JP2012071835A5 - - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a booster used for a brake mechanism of an automobile, and more particularly to an electric booster that uses an electric actuator as a booster source.
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。 Conventionally, as this type of electric booster, there is one described in Patent Document 1. An input member that moves forward and backward by the operation of the brake pedal, an output member that is disposed so as to be relatively movable with the input member, and is driven by an electric actuator, and a neutral position of relative displacement when the brake is not operated. It has a structure provided with a pair of spring members to hold. In such an electric booster, the input member and the output member are relatively displaced to generate a brake fluid pressure in the master cylinder, thereby enabling a brake assist operation and a regenerative cooperative operation.
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。 By the way, in the above-described electric booster, the brake fluid pressure generated in the master cylinder changes nonlinearly with respect to the relative displacement amount between the input member and the output member. On the other hand, the spring force generated by the pair of spring members that hold the input member and the output member at the neutral positions of the relative displacements changes linearly with respect to the relative displacement amount. For this reason, the hydraulic pressure fluctuation in the master cylinder described above is directly transmitted as a reaction force to the brake pedal via the input member, causing the pedal pedal fluctuation and vibration (pedal vibration) to give the driver a sense of incongruity. there were.
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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem is to effectively suppress the pedal pedal force fluctuation and the pedal vibration accompanying the hydraulic pressure fluctuation in the master cylinder, and to improve the pedal performance. An object of the present invention is to provide an electric booster capable of ensuring a feeling.
上記課題を解決するため、本発明の電動倍力装置は、ブレーキペダルの操作により進退動する入力部材と、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と、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、前記入力部材の移動に対する前記出力部材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して前記入力部材によって前記出力部材の移動が規制されるまでの過程で自由長に到達することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electric booster of the present invention includes an input member that moves forward and backward by an operation of a brake pedal, an output member that is arranged to be relatively movable with the input member, and is driven by an electric actuator , master by the pair of spring members which the input member and the output member is held at the neutral position of relative displacement when the brake is inoperative, comprises a, to control the relative displacement of the output member with respect to the movement of said input member In the electric booster that generates a desired brake fluid pressure in the cylinder, any one of the pair of spring members is relatively displaced between the input member and the output member, and the output is performed by the input member. The free length is reached in the process until the movement of the member is restricted .
本発明によれば、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。 According to the present invention , the reaction force fluctuation accompanying the hydraulic pressure fluctuation in the master cylinder can be canceled out by the non-linear fluctuation of the spring force of the pair of spring members. And a good pedal feel can be secured. Further, since only a slight change is made to the pair of spring members that hold the input member and the output member at the neutral positions of the relative displacements, the apparatus cost does not increase specially .
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
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。 1 and 2 show one embodiment of an electric booster according to the present invention. An electric booster 10 according to the present embodiment includes an apparatus main body 11 having a rear end portion fixed to a vehicle compartment wall W that partitions an engine room and a vehicle compartment, and a tandem master cylinder 1 described later at the front end portion. A piston assembly 20 which will be described later and is used as a primary piston of the master cylinder 1, and a booster piston which is provided inside and outside the device body 11 and constitutes the piston assembly 20. (Output member) 21 is provided with an electric actuator 30 (described later) that applies thrust to the output member. The apparatus body 11 includes a large-diameter cup member 12 fixed to the casing wall W, a cylindrical member 13 to which the master cylinder 1 is consolidated, and a cylinder connecting the cup member 12 and the cylindrical member 13. The connecting member 14 is integrated with the cup member 12 via a support plate 15 fixed to the open end of the cup member 12. A hollow boss portion 12a is provided at the bottom of the cup member 12, and the tip end portion of the boss portion 12a extends through the vehicle interior wall W into the vehicle interior.
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。 The tandem master cylinder 1 includes a cylinder body 2 with a bottom and a reservoir (not shown), and a secondary piston that forms a pair with the piston assembly 20 as the primary piston on the inner side of the cylinder body 2. 3 is slidably arranged. In the cylinder body 2, two pressure chambers 4, 5 are defined by the piston assembly 20 and the secondary piston 3, and the pressure chambers 4, 5 correspond to the advance of the pistons 20, 3. The brake fluid sealed inside is pressure-fed from a discharge port (not shown) to a corresponding wheel cylinder. In each of the pressure chambers 5 and 6, return springs 6 and 7 for urging the piston assembly 20 as the primary piston and the secondary piston 3 rearward are disposed. The cylinder body 2 is provided with a relief port that communicates the inside of the pressure chambers 4 and 5 with the reservoir 11, but this is not shown.
