JP5892697B2

JP5892697B2 - シミュレータピストン

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Publication number: JP5892697B2
Application number: JP2012083303A
Authority: JP
Inventors: 中村　元泰; 元泰中村; 田方　和宏; 和宏田方
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013212743A

Description

本発明は、ストロークシミュレータに用いられるシミュレータピストンに関する。

ブレーキペダルが踏み込まれたときの踏力を倍力する倍力装置の駆動源を電動モータとするブレーキ装置（電動ブレーキ装置）は広く知られている。このような電動ブレーキ装置には、運転者によって踏み込まれたブレーキペダルにブレーキ反力を擬似的に発生させるストロークシミュレータが備わっている（特許文献１参照）。

ストロークシミュレータには、ブレーキフルード（ブレーキ液）で作動する従来型のブレーキペダルと同様の操作感（操作フィーリング）を運転者に付与することが要求される。そこで、弾性係数の異なる２つの弾性部材が弾性変形して発生する弾性力（反力）をブレーキ反力としてブレーキペダルに付与する構成とし、ブレーキペダルの踏み込み操作量に応じて、２つの弾性部材のそれぞれから反力がブレーキペダルに付与されるストロークシミュレータが開示されている（特許文献２参照）。

弾性部材の反力は、弾性部材に接続されたシミュレータピストンをシリンダ内で摺動させてブレーキ液を流動させることで、ブレーキペダルに伝達される。シミュレータピストンはシリンダ内で移動するため、シミュレータピストンの外周面は、シリンダの内周面に対して摺動可能になるように滑らかな表面粗さを必要としていた。そのため、シミュレータピストンは切削加工にて形成されていた。

特開２００７−２１０３７２号公報

従来のシミュレータピストンは、手間が大きい切削加工で部品全体を形成するため、多くの加工工数を要し、コストアップを招いてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、加工工数の低減を達成できるシミュレータピストンを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、ストロークシミュレータに用いられるシミュレータピストンにおいて、筒部および底板部を備えた有底筒状の鍛造物にて構成されており、前記筒部の内周表面並びに前記底板部の内側表面および外側表面は、鍛造面にて構成され、前記筒部の外周表面からなる摺動面は、切削加工面にて構成されており、前記底板部の外側表面の中央には、表面が鍛造面である突出部が形成され、前記突出部の先端部は、先端側が縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、鍛造により筒部および底板部を形成しているので、容易に中空部を形成できる。さらに、表面精度が比較的低くても良い筒部の内周表面並びに底板部の内側表面および外側表面は未加工のままとし、加工が必要な摺動面のみを切削加工することで、加工工数を最小限に抑えることができる。また、底板部の外側表面の中央に、表面が未加工の鍛造面である突出部を形成し、突出部の先端部を先端側が縮径するテーパ状に形成したことで、ストロークシミュレータの組立て作業が容易になる。

請求項２に係る発明は、前記突出部の先端に、外側凹部が形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、さらなるシミュレータピストンの軽量化を達成できる。また、シミュレータピストンは鍛造により形成されているので、鍛造型に外側凹部用の凸部を設けるだけで外側凹部が形成される。

請求項３に係る発明は、前記底板部の内側に、内側凹部が形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、さらなるシミュレータピストンの軽量化を達成できる。また、シミュレータピストンは鍛造により形成されているので、鍛造型に内側凹部用の凸部を設けるだけで内側凹部が形成される。さらに、底板部の両面に凹部が形成される構造としたことで、鍛造を行い易くなる。
また、請求項４に係る発明は、ストロークシミュレータに用いられるシミュレータピストンの製造方法において、筒部および底板部を備え、前記底板部の外側表面の中央には先端側が縮径するテーパ状を呈する突出部が形成された有底筒体を鍛造により形成し、前記筒部の外周表面を切削加工して摺動面を形成し、前記筒部の内周表面並びに前記底板部の内側表面および前記突出部を含む外側表面は、鍛造面のまま残すことを特徴とする。

