動機構１１３の代りに、歯車伝動機構、チェーン伝動機構等の他の公知の伝動機構を用いることができる。また、伝達機構を介さずに電動モータ１０５によって回転部材１３１を直接駆動するようにしてもよい。
【００２９】
電動モータ１０５は、例えば公知のＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等とすることができるが、制御性、静粛性、耐久性等の観点から本実施形態ではＤＣブラシレスモータを採用している。
【００３０】
〔ストロークシミュレータ１５０の構成〕
ストロークシミュレータ１５０は、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１内に設けられた可動バネ受１５１、反力バネ１５２、及びガイド部材１５４を備えている。また、ストロークシミュレータ１５０の内部には、入力ロッド１０３と連結されて、該入力ロッド１０３とともに入力部材を構成するプランジャ１０４が設けられている。
【００３１】
可動バネ受１５１は、円筒状の側壁１５１Ａ及び底部１５１Ｂを有する略有底円筒状で、底部１５１Ｂの中央部に突出する小径円筒部１５１Ｃが一体に形成されている。可動バネ受１５１の側壁１５１Ａは、リアハウジング１１０Ｂの円筒部１１１内に嵌合された有底円筒状のガイド部材１５４内に摺動可能に嵌合されている。可動バネ受１５１の小径円筒部１５１Ｃは、円筒部１１１内に挿入された直動部材１２１の後部の案内ボア１２８内に、軸方向に沿って移動可能に挿入されて、直動部材１２１に対して軸回りの回転が規制されている。円筒部１１１の前端部の内周部には、段部１５７が形成され、段部１５７と可動バネ受１５１の底部１５１Ｂと間に圧縮コイルバネである反力バネ１５２が設けられている。そして、反力バネ１５２のバネ力によって可動バネ受１５１が後方に付勢され、ガイド部材１５４の底部に当接して後退位置が規定されている。
【００３２】
プランジャ１０４は、可動バネ受１５１の小径円筒部１５１Ｃ内に挿通されている。プランジャ１０４は、ガイド部材１５４によって軸方向に沿って移動可能に案内され、かつ、軸回りの回転が規制されている。プランジャ１０４の前部は、直動部材１２１の案内ボア１２６の底部１２７の貫通孔１２７Ａを貫通して出力部材１４３の係合ボア１４４に挿入されている。プランジャ１０４の後端部には、凹部１０４Ａが形成され、凹部１０４Ａに入力ロッド１０３の先端部が連結されている。
【００３３】
プランジャ１０４と可動バネ受１５１との間には第１係脱機構１９０が設けられ、また、プランジャ１０４と出力部材１４０との間には、第２転係脱機構１９１が設けられている。第１係脱機構１９０は、ガイド部材１５４によって軸回りの回転が規制されたプランジャ１０４と、直動部材１２１と共に回転する可動バネ受１５１との相対回転位置に応じてプランジャ１０４と可動バネ受１５１とをこれらに形成された凸部１９０Ａ及び凹部１９０Ｂの協働により、次のように係合、離脱する。図４（Ａ）に示すように、直動部材１２１が回転せず、可動バネ受１５１が初期位置にあるとき、プランジャ１０４の凸部１９０Ａと可動バネ受１５１の凹部１９０Ｂとが整合することにより、これらが互いに離脱して軸方向に相対移動可能となる。これにより、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４が前進する際、可動バネ受１５１から離脱して単独で前進する。また、図５（Ａ）に示すように、回転部材１３１の回転により、直動部材１２１が初期位置から回転したとき、プランジャ１０４の凸部１９０Ａと可動バネ受１５１の凹部１９０Ｂとが不整合となり、これにより、図５（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４が前進する際、可動バネ受１５１を押圧して反力バネ１５２（図２参照）を圧縮する。
【００３４】
