JPH06211124A

JPH06211124A - ブレーキストロークシミュレータ

Info

Publication number: JPH06211124A
Application number: JP679493A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shirai; 健次白井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1994-08-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電子制御ブレーキ装置等において、ブレーキ
ストロークシミュレータによって付与されるブレーキペ
ダルの踏み込み量と踏力の特性の調整、特にヒステリシ
ス特性の調整をを容易にし、必要な特性を得易くするこ
とを目的とする。【構成】筒状のハウジング４内にピストン１０が摺動
可能に嵌合され、液室８を画定している。また、ハウジ
ング４の開口部５が連通孔７が設けられたプラグ６によ
り閉塞されている。連通孔７はマスタシリンダ１８から
ブレーキペダル１７の操作量に応じた作動液を液室８へ
導く作動液路の一部を構成している。ピストン１０はバ
ネ部材１１により液室８側へ付勢されており、作動液の
液圧に応じて摺動する。バネ部材１１は、同形状の複数
の皿バネ５６を同じ向きに組み合わせたもので構成され
ている。１２はバネ部材１１の座りを良くするためのプ
レートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の電子制御ブ
レーキ装置に用いられるブレーキストロークシミュレー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブレーキペダルの操作量を電気的に検出
し、その検出に基づいてブレーキのホイルシリンダに液
圧を供給する電子制御ブレーキ装置が、例えば、特開平
４−２１８４５８号に開示されている。このような電子
制御ブレーキ装置において、ブレーキペダルの踏み込み
量と踏力との間に必要な特性（ストローク−踏力特性）
を付与する機構として、通常図６のようなブレーキスト
ロークシミュレータ４７が用いられている。以下、図６
に基づいて説明する。４８は筒状のハウジングであり、
ハウジング４８内にピストン５４が摺動可能に嵌合され
ている。ピストン５４にはカップシール５３が取り付け
られ、ピストン５４は液室５２を画定している。また、
ハウジング４８の開口部４９はプラグ５０により閉塞さ
れている。プラグ５０には連通孔５１が設けられ、マス
タシリンダからブレーキペダルの操作量に応じた作動液
をハウジング４８内の液室５２へ伝達している。更に、
ピストン５４はコイルスプリング５５により液室５２側
へ付勢されており、マスタシリンダから液室５２へ送ら
れる作動液の液圧に応じて摺動する。ブレーキペダルが
操作されると、その操作量に応じた作動液がマスタシリ
ンダから連通孔５１を通って液室５２へ送られる。作動
液の液圧によりピストン５４がコイルスプリング５５を
押し縮め、液室５２に作動液が充填される。コイルスプ
リング５５がピストン５４に与える弾撥力は、作動液を
介してマスタシリンダに伝わり、ブレーキペダルに反力
を与える。即ち、この反力がブレーキペダルの踏力に相
当する。従って、ブレーキペダルのストローク−踏力特
性は、コイルスプリング５５のバネ特性により決定され
ることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のマニュアルブレ
ーキのブレーキペダルのストローク−踏力特性は、ブレ
ーキペダルの踏み込み量（ストローク）が大きくなるほ
ど踏力の増加量が大きくなる非線形なものである上、そ
の特性はヒステリシス特性を有している。従って、運転
者が違和感なくブレーキ操作をするためには、ブレーキ
ペダルにはその非線形な特性が必要であり、さらにヒス
テリシス特性を加える必要がある。しかしながら、コイ
ルスプリングによりその非線形な特性を得るためには、
弾性係数の異なるコイルスプリングを組み合わせるか、
或いは円錐バネ等のようにバネの形状を変更するなどし
なければならない。また、その特性に必要なヒステリシ
ス特性を加える場合は、コイルスプリング自体がヒステ
リシス特性を持っていないため、他に摺動部分を設けな
ければならない。従って、必要なストローク−踏力特性
を得るためには、構造が複雑となるという問題点があっ
た。