本発明によると、シミュレータピストンの加工工数の低減と軽量化を達成できる。

車両用ブレーキシステムを示した概略構成図である。（ａ）はマスタシリンダ装置の側面図、（ｂ）は同じく正面図である。ハウジングの分解斜視図である。ストロークシミュレータの概略構成を示す断面図である。本発明の実施形態に係るシミュレータピストンを示した断面図である。

（車両用ブレーキシステム全体の構成）
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシミュレータピストンを備えたストロークシミュレータが適用された車両用ブレーキシステムの概略構成図である。
図１に示す車両用ブレーキシステムＡは、原動機（エンジンやモータ等）の動作時に作動するバイ・ワイヤ（By Wire）式のブレーキシステムと、非常時や原動機の停止時などに作動する油圧式のブレーキシステムの双方を備えるものであり、ブレーキペダル（ブレーキ操作子）Ｐが踏み込み操作されるときの踏力によってブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ装置Ａ１と、電動モータ（図示略）を利用してブレーキ液圧を発生させるモータシリンダ装置Ａ２と、車両挙動の安定化を支援するビークルスタビリティアシスト装置Ａ３（以下「液圧制御装置Ａ３」という。）と、を備えている。マスタシリンダ装置Ａ１、モータシリンダ装置Ａ２および液圧制御装置Ａ３は、別ユニットとして構成されており、外部配管を介して連通している。

車両用ブレーキシステムＡは、エンジン（内燃機関）のみを動力源とする自動車のほか、モータを併用するハイブリッド自動車やモータのみを動力源とする電気自動車・燃料電池自動車などにも搭載することができる。

マスタシリンダ装置Ａ１は、タンデム式のマスタシリンダ１と、ストロークシミュレータ２と、リザーバ３と、常開型遮断弁（電磁弁）４，５と、常閉型遮断弁（電磁弁）６と、圧力センサ７，８と、メイン液圧路９ａ，９ｂと、連絡液圧路９ｃ，９ｄと、分岐液圧路９ｅとを備えている。

マスタシリンダ１は、ブレーキペダルＰが踏み込み操作されるときの踏力をブレーキ液圧に変換して液圧を発生させる液圧発生手段であり、第一シリンダ穴１１ａの底壁側に配置された第一ピストン１ａと、プッシュロッドＲに接続された第二ピストン１ｂと、第一ピストン１ａと第一シリンダ穴１１ａの底壁との間に配置された第一リターンスプリング１ｃと両ピストン１ａ，１ｂの間に配置された第二リターンスプリング１ｄとを備えている。第二ピストン１ｂは、プッシュロッドＲを介してブレーキペダルＰに連結されている。両ピストン１ａ，１ｂは、ブレーキペダルＰの踏力を受けて摺動（変位）し、圧力室１ｅ，１ｆ内のブレーキ液を加圧する。圧力室１ｅ，１ｆは、メイン液圧路９ａ，９ｂに通じている。

ストロークシミュレータ２は、擬似的な操作反力（ブレーキ反力）を発生してブレーキペダルＰに付与する装置であり、第二シリンダ穴１１ｂ内を摺動して変位するシミュレータピストン２ａと、シミュレータピストン２ａを付勢する大小二つのリターンスプリング（第一リターンスプリング２ｂ，第二リターンスプリング２ｃ）を備えている。ストロークシミュレータ２は、メイン液圧路９ａおよび分岐液圧路９ｅを介して圧力室１ｅに通じており、圧力室１ｅで発生したブレーキ液圧によって作動する。ストロークシミュレータ２の詳細は後記する。

リザーバ３は、ブレーキ液を貯溜する容器であり、マスタシリンダ１に接続される給油口３ａ，３ｂと、メインリザーバ（図示略）から延びるホースが接続される管接続口３ｃとを備えている。