また、第２係脱機構１９１は、ガイド部材１５４によって軸回りの回転が規制されたプランジャ１０４と、直動部材１２１と共に回転する出力部材１４０との相対回転位置に応じてプランジャ１０４と出力部材１４０とをこれらに形成された段部１９１Ａ及び１９１Ｂの協働により、次のように係合、離脱する。図４（Ａ）に示すように、直動部材１２１が回転せず、出力部材１４０が初期位置にあるとき、プランジャ１０４の段部１９１Ａの先端部が出力部材１４０の段部１９１Ｂに突き当て、これにより、図４（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４は、前進したとき、出力部材１４０を押圧してこれを前進させる。また、５図（Ａ）に示すように、回転部材１３１の回転により直動部材１２１が初期位置から回転したとき、プランジャ１０４の段部１９１Ａを出力部材１４０の段部１９１Ｂにはめ合わせることにより、これらの軸方向の相対移動を可能にする。これにより、図５（Ｂ）に示すように、プランジャ１０４は、前進する際、出力部材１４０に対して相対移動しながら単独で移動する。
【００３５】
〔電動倍力装置１０１の作動〕
以上のように構成した電動倍力装置１０１は、上述したＥＣＵ１６１によって電動モータ１０５が制御されて車両３を制動することになる。ＥＣＵ１６１が行う制御と共に電動倍力装置１０１の作動について次に説明する。
【００３６】
（通常制動時）
通常の制動時には、運転者により、ブレーキペダル７が操作されると、その操作量がストロークセンサ１１によって検出される。検出された信号は、車両通信系統２３を介してＥＣＵ１６１で受信され、ブレーキペダル７の操作量に応じて、出力センサ（電動モータ１０５の回転位置、電動モータ１０５の電流値、若しくは、アクチュエーション管路１３、１５中に設けられる液圧センサの液圧値等）の検出を監視しながら、電動モータ１０５の作動を制御する。
【００３７】
電動倍力装置１０１においては、電動モータ１０５によってベルト伝動機構１１３を介してボール−ネジ機構１２０が駆動され、戻しバネ１３９のバネ力に抗して直動部材１２１が前進する。この直動部材１２１の前進によって押圧部材１４０がピストン１７８を押圧し、マスタシリンダ１７１に液圧を発生させる。この液圧が液圧制御ユニット３００を介して各車輪のホイルシリンダ５０に供給されて車両３に制動力を発生させる。
【００３８】
このとき、図６に示すように、第１係脱機構１９０では、電動モータ１０５の作動により、可動バネ受１５１が直動部材１２１と共に回転することにより、プランジャ１０４と可動バネ受１５１とが係合してプランジャ１０４の前進により反力バネ１５２が圧縮される。これにより、プランジャ１０４の前進、すなわち、ブレーキペダル７の踏込みに対して、反力バネ１５２のバネ力により、踏込量に応じた一定の反力が付与されるので、運転者は、その反力に応じてブレーキペダル７の操作量を調整することができ、所望の制動力を発生させることができる。なお、第２係脱機構１９１では、電動モータ１０５の作動によって出力部材１４０が直動部材１２１と共に回転することにより、プランジャ１０４と出力部材１４３とが離脱して軸方向に相対移動可能な状態となっている。
【００３９】
（回生制動時）
ＥＣＵ１６１が、ブレーキペダル７の操作量に対する電動モータ１０５の制御量を変化させることにより、車両３において減速時に車輪の回転によって発電機として駆動電動アクチュエータ７１を駆動する回生制動時に回生制動分だけマスタシリンダ１７１の液圧を減圧して所望の制動力を得る回生協調制御を実行することができる。このとき、反力バネ１５２によりブレーキペダル７の踏込量に応じた一定の反力が付与されるので、回生制動分だけマスタシリンダ１７１の液圧が変動しても、車両の減速度はブレーキペダル７の操作量に応じたものとなり、ブレーキペダル７の踏力に対する反力バネ１５７による反力は変動しないので、運転者に違和感を与えることがない。
【００４０】
（失陥時）
電動倍力装置１０１においては、万一、電動モータ１０５、ＥＣＵ１６１あるいはボール−ネジ機構１２０等の失陥により、電動モータ１０５の作動が不能になった場合、運転者がブレーキペダル７を操作しても、電動モータ１０５が作動せず、ボール−ネジ機構１２０の回転部材１３１が回転しなくなる。この場合には、直動部材１２１と共に回転する出力部材１４０及び可動バネ受１５１も回転せず、初期位置に止まることになる。このとき、図７に示すように、第１係脱機構１９０では、プランジャ１０４と可動バネ受１５１とが離脱され、プランジャ１０４が前進しても可動バネ受１５１は前進しない。また、第２係脱機構１９１では、プランジャ１０４と出力部材１４０とが係合され、プランジャ１０４の前進に対して出力部材１４０が一体に前進する。この状態では、プランジャ１０４が出力部材１４０を直接押圧してピストン１７８を推進してマスタシリンダ１７１でブレーキ液圧を発生させることができる。