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。 The piston assembly 20 constituting the electric booster 10 is composed of the booster piston 21 and an input piston (input member) 22 disposed in the booster piston 21 so as to be movable relative thereto. An input rod 23 interlocked with a brake pedal B (FIG. 3), which will be described later, is connected to the rear end portion of the input piston 22 via a joint 24. The input piston 22 operates the brake pedal B (pedal operation). As a result, the booster piston 21 moves forward and backward.
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。 The booster piston 21 constituting the piston assembly 20 has a partition wall 25 at an intermediate portion in the longitudinal direction therein, and the input piston 22 extends through the partition wall 25. The front end side of the booster piston 21 is inserted into the pressure chamber (primary chamber) 4 in the master cylinder 1, while the front end side of the input piston 22 is positioned inside the booster piston 21 in the same pressure chamber 13. Yes. The booster piston 21 and the input piston 22 are sealed by a seal member 26 fitted to the partition wall 25, and the booster piston 21 and the apparatus main body 11 are sealed by a seal member 27, respectively. The brake fluid is prevented from leaking out from the master cylinder 1.
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。 The electric actuator 30 is located outside the cylindrical member 13 constituting the apparatus main body 11 and fixed to the support plate 15. The electric actuator 30 is also connected to the input piston 22 inside the connecting member 14 constituting the apparatus main body 11. And a rotation transmitting mechanism 33 that decelerates the rotation of the electric motor 31 and transmits the rotation to the ball screw mechanism 32. The ball screw mechanism 32 includes a nut member (rotating member) 35 rotatably supported by the connecting member 14 via a bearing (angular contact bearing) 34 and a hollow member engaged with the nut member 35 via a ball 36. It consists of a screw shaft (linear motion member) 37. The rear end portion of the screw shaft 37 is non-rotatably and slidably fitted to the hollow boss portion 12 a of the cup member 12 constituting the apparatus main body 11, whereby the screw shaft 37 is screwed according to the rotation of the nut member 35. The shaft 37 moves linearly.
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。 On the other hand, the rotation transmission mechanism 33 constituting the electric actuator 30 includes a first pulley 38 attached to the output shaft 31a of the electric motor 31 and a second pulley 39 fitted non-rotatably to the nut member 35. And a belt (timing belt) 40 wound around the two pulleys 38 and 39. The second pulley 39 has a larger diameter than the first pulley 38, whereby the rotation of the electric motor 31 is decelerated and transmitted to the nut member 35 of the ball screw mechanism 32. The rotation transmission mechanism 33 is not limited to the pulleys and belts described above, and may be a reduction gear mechanism or the like.
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。 A flange member 41 that also functions as a guide for slidingly guiding the input piston 22 is fitted and fixed to a front end portion of a hollow screw shaft 37 constituting the ball screw mechanism 32. The flange member 41 comes into contact with a lid 42 fitted to the rear end of the booster piston 21 as the screw shaft 37 advances in the left direction in the drawing. The booster piston 21 is also advanced in accordance with the advance. In addition, one end of the cylindrical member 13 constituting the apparatus body 11 is locked to an annular protrusion 13 a formed on the cylindrical member 13 via a spring receiver 43, and the other end is opposed to the flange member 41. A return spring 44 is provided, and the screw shaft 37 is positioned at the original position shown in the drawing by the return spring 44 when the brake is not operated.
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)。 On the other hand, an annular chamber 45 is defined between the booster piston 21 and the input piston 22. One end of each of the annular chambers 45 is locked to a flange portion 22 ′ provided in the input piston 22. A pair of spring members 46 (46A, 46B) whose other ends are locked to the partition wall 25 and the lid body 42 of the booster piston 21 are disposed. The pair of spring members 46 function as balance springs that hold the input piston 22 and the booster piston 21 at a neutral position relative to each other when the brake is not operated. Here, the pair of spring members 46 are arranged on the front side (master cylinder 1 side). As the other spring member 46A, a conical coil spring which is a kind of a non-linear spring is selected, and as the other spring member 46B disposed on the rear side (brake pedal B side), the same linear coil spring as that of the prior art is selected. The relative movement range between the booster piston 21 and the input piston 22 is regulated by the interference between the front step 22a and the rear step 22b provided on the input piston 22 and the booster piston 21 (FIG. 2). .