常開型遮断弁４，５は、メイン液圧路９ａ，９ｂを開閉するものであり、いずれもノーマルオープンタイプの電磁弁からなる。一方の常開型遮断弁４は、メイン液圧路９ａと分岐液圧路９ｅとの交差点からメイン液圧路９ａと連絡液圧路９ｃとの交差点に至る区間においてメイン液圧路９ａを開閉する。他方の常開型遮断弁５は、メイン液圧路９ｂと連絡液圧路９ｄとの交差点よりも上流側においてメイン液圧路９ｂを開閉する。

常閉型遮断弁６は、分岐液圧路９ｅを開閉するものであり、ノーマルクローズタイプの電磁弁からなる。

圧力センサ７，８は、ブレーキ液圧の大きさを検知するものであり、メイン液圧路９ａ，９ｂに通じるセンサ装着穴（図示略）に装着されている。一方の圧力センサ７は、常開型遮断弁４よりも下流側に配置されており、常開型遮断弁４が閉じられた状態（＝メイン液圧路９ａが遮断された状態）にあるときに、モータシリンダ装置Ａ２で発生したブレーキ液圧を検知する。他方の圧力センサ８は、常開型遮断弁５よりも上流側に配置されており、常開型遮断弁５が閉じられた状態（＝メイン液圧路９ｂが遮断された状態）にあるときに、マスタシリンダ１で発生したブレーキ液圧を検知する。圧力センサ７，８で取得された情報は、図示せぬ電子制御ユニット（ＥＣＵ）に出力される。

メイン液圧路９ａ，９ｂは、マスタシリンダ１を起点とする液圧路である。メイン液圧路９ａ，９ｂの終点である出力ポート１５ａ，１５ｂには、液圧制御装置Ａ３に至る管材Ｈａ，Ｈｂが接続されている。

連絡液圧路９ｃ，９ｄは、入力ポート１５ｃ，１５ｄからメイン液圧路９ａ，９ｂに至る液圧路である。入力ポート１５ｃ，１５ｄには、モータシリンダ装置Ａ２に至る管材Ｈｃ，Ｈｄが接続されている。

分岐液圧路９ｅは、一方のメイン液圧路９ａから分岐し、ストロークシミュレータ２に至る液圧路である。

マスタシリンダ装置Ａ１は、管材Ｈａ，Ｈｂを介して液圧制御装置Ａ３に連通しており、常開型遮断弁４，５が開弁状態にあるときにマスタシリンダ１で発生したブレーキ液圧は、メイン液圧路９ａ，９ｂおよび管材Ｈａ，Ｈｂを介して液圧制御装置Ａ３に入力される。

モータシリンダ装置Ａ２は、図示は省略するが、スレーブシリンダ内を摺動して変位するスレーブピストンと、電動モータおよび駆動力伝達部を有するアクチュエータ機構と、スレーブシリンダ内にブレーキ液を貯溜するリザーバとを備えている。
電動モータは、図示せぬ電子制御ユニットからの信号に基づいて作動する。駆動力伝達部は、電動モータの回転動力を進退運動に変換したうえでスレーブピストンに伝達する。スレーブピストンは、電動モータの駆動力を受けてスレーブシリンダ内を摺動して変位し、スレーブシリンダ内のブレーキ液を加圧する。
モータシリンダ装置Ａ２で発生したブレーキ液圧は、管材Ｈｃ，Ｈｄを介してマスタシリンダ装置Ａ１に入力され、連絡液圧路９ｃ，９ｄおよび管材Ｈａ，Ｈｂを介して液圧制御装置Ａ３に入力される。リザーバには、メインリザーバ（図示略）から延びるホースが接続される。

液圧制御装置Ａ３は、車輪のスリップを抑制するアンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ制御）、車両の挙動を安定化させる横滑り制御やトラクション制御などを実行し得るような構成を具備しており、管材を介してホイールシリンダＷ，Ｗ，…に接続されている。なお、図示は省略するが、液圧制御装置Ａ３は、電磁弁やポンプ等が設けられた液圧ユニット、ポンプを駆動するためのモータ、電磁弁やモータ等を制御するための電子制御ユニットなどを備えている。