【００４１】
このようにして、ブレーキペダル７の操作、すなわち運転者の踏力のみによってピストン１７８を前進させることができ、マスタシリンダ１７１に液圧を発生させて制動機能を維持することができる。このとき、第２系脱機構１９１がプランジャ１０４と出力部材１４０とを係合させることにより、これらの間に軸方向の隙間がほとんど生じないので、プランジャ１０４の無効ストロークを最小限にして、迅速に制動力を立ち上げることができる。また、第１係脱機構１９０により、可動バネ受１５１は、プランジャ１０４から離脱されて、前進せず、反力バネ１５２を圧縮しないので、ブレーキペダル７の踏込みに対して反力バネ１５２の反力が付与されなくなるので、ブレーキペダル７の操作力を軽減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
７…ブレーキペダル、１０１…電動倍力装置、１０５…電動モータ、１１０…ハウジング、１２０…ボール−ネジ機構（アシスト機構）、１４０…押圧部材、１５０…ストロークシミュレータ（反力発生機構）、１０４…プランジャ（入力部材）、１７１…マスタシリンダ、１７８…プライマリピストン（ピストン）、１９０…第１係脱機構、１９１…第２係脱機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルに連結される入力部材と、前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに支持されて前記入力部材の移動に対して反力を発生する反力発生機構と、
前記アシスト機構と前記ピストンとの間に、前記アシスト機構に対して相対移動可能に設けられ、前記アシスト機構又は前記入力部材によって押圧されて前記ピストンを推進する押圧部材と、
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記反力発生機構から離脱させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記反力発生機構に係合させる第１係脱機構とを備えていることを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記押圧部材に係合させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記押圧部材から離脱させて、これらの相対移動を可能にする第２係脱機構を備えていることを特徴とする電動倍力装置。
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに設けられてブレーキペダルに連結される入力部材と、前記ブレーキペダルの操作に応じて作動する電動モータと、該電動モータの作動により、マスタシリンダのピストンを推進するアシスト機構と、前記ハウジングに支持されて前記入力部材の移動に対して反力を発生する反力発生機構と、
前記アシスト機構と前記ピストンとの間に、前記アシスト機構に対して相対移動可能に設けられ、前記アシスト機構又は前記入力部材によって押圧されて前記ピストンを推進する押圧部材と、
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記反力発生機構から離脱させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記反力発生機構に係合させる第１係脱機構とを備えていることを特徴とする電動倍力装置。
【請求項２】
前記アシスト機構が前記電動モータにより作動されていない初期位置にあるとき、前記入力部材を前記押圧部材に係合させ、前記アシスト機構が前記電動モータにより作動したとき、前記入力部材を前記押圧部材から離脱させて、これらの相対移動を可能にする第２係脱機構を備えていることを特徴とする電動倍力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０４７３（Ｐ２０１３−１０４７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５８００（Ｐ２０１１−１４５８００）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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