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。 A displacement detector (potentiometer) 48 for detecting the absolute displacement of the input piston 22 relative to the vehicle body is disposed between the cup member 12 constituting the apparatus main body 11 and the input rod 23, and the electric motor 31. Includes a rotation detector (resolver) 49 for detecting a rotation angle. The signals of the displacement detector 48 and the rotation detector 49 are sent to a controller (control device) 50. The controller 50 is based on the signals from the displacement detector 48 and the rotation detector 49. The rotation of the electric motor 31 is controlled.
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。 Hereinafter, the operation of the electric booster 10 configured as described above will be described.
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。 When the brake pedal B is operated, the input piston 22 moves forward, and its movement is detected by the displacement detector 48. Then, the controller 50 receives a signal from the displacement detector 48 and outputs a start command to the electric motor 31, whereby the electric motor 31 rotates and the rotation is transmitted to the ball screw mechanism 32 via the rotation transmission mechanism 33. As a result, the screw shaft 37 advances. Then, the booster piston 21 is pushed forward by the screw shaft 37, and the brake hydraulic pressure corresponding to the input thrust applied from the brake pedal B to the input piston 22 and the booster thrust applied from the electric actuator 30 to the booster piston 21. Is generated in the pressure chambers 4 and 5 in the master cylinder 1.
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。 At this time, based on the detection signals of the displacement detector 48 and the rotation detector 49, the relative displacement amount of both pistons can be determined from the difference between the absolute displacement of the input piston 22 and the absolute displacement of the booster piston 21. Therefore, when the rotation of the electric motor 31 is controlled so that relative displacement does not occur between the input piston 22 and the booster piston 21, the pair of spring members 46 interposed between the pistons 22 and 21 have a neutral position. maintain. The boost ratio at this time is uniquely determined by the area ratio between the pressure receiving area of the booster piston 21 and the pressure receiving area of the input piston 22 because the relative displacement amount is 0, and is the same as that of a general-purpose vacuum booster. Become.
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。 On the other hand, when the booster piston 21 is relatively displaced from the neutral position in the direction (forward) in which the brake fluid pressure is increased by the booster thrust, the boost ratio (braking force) increases, and the electric motor 31 works as a boost source. Brake assist operation is realized. Conversely, when the booster piston 21 is relatively displaced from the neutral position in the direction (rearward) in which the brake hydraulic pressure is reduced by the booster thrust, the boost ratio (braking force) is reduced, and regenerative cooperative operation during regenerative braking is realized. . Further, since the communication between the pressure chambers 4 and 5 in the master cylinder 1 and the reservoir is blocked by the advance of the booster piston 21, automatic braking operations such as adaptive control (ACC) and hill start assist are also possible.
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。 Here, the input / output relationship in the electric booster 10 will be described with reference to the conceptual diagram shown in FIG.
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)
The force (input) Fi applied by the driver to the input piston 22 via the brake pedal B is expressed by the following equation (1) where Fp is the force (pedal pressing force) the driver steps on the brake pedal B and n is the pedal ratio. Become.
Fi = n × Fp (1)
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)
At this time, the reaction force Fs received from the spring member 46 (46A, 46B) and the reaction force Fm received from the hydraulic pressure Pm in the master cylinder 1 are applied to the input piston 22 and are balanced with the input Fi. Therefore, the balance of this force is expressed by the following equation (2).
Fi = Fm + Fs (2)
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)
The reaction force Fm received from the hydraulic pressure Pm in the master cylinder 1 described above is a force generated when the input piston 22 enters the master cylinder 1, and when the area of the tip of the input piston 22 is Ai, the following (3 ).
Fm = Ai × Pm (3)
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)
On the other hand, the reaction force Fs received from the spring member 46 is a force generated when the input piston 22 and the output piston 21 undergo relative displacement, and is now a spring constant of the spring member 46A on the front side (master cylinder 1 side). Is Ks1, the spring constant of the rear spring member 46B is Ks2, and the value obtained by subtracting the displacement amount Xb of the booster piston 21 from the displacement amount Xi of the input piston 22 is the relative displacement amount Xr (Xr = Xi−Xb). It is given by equation (4).