【０００４】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、皿バネ間の摺動を利用して、必要なストロ
ーク−踏力特性、特にそのヒステリシス特性を容易に得
ることが出来るようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明に
おけるブレーキストロークシミュレータは、ハウジング
と、該ハウジング内に摺動可能に嵌合されるとともに、
マスタシリンダからブレーキペダルの操作量に応じた作
動液が作動液路を通して導かれる液室を画定するピスト
ンと、該ピストンを前記液室側へ付勢するバネ部材とよ
りなるブレーキストロークシミュレータであって、前記
バネ部材が複数の皿バネの組合せ体にて構成されること
を特徴とする。また、請求項２の発明によれば、前記複
数の皿バネの組合せ体が皿バネの向きを逆に組み合わせ
た部分を含むことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、ブレーキペダルを踏み込む
と、マスタシリンダから踏み込み量に応じた作動液が作
動液路を通して液室に送られ、作動液の液圧によりピス
トンがバネ部材側へ押圧される。その押圧力により皿バ
ネが変形し、バネ部材全体が押し縮められ、ピストンが
摺動した分だけ液室の容積が増大し、液室に作動液が充
填される。その際、皿バネの変形に従い、各皿バネ間の
接触面積が増加するため、皿バネ間の摺動抵抗も増加す
る。従って、皿バネの弾撥力に加えて摺動抵抗による力
が増加するため、ブレーキペダルの踏み込み量が多くな
るほど、必要な踏力の増加量が大きくなる。

【０００７】次に、ブレーキペダルを戻すと、バネ部材
の弾撥力によりピストンが押し戻され、液室内の作動液
がマスタシリンダへ排出される。従って、皿バネが元の
形状に戻っていき、バネ部材全体が伸びる。しかしなが
ら、各皿バネ間の摺動抵抗により、皿バネの復元が妨げ
られるため、ブレーキペダルのストローク−踏力特性に
ヒステリシス特性が加わる。

【０００８】また、皿バネの向きを逆に組み合わせた部
分を設けると、その部分のみバネ定数を小さくすること
ができるため、ストローク−踏力特性の調整が容易にで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。まず図４に基づいて、本発明のブレーキ
ストロークシミュレータを用いる電子制御ブレーキシス
テムの例を説明する。ブレーキペダル１７がマスタシリ
ンダ１８に接続されており、マスタシリンダ１８にブレ
ーキペダル１７の踏力に応じた液圧が発生させられる。
マスタシリンダ１８は液通路１９・２０によって２位置
弁２１・２２に接続される。２位置弁２１・２２は、図
４においてはそれぞれブレーキストロークシミュレータ
１・２３と連通した状態にあるが、ソレノイドの励磁・
非励磁によりそれぞれブレーキストロークシミュレータ
１・２３と連通・遮断状態を切り換える、ひいてはそれ
ぞれ液通路２４・２５と遮断・連通状態を切り換えるも
のである。即ち、システムが正常に作動しているときは
図４の位置に、システムに異常が発生したとき、或いは
エンジンがＯＦＦの状態にあるときに図４とは逆の位置
に切り換わり、後述の２位置弁３７・３８とともに電子
制御ブレーキモードとマニュアルブレーキモードを切り
換えるものである。また、液通路２５にはプロポーショ
ニングバルブ２６が設けられている。

【００１０】液通路２４・２５はそれぞれ２股に分岐さ
れ、各分岐部にそれぞれ１個ずつの２位置弁３７・３８
が配置されている。２位置弁３７・３８は、図４におい
てはそれぞれリニア弁３３・３４とフロントホイールシ
リンダ４１・リアホイールシリンダ４２とを連通した状
態にあるが、ソレノイドの励磁・非励磁によりそれぞれ
リニア弁３３・３４とフロントホイールシリンダ４１・
リアホイールシリンダ４２と連通・遮断状態を切り換え
る、ひいてはそれぞれマスタシリンダ１８とフロントホ
イールシリンダ４１・リアホイールシリンダ４２と遮断
・連通状態を切り換えるものである。即ち、システムが
正常に作動しているときは図４の位置となり、システム
に異常が発生したとき、或いはエンジンがＯＦＦの状態
にあるときに図４とは逆の位置となり、２位置弁２１・
２２とともに電子制御ブレーキモードとマニュアルブレ
ーキモードを切り換えるものである。

【００１１】リザーバ２７、ポンプ２８及びアキュムレ
ータ３０が液通路３１によって互いに接続されており、
リザーバ２７の液がポンプ２８によって汲み上げられ、
一定の範囲の液圧でアキュムレータ３０に蓄えられる。
リニア弁３３・３４はそれぞれアキュムレータ３０、フ
ロントホイールシリンダ４１・リアホイールシリンダ４
２及びリザーバ２７と液通路３１、液通路３５・３６及
び液通路３２により接続されており、ソレノイドの励磁
電流の制御により、フロントホイールシリンダ４１・リ
アホイールシリンダ４２の液圧を励磁電流の大きさに対
応する高さに制御する。