次に車両用ブレーキシステムＡの動作について概略説明する。
車両用ブレーキシステムＡが正常に機能する正常時には、常開型遮断弁４，５が弁閉状態となり、常閉型遮断弁６が弁開状態となる。かかる状態で運転者がブレーキペダルＰを踏み込み操作すると、マスタシリンダ１で発生したブレーキ液圧は、ホイールシリンダＷに伝達されずにストロークシミュレータ２に伝達される。そして、シミュレータピストン２ａが変位することにより、ブレーキペダルＰの踏み込み操作が許容されるとともに、シミュレータピストン２ａの変位で弾性変形する弾性部材からシミュレータピストン２ａに付与される反力が擬似的なブレーキ反力として発生し、ブレーキペダルＰに付与される。

また、図示しないストロークセンサ等によってブレーキペダルＰの踏み込みが検知されると、モータシリンダ装置Ａ２の電動モータが駆動され、スレーブピストンが変位することによりシリンダ内のブレーキ液が加圧される。
図示せぬ電子制御ユニットは、モータシリンダ装置Ａ２から出力されたブレーキ液圧（圧力センサ７で検知されたブレーキ液圧）とマスタシリンダ１から出力されたブレーキ液圧（圧力センサ８で検知されたブレーキ液圧）とを対比し、その対比結果に基づいて電動モータの回転数等を制御する。

モータシリンダ装置Ａ２で発生したブレーキ液圧は、液圧制御装置Ａ３を介してホイールシリンダＷ，Ｗ，…に伝達され、各ホイールシリンダＷが作動することにより各車輪に制動力が付与される。

なお、モータシリンダ装置Ａ２が作動しない状況（例えば、電力が得られない場合や非常時など）においては、常開型遮断弁４，５がいずれも弁開状態となり、常閉型遮断弁６が弁閉状態となるので、マスタシリンダ１で発生したブレーキ液圧は、ホイールシリンダＷ，Ｗ，…に伝達されるようになる。

次に、マスタシリンダ装置Ａ１の具体的な構造を説明する。
本実施形態のマスタシリンダ装置Ａ１は、図２の（ａ）、（ｂ）の基体１０の内部あるいは外部に前記の各種部品を組み付けるとともに、電気によって作動する電気部品（常開型遮断弁４，５、常閉型遮断弁６および圧力センサ７，８（図１参照）をハウジング２０で覆うことによって形成されている。なお、ハウジング２０内には、機械部品等が収納されてもよい。

基体１０は、アルミニウム合金製の鋳造品であり、シリンダ部１１（図２の（ｂ）参照、以下同じ）と、車体固定部１２と、リザーバ取付部１３（図２の（ｂ）参照、以下同じ）と、ハウジング取付部１４と、配管接続部１５とを備えている。また、基体１０の内部には、メイン液圧路９ａ，９ｂ（図１参照）や分岐液圧路９ｅ（図１参照）となる孔（図示略）などが形成されている。

シリンダ部１１には、マスタシリンダ用の第一シリンダ穴１１ａと、ストロークシミュレータ用の第二シリンダ穴１１ｂ（いずれも図２の（ｂ）に破線で図示）とが形成されている。両シリンダ穴１１ａ，１１ｂは、いずれも有底円筒状であり、車体固定部１２に開口するとともに、配管接続部１５に向けて延在している。第一シリンダ穴１１ａには、マスタシリンダ１（図１参照）を構成する部品（第一ピストン１ａ、第二ピストン１ｂ、第一リターンスプリング１ｃおよび第二リターンスプリング１ｄ（図１参照））が挿入され、第二シリンダ穴１１ｂには、ストロークシミュレータ２を構成する部品（シミュレータピストン２ａおよび第一、第二リターンスプリング２ｂ，２ｃ（図１参照））が挿入される。

車体固定部１２は、トーボード（図示せず）などの車体側固定部位に固定される。車体固定部１２は、基体１０の後面部に形成されており、フランジ状を呈している。車体固定部１２の周縁部（シリンダ部１１から張り出した部分）には、図示しないボルト挿通孔が形成され、ボルト１２ａが固定されている。