Fs = (Ks1 + Ks2) × Xr (4)
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。 Incidentally, the fluctuation of the hydraulic pressure Pm in the master cylinder 1 is non-linear with respect to the relative displacement amount Xr between the input piston 22 and the booster piston 21, and as described above, this hydraulic pressure fluctuation is braked via the input piston 22. It is transmitted to the pedal B and causes pedaling force fluctuation and pedal vibration. However, in the present embodiment, among the pair of spring members 46 that hold the input piston 22 and the booster piston 21 at the neutral positions of relative displacement, a conical coil spring that is a kind of nonlinear spring is used as the front spring member 46A. Therefore, the reaction force Fs received by the input piston 22 from the pair of spring members 46 is nonlinear with respect to the relative displacement amount Xr. As a result, the reaction force fluctuation caused by the fluid pressure fluctuation in the master cylinder 1 is offset by the nonlinear spring force fluctuation of the pair of spring members 46, and as a result, the pedaling force fluctuation and pedal vibration of the brake pedal B are suppressed. It is possible to ensure a good pedal feel. Further, since only one of the pair of spring members 46A is changed to a conical coil spring which is a non-deformation spring as compared with the conventional apparatus, the apparatus cost does not increase specially.
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。 Here, in the above embodiment, the front spring member 46A is a conical coil spring. However, as shown in FIG. 4, in the present invention, the front spring member 46A is a conventional linear spring, and the rear spring is used. The member 46B may be a conical coil spring, or both the front and rear spring members 46A and 46B may be conical coil springs as shown in FIG. In any of the examples, similarly to the above embodiment, the pedal force fluctuation and pedal vibration of the brake pedal are suppressed, and a good pedal feel can be ensured. Further, the conical coil spring has the advantage that it can be designed to have an arbitrary non-linearity in addition to the fact that the contact length can be increased and contact with the surroundings can be easily avoided, and the degree of freedom in design is improved.
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。 The conical coil spring may be replaced with another non-deformable spring of a different type. FIG. 6 shows an embodiment in which a barrel coil spring is used as one (front spring member) 46A of the pair of spring members 46, and FIG. 7 shows an example in which an unequal pitch coil spring is used as the other spring member 46A. However, as shown in FIGS. 4 and 5, the rear spring member 46B or both the front and rear spring members 46A and 46B may be used. In any case, as in the case of using the conical coil spring, the pedal force fluctuation and pedal vibration of the brake pedal are suppressed, and a good pedal feel can be ensured. In particular, when a barrel coil spring is used, there is an advantage that the length of the device can be shortened because the deflection with respect to the displacement is small. On the other hand, when an unequal pitch coil spring is used, a nonlinear characteristic is given at low cost. There are advantages that can be made.
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。 Further, the pair of spring members 46 (46A, 46B) may be a combination of different types of nonlinear springs as shown in FIGS. More specifically, FIG. 8 shows an embodiment in which a conical coil spring is used as the front spring member 46A and a barrel coil spring is used as the rear spring member 46B, and FIG. 9 shows a cone as the front spring member 46A. FIG. 10 shows an example in which a coil spring is used as an unequal pitch coil spring as the rear spring member 46B. FIG. 10 shows a barrel coil spring as the front spring member 46A and an unequal pitch coil as the rear spring member 46B. This is an embodiment using springs. Of course, these different types of non-linear springs may be arranged in the reverse direction of the illustration. When combining different types of non-linear springs in this way, the pair of spring members 46 can have arbitrary non-linearity while taking advantage of the respective springs.
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。 In the above embodiment and each example, a pair of spring members 46 (46A, 46B) that hold the input piston 22 and the booster piston 21 in a neutral position of relative displacement are used with one or both of the pair of spring members 46 (46A, 46B). Although the spring member 46 is made to have non-linearity, the present invention may make the pair of spring members 46 have non-linear characteristics while using the same linear coil spring as the conventional one.