【００１２】本ブレーキ装置は制御装置４６により制御
される。制御装置４６には踏力センサ１６、アキュムレ
ータ３０の液圧センサ２９、フロントホイールシリンダ
４１・リアホイールシリンダ４２の液圧センサ３９・４
０、輪荷重センサ４３・４４、及び車体の前後Ｇセンサ
４５からの入力により、リニア弁３３・３４、２位置弁
２１・２２、３７・３８を制御する。

【００１３】以上のように構成されたブレーキ装置にお
いて、エンジンがＯＦＦ状態からＯＮ状態にされると、
２位置弁２１・２２、３７・３８が切り換わり、図４の
位置となる。ブレーキペダルが操作されると、踏力に応
じた出力電圧が踏力センサ１６により制御装置４６に供
給され、制御装置４６は前後Ｇセンサ４５の出力電圧が
踏力センサの出力電圧に対して予め定められた高さとな
るように、リニア弁３３・３４を介してフロントホイー
ルシリンダ４１・リアホイールシリンダ４２の液圧を制
御する。

【００１４】続いて、ブレーキストロークシミュレータ
１について詳細に説明する。なお、図４においてブレー
キストロークシミュレータ２３はブレーキストロークシ
ミュレータ１と同様の構成であるため、説明はブレーキ
ストロークシミュレータ１について行う。図１は、本発
明の第１実施例であるブレーキストロークシミュレータ
１の断面図である。筒状のハウジング４内にピストン１
０が摺動可能に嵌合されている。ピストン１０にはカッ
プシール９が取り付けられ、ピストン１０は液室８を画
定している。ハウジング４の開口部５は連通孔７を備え
たプラグ６により閉塞されており、連通孔７はマスタシ
リンダ１８からブレーキペダル１７（図４参照）の操作
量に応じた作動液をハウジング４内の液室８へ伝達する
作動液路の一部を構成している。また、ピストン１０は
バネ部材１１により液室８側へ付勢されており、マスタ
シリンダ１８からの作動液の液圧に応じて摺動する。バ
ネ部材１１は、同形状の複数の皿バネ５６を同じ向きに
組み合わせたもの（並列重ね）で構成されており、各々
の皿バネ５６の変形に伴って、バネ部材１１全体が伸縮
する。さらに、１２はバネ部材１１の座りを良くするた
めのプレートである。

【００１５】今、ブレーキペダル１７が踏み込まれる
と、マスタシリンダ１８がブレーキペダル１７の操作量
に応じた作動液をブレーキストロークシミュレータ１の
連通孔７を通してハウジング４内へ送り込む。その作動
液の液圧によりピストン１０がバネ部材１１を押し縮
め、液室８の容積が増大し、液室８に作動液が充填され
る。そして、バネ部材１１の弾撥力に応じて作動液の液
圧に抗する反力がピストン１０に与えられる。その反力
がピストン１０から作動液を介してマスタシリンダ１８
に伝わり、マスタシリンダ１８からブレーキペダル１７
へと伝わる。即ち、この反力がブレーキペダルの踏力と
なる。ここで、バネ部材１１は複数の皿バネ５６を組み
合わせたものであるため、バネ部材１１全体の長さが縮
むほど一つ一つの皿バネ５６の変形が大きくなり、各皿
バネ５６間の接触面積が増加する。従って、バネ部材１
１全体の長さが縮むほど、皿バネ５６の弾撥力に加えて
摺動抵抗による力が増加し、バネ部材１１がピストン１
０に与える反力が大きくなる。即ち、ブレーキペダル１
７の踏み込み量（ストローク）が大きくなるほど、ブレ
ーキペダル１７の踏力の増加量が大きくなる。この場合
のブレーキペダル１７のストロークと踏力の関係は、例
えば図５の曲線（ア）のようになる。

【００１６】次に、ブレーキペダル１８を踏み込む力を
弱めると、バネ部材１１の弾撥力によりピストン１０が
押し戻されるので、液室８内の作動液が連通孔７からマ
スタシリンダ１８へ排出され、ブレーキペダル１７が押
し戻される。しかしながら、各皿バネ５６間には摺動抵
抗が存在するため、皿バネ５６の復元を妨げる。従っ
て、この場合のブレーキペダル１７のストロークと踏力
の関係は、例えば図５の曲線（イ）のようになり、全体
として、ブレーキペダル１７のストロークと踏力の特性
にヒステリシス特性が加わることになる。