図２の（ｂ）に示すように、リザーバ取付部１３は、リザーバ３の取付座となる部位であり、基体１０の上面部に２つ（一方のみ図示）形成されている。リザーバ取付部１３には、リザーバユニオンポートが設けられている。なお、リザーバ３は、基体１０の上面に突設された図示しない連結部を介して基体１０に固定されている。
リザーバユニオンポートは、円筒状を呈しており、その底面から第一シリンダ穴１１ａに向かって延びる孔を介して第一シリンダ穴１１ａと連通している。リザーバユニオンポートには、リザーバ３の下部に突設された図示しない給液口が接続され、リザーバユニオンポートの上端には、リザーバ３の容器本体が載置される。

基体１０の側面には、ハウジング取付部１４が設けられている。ハウジング取付部１４は、ハウジング２０の取付座となる部位である。ハウジング取付部１４は、フランジ状を呈している。ハウジング取付部１４の上端部および下端部には、図示しない雌ネジが形成されており、この雌ネジに、図２の（ａ）に示すように、取付ネジ１６を螺合させることで、ハウジング２０がハウジング取付部１４（基体１０の側面）に固定されるようになっている。

図示は省略するが、ハウジング取付部１４には、三つの弁装着穴と二つのセンサ装着穴とが形成されている。三つの弁装着穴には、常開型遮断弁４，５および常閉型遮断弁６（図１参照）が組み付けられ、二つのセンサ装着穴には、圧力センサ７，８（図１参照）が組み付けられる。

配管接続部１５は、管取付座となる部位であり、図２の（ａ）に示すように、基体１０の前面部に形成されている。配管接続部１５には、図２の（ｂ）に示すように、二つの出力ポート１５ａ，１５ｂと、二つの入力ポート１５ｃ，１５ｄが形成されている。出力ポート１５ａ，１５ｂには、液圧制御装置Ａ３（図１参照）に至る管材Ｈａ，Ｈｂ（図１参照）が接続され、入力ポート１５ｃ，１５ｄには、モータシリンダ装置Ａ２（図１参照）に至る管材Ｈｃ，Ｈｄ（図１参照）が接続される。

ハウジング２０は、ハウジング取付部１４に組み付けられた部品（常開型遮断弁４，５、常閉型遮断弁６および圧力センサ７，８、図１参照、以下同じ）を液密に覆うハウジング本体２１と、ハウジング本体２１の開口２１ａ（図３参照）に装着される蓋部材３０とを有している。
ハウジング本体２１は、図３に示すように、フランジ部２２と、フランジ部２２に立設された周壁部２３と、周壁部２３の周壁面から突設されたコネクタ部としての２つのコネクタ２４，２５と、を有している。

ハウジング本体２１の周壁部２３の内側には、図示は省略するが、常開型遮断弁４，５（図１参照）および常閉型遮断弁６（図１参照）を駆動するための電磁コイルが収容されているほか、電磁コイルや圧力センサ７，８（図１参照）に至るバスバーなどが収容されている。また、フランジ部２２は、ハウジング取付部１４（図２の（ｂ）参照、以下同じ）に圧着される部位である。フランジ部２２は、取付ネジ部としてのボス部２２ａ〜２２ｄに連続するようにして、ハウジング本体２１の外側へ張り出すように形成されている。

各ボス部２２ａ〜２２ｄは、ハウジング取付部１４の雌ネジの位置に合わせてハウジング本体２１の四隅に設けられている。各ボス部２２ａ〜２２ｄには、金属製のカラーが埋設されており、その内側に、挿通孔として機能するネジ挿通孔２７（ネジ孔）が形成されている。ネジ挿通孔２７には、締結部材としての取付ネジ１６（図２の（ａ）参照、以下同じ）がそれぞれ挿通される。基体１０（図２の（ａ）参照）のハウジング取付部１４にハウジング２０を固着する際には、各取付ネジ１６を均等に締め付けることによって行うことができる。