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。 FIG. 11 shows an embodiment in which a pair of spring members 46 are made nonlinear while using a linear coil spring. In this embodiment, the non-operating state shown in (a) is set as the original position (relative displacement amount Xr = 0), and the booster piston 21 is moved backward as shown in (b) while the input piston 22 is fixed from this state. When the relative displacement amount Xr changes to Xr1 (Xr = Xr1), the rear spring member 46B reaches the free length, and is designed so that no spring load is generated. The relative movement range between the booster piston 21 and the input piston 22 is restricted by the interference between the booster piston 21 and the front step 22a and the rear step 22b provided on the input piston 22, as described above. When the booster piston 21 is further retracted from the state shown in b), the rear spring member 46B is completely free as shown in (c). In the figure, Ls2 represents the set length of the rear spring member 48B, and Lf2 represents the free length of the spring member 48B.
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。 With the above design, the rear spring member 46B becomes free in the range of Xr1 ≦ Xr ≦ Xrmax, and no spring load is generated during this period. On the other hand, the spring constants of the pair of spring members 46 are Ks1 + Ks2 in the range of 0 ≦ Xr ≦ Xr1, and Ks1 in the range of Xr1 ≦ Xr ≦ Xrmax, which makes the pair of spring members 46 non-linear with respect to the relative displacement amount Xr. Become. Therefore, as in the above-described embodiment in which a non-linear spring is used for one or both of the pair of spring members 46, the reaction force fluctuation accompanying the hydraulic pressure fluctuation in the master cylinder 1 is offset by the non-linear spring force fluctuation, and the brake pedal B As a result, the pedaling force fluctuation and pedal vibration are suppressed, and a good pedal feel can be secured.
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。 FIG. 12 shows another embodiment in which a pair of spring members 46 are made nonlinear while using a linear coil spring as it is. In this embodiment, the non-operating state shown in (a) is set as the original position (relative displacement amount Xr = 0), and the booster piston 21 is moved forward as shown in (b) while the input piston 22 is fixed from this state. When the relative displacement amount Xr changes to Xr2 (Xr = Xr2), the front spring member 46A reaches the free length and no spring load is generated. In this case, when the booster piston 21 is further retracted from the state shown in (b), the front spring member 46A is completely free as shown in (c).
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。 In the embodiment shown in FIG. 12, the front spring member 46A is free in the range of Xrmin ≦ Xr ≦ Xr2, and no spring load is generated during this period. On the other hand, the spring constants of the pair of spring members 46 are Ks1 + Ks2 in the range of Xr2 ≦ Xr ≦ 0, and Ks2 in the range of Xrmin ≦ Xr ≦ Xr2, thereby making the pair of spring members 46 nonlinear with respect to the relative displacement amount Xr. Become. As a result, similar to the embodiment shown in FIG. 11, the reaction force fluctuation accompanying the hydraulic pressure fluctuation in the master cylinder 1 is canceled by the nonlinear spring force fluctuation, and the pedal force fluctuation and pedal vibration of the brake pedal B are suppressed. It is possible to ensure a good pedal feel.
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が、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、更なる非線形性を付与することができる。 As shown in FIGS. 11 and 12, when the free length of the pair of spring members 46 is designed to give non-linearity, the same linear coil spring as the conventional one is used, so that the design is easy and the cost does not change. is there. In the embodiment shown in FIG. 12, the spring member 46 is a linear coil spring, but it may be a conical coil spring, a barrel coil spring, or an unequal pitch coil spring. Can be granted .
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tandem type master cylinder 10 Electric booster 20 Piston assembly 21 Booster piston (output member)
22 Input piston (input member)
30 Electric Actuator 31 Electric Motor 32 Ball Screw Mechanism (Rotational Linear Motion Conversion Mechanism)
46 A pair of spring members 46A Front side spring member 46B Rear side spring member B Brake pedal
Claims (5)
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と、
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、
前記入力部材の移動に対する前記出力部材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して前記入力部材によって前記出力部材の移動が規制されるまでの過程で自由長に到達することを特徴とする電動倍力装置。 An input member that moves forward and backward by operating the brake pedal;
An output member that is arranged to be movable relative to the input member and is driven by an electric actuator ;
And a pair of spring members for holding the neutral position of relative displacement between the output member and the input member when the brake is not actuated,
The electric booster for generating a desired brake fluid pressure within the master cylinder by controlling the relative displacement of the output member with respect to the movement of said input member,
Either one of the pair of spring members reaches a free length in a process until the input member and the output member are relatively displaced and movement of the output member is restricted by the input member. Electric booster characterized by.
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