【００１７】本実施例によれば、皿バネ５６間の摺動抵
抗は、皿バネ５６間の接触面積に依っているため、同じ
向きに組み合わせた（並列重ね）皿バネ５６の枚数を変
更することで調整でき、その摺動抵抗により現れるブレ
ーキペダル１７のストローク−踏力特性、特にヒステリ
シス特性が容易に変更できる。即ち、付加的な機構を設
けるなど構造を複雑化することなく、部品点数が少ない
ままで、必要なブレーキペダル１７のストローク−踏力
特性を得ることができる上、その特性にヒステリシス特
性を加えることができる。また、ゴムなどの弾性体と比
べても、特性変更が極めて容易である上、さらに温度変
化或いは経時変化などはほとんど無く、常に安定した特
性が得られる。従って、ブレーキペダル１７の操作フィ
ーリングを従来のマニュアルブレーキのものに非常に近
づけることができるため、運転者が違和感を感ずること
なく、ブレーキ操作をすることができる。

【００１８】図２は、本発明の第２実施例であるブレー
キストロークシミュレータ２の断面図である。本実施例
は第一実施例のバネ部材１１に代えて、皿バネ５６の向
きを逆に組み合わせた部分（直列重ね）１４を設けたバ
ネ部材１３を採用したものである。１５はバネ部材１１
の座りを良くするためのプレートである。本実施例で
は、この皿バネ５６の向きを逆に組み合わせた部分１４
のみバネ定数を小さくすることができるため、バネ部材
１３がピストン１０に与える反力の調整ができる。従っ
て、皿バネ５６の直列重ねと並列重ねの併用により、さ
らにブレーキペダル１７のストローク−踏力特性の変更
が容易となる。

【００１９】また、図４の電子制御ブレーキシステムの
ように２つのブレーキストロークシミュレータ１・２３
を用いる場合、各々別に配置する必要はなく、図３のブ
レーキストロークシミュレータ３のように２つのブレー
キストロークシミュレータを一体化したものを用いれば
よい。さらに、今回の実施例のように２つとも同様の構
成である必要はなく、必要に応じて別の構成にすること
も可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ピストンに対して、ブ
レーキペダルの踏力に相当する反力を与えるバネ部材が
複数の皿バネの組合せ体にて構成されるため、皿バネの
摺動を利用できるので、皿バネの枚数の変更で、ブレー
キペダルのストローク−踏力特性、特にヒステリシス特
性の調整ができる。従って、その特性の調整は極めて容
易となる。また、皿バネの向きを逆に組み合わせた部分
（直列重ね）を設けることで、その部分のみバネ定数を
小さくできるので、ブレーキペダルの踏力の調整ができ
る。従って、皿バネの直列重ねと並列重ねの併用で、更
に容易にブレーキペダルのストローク−踏力特性の調整
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す断面図

【図２】本発明の第二実施例を示す断面図

【図３】２つのブレーキストロークシミュレータ
を一体化した例の一部断面図

【図４】本発明の実施例を利用した電子制御ブレ
ーキのシステム図

【図５】ブレーキペダルのストロークと踏力の関
係を表す特性線図

【図６】従来のブレーキストロークシミュレータ
の断面図

【符号の説明】

４・・・ハウジング７・・・作動液路（連通孔）１０・・・ピストン１１、１３・・・バネ部材（皿バネの組合せ体）１４・・・皿バネの向きを逆に組み合わせた部
分（並列重ね）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、該ハウジング内に摺動可
能に嵌合されるとともに、マスタシリンダからブレーキ
ペダルの操作量に応じた作動液が作動液路を通して導か
れる液室を画定するピストンと、該ピストンを前記液室
側へ付勢するバネ部材とよりなるブレーキストロークシ
ミュレータであって、前記バネ部材が複数の皿バネの組
合せ体にて構成されることを特徴とするブレーキストロ
ークシミュレータ。
【請求項２】前記複数の皿バネの組合せ体が皿バネの
向きを逆に組み合わせた部分を含むことを特徴とする請
求項１記載のブレーキストロークシミュレータ。