（ストロークシミュレータの構成）
以上のように構成されるマスタシリンダ装置Ａ１（図１参照）に組み込まれるストロークシミュレータ２は、本実施形態において図４に示すように、基体１０（図２の（ａ）参照）に形成される本体部２２０ａに構成要素が組み込まれて構成される。
本実施形態に係るストロークシミュレータ２は、図４に示すように、分岐液圧路９ｅ（図１参照）に常閉型遮断弁６（図１参照）を介して接続される液導ポート２２０ｂと、略円筒形状の第二シリンダ穴１１ｂを形成するシリンダ部２００と、このシリンダ部２００内を進退自在に変位可能（摺動可能）なシミュレータピストン２ａと、第一弾性係数Ｋ₁（ばね定数）を有するコイル状の第一リターンスプリング（第一の弾性部材）２ｂと、第一弾性係数Ｋ₁よりも大きい第二弾性係数Ｋ_２（ばね定数）を有するコイル状の第二リターンスプリング（第二の弾性部材）２ｃとを備える。第二シリンダ穴１１ｂは、液導ポート２２０ｂを介して分岐液圧路９ｅに連通している。そして、常時閉弁している常閉型遮断弁６（図１参照）の弁体が開位置に切り替えられた場合に、液導ポート２２０ｂを介してブレーキ液第二シリンダ穴１１ｂに出入りする。

シリンダ部２００は、シミュレータピストン２ａの退避方向（図４中の左方向、以下、この方向を“後”と定義する）の側に配設される第一のシリンダ２０１と、シミュレータピストン２ａの進出方向（図４中の右方向、以下、この方向を“前”と定義する）の側に配設される第二のシリンダ２０２とを、同軸上に連通させて構成されている。また、シミュレータピストン２ａは第一のシリンダ２０１内を前後方向に変位（摺動）するように構成されている。そして、第一のシリンダ２０１の円周状の内径は、第二のシリンダ２０２の円周状の内径よりも小さく形成されている。
なお、シリンダ部２００（第一のシリンダ２０１、第二のシリンダ２０２）にはブレーキ液が充満している。

第一のシリンダ２０１の内壁には環状溝２０１ａが形成されている。この環状溝２０１ａには、例えばシリコーンゴム製のカップシール２０１ｂが嵌装され、第一のシリンダ２０１の内壁とシミュレータピストン２ａとの間に形成される間隙を封じている。これにより、カップシール２０１ｂが発揮する液密性によって、第二シリンダ穴１１ｂが液導ポート２２０ｂ側と第二のシリンダ２０２とに区画され、液導ポート２２０ｂを介して第二シリンダ穴１１ｂに流入するブレーキ液がカップシール２０１ｂよりも前側（第二のシリンダ２０２側）に漏出しないようになっている。そして、この構成によって液導ポート２２０ｂから流入するブレーキ液の液圧をシミュレータピストン２ａの押圧に効果的に作用させることができる。なお、カップシール２０１ｂに代えてＯリングを用いてもよい。

図５に示すように、シミュレータピストン２ａは、鍛造により形成された筒部２５０と、底板部２６０とを備えており、有底筒状に形成されている。筒部２５０は円筒形状を呈している。筒部２５０の内周表面は、表面加工が施されておらず、未加工の鍛造面にて構成されている。筒部２５０の外周径は、第一のシリンダ２０１（図４参照）の内周径より僅かに小さくなっている。筒部２５０の外周表面には切削加工および研磨加工が施され、外径寸法精度および外形形状精度を高めるとともに、表面粗さを滑らかにしている。これによって、筒部２５０の外周表面は、第一のシリンダ２０１の内周面に対して摺動する摺動面となり、シミュレータピストン２ａが第一のシリンダ２０１内を前後方向に摺動することとなる。筒部２５０には、貫通孔２５１が複数形成されている。貫通孔２５１は、円周方向に所定角度ピッチで形成されている。貫通孔２５１は、打ち抜きによって形成されている。なお、貫通孔２５１は、ドリル加工によって形成してもよい。シミュレータピストン２ａは、貫通孔２５１が液導ポート２２０ｂの近傍に位置するように配置され、液導ポート２２０ｂ（図４参照）から第一のシリンダ２０１に取り込まれたブレーキ液が貫通孔２５１を流通して筒部２５０の内部（肉抜き部）に流れ込むように構成されている。この肉抜き部は、シミュレータピストン２ａの軽量化に寄与するとともに、ブレーキ液の畜液量を増やす機能を有する。

底板部２６０は、筒部２５０の前側（第二のシリンダ２０２（図４参照）側）に一体形成されている。底板部２６０の内側表面は、表面加工が施されておらず、未加工の鍛造面にて構成されている。底板部２６０の内側には、内側表面の中央が凹んだ内側凹部２６１が形成されている。内側凹部２６１は、鍛造型に内側凹部用の凸部を形成することで、シミュレータピストン２ａの鍛造時に、底板部２６０と同時に形成される。内側凹部２６１は、深くなるほど縮径するテーパ面を備えた形状を呈している。内側凹部２６１の表面も未加工の鍛造面にて構成されている。

底板部２６０の外側表面は、表面加工が施されておらず、未加工の鍛造面にて構成されている。底板部２６０の外側表面の中央には、突出部２７１が形成されている。突出部２７１の外周面と先端面も、表面加工が施されておらず、未加工の鍛造面にて構成されている。突出部２７１の先端面と底板部２６０の周縁部の外側表面とで段差が形成されている。底板部２６０の周縁部の外側表面は、ばね受け面２７０を構成している。ばね受け面２７０は、第一のばね座部材２２２（図４参照）を介して第一リターンスプリング２ｂを受ける部分である。突出部２７１には、第一のばね座部材２２２の円筒部２２２ｄ（図４参照）が外嵌される。第一のばね座部材２２２のフランジ部２２２ａは、ばね受け面２７０に当接する。突出部２７１の外周径は、円筒部２２２ｄの内周径より僅かに小さくなっている。突出部２７１の先端部の外周面は、先端側が縮径するテーパ状に形成されて、誘い形状となっている。テーパ面２７２の先端側には縮径した同一径で延在する縮径部２７３が位置している。このテーパ面２７２によって、シミュレータピストン２ａと第一のばね座部材２２２を組み付ける際に、第一のばね座部材２２２がシミュレータピストン２ａの中心側にガイドされる。

突出部２７１の先端には、外側凹部２７４が形成されている。外側凹部２７４は、鍛造型に外側凹部用の凸部を形成することで、シミュレータピストン２ａの鍛造時に、突出部２７１と同時に形成される。外側凹部２７４は、深くなるほど縮径するテーパ面を備えた形状を呈している。外側凹部２７４と内側凹部２６１は、同軸状に形成されている。外側凹部２７４と内側凹部２６１は、略同等の深さになっている。外側凹部２７４の表面も未加工の鍛造面にて構成されている。

筒部２５０の内周表面と、底板部２６０の内側表面と、ばね受け面２７０、突出部２７１の外周表面および先端面とは、未加工の鍛造面にて構成されており、筒部２５０の外周表面よりも表面粗さが粗くなっている。これは、筒部２５０の内周表面と底板部２６０の内側表面は、ブレーキ液に接するだけの面であるので、滑らかな面を必要としない点と、ばね受け面２７０の表面は、第一のばね座部材２２２が固定される面であるので、滑らかな面を必要としない点に着目して、未加工としている。

図４に示すように、第一のばね座部材２２２は前側が閉塞した有底の円筒部２２２ｄを有して形成され、略カップ状を呈している。第一のばね座部材２２２は円筒部２２２ｄの開口が底板部２６０で閉塞された状態でシミュレータピストン２ａに固着される。この第一のばね座部材２２２は、中央部分が肉抜きされたドーナツ円板形状のフランジ部２２２ａと、このフランジ部２２２ａの内周部分から前側に立ち上がる側壁部２２２ｂと、この側壁部２２２ｂの頂部を覆う頂壁部２２２ｃとを備える。そして、フランジ部２２２ａの前端側は第一リターンスプリング２ｂの後端側を受け止める。
なお、符号２２２ｄ１は、円筒部２２２ｄを貫通する貫通孔である。貫通孔２２２ｄ１は、円筒部２２２ｄの内側に溜まる不要な空気やブレーキ液を排出するために形成される。

第一のばね座部材２２２に対向する前側には、有底の円筒部２２４ｄを有する第二のばね座部材２２４が配設されている。第二のばね座部材２２４は、第一リターンスプリング２ｂと第二リターンスプリング２ｃを連結する連結部材であり、中央部分が肉抜きされたドーナツ円板形状のフランジ部２２４ａと、このフランジ部２２４ａの内周部分から前側に立ち上がる側壁部２２４ｂと、この側壁部２２４ｂの頂部を覆う頂壁部２２４ｃとを備える。フランジ部２２４ａの前端側は第二リターンスプリング２ｃの後端側を受け止める。また、第二のばね座部材２２４の側壁部２２４ｂおよび頂壁部２２４ｃによって有底の円筒部２２４ｄが形成され、第一リターンスプリング２ｂが円筒部２２４ｄの内側に収納される。つまり、頂壁部２２４ｃは円筒部２２４ｄの閉塞した一端を形成する。

このように本実施形態では、第一リターンスプリング２ｂと第二リターンスプリング２ｃが連結部材である第二のばね座部材２２４を介して直列に配置される。そして、第一リターンスプリング２ｂ、第二リターンスプリング２ｃおよび第二のばね座部材２２４を含んで反力発生手段を構成する。

第二のばね座部材２２４のサイズは、第一のばね座部材２２２のサイズと比べて全体的に大きく形成されている。具体的に第一のばね座部材２２２の円筒部２２２ｄの外径は、第二のばね座部材２２４の円筒部２２４ｄの内径より小さく形成され、第一のばね座部材２２２の円筒部２２２ｄが第一リターンスプリング２ｂの内側に入り込むように形成されている。そして、第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃの後端側は、第一リターンスプリング２ｂの前端側を受け止める。

第一のばね座部材２２２のうち頂壁部２２２ｃの前端側には、第三の弾性部材として機能するゴムブッシュ２２６が設けられている。ゴムブッシュ２２６は、第一リターンスプリング２ｂの内側に収納されている。これにより、限りあるスペースを有効に活用するとともに、第一リターンスプリング２ｂに対してゴムブッシュ２２６を並列に配設することができる。

また、第一のばね座部材２２２のフランジ部２２２ａの前端側と、第二のばね座部材２２４のフランジ部２２４ａの後端側との間には、第一の区間ｌ_１が設定されている。一方、第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃの側に移動して前側の端部（第二端部２２６ｃ２）が頂壁部２２４ｃに当接した状態のゴムブッシュ２２６の後側の端部（第一端部２２６ｃ１）と、第一のばね座部材２２２の頂壁部２２２ｃの間には、第三の区間ｌ_３が設定されている。第一の区間ｌ_１は、第三の区間ｌ_３と比べて大きく設定されている。これにより、第一の区間ｌ_１から第三の区間ｌ_３を差し引いた第二の区間ｌ_２において、第一リターンスプリング２ｂの弾性圧縮に加えて、ゴムブッシュ２２６が潰れて弾性圧縮するように構成される。このように第一〜第三の区間が設定されることによって、ゴムブッシュ２２６は、シミュレータピストン２ａに付与される反力が第一リターンスプリング２ｂで発生する反力（第一反力Ｆ１）から第二リターンスプリング２ｃで発生する反力（第二反力Ｆ２）に切り替わる切替点で滑らかに切り替わるように好適な反力（第三反力Ｆ３）を発生する。

この構成によると、運転者によるブレーキペダルＰ（図１参照）の踏み込み操作によって、第一のばね座部材２２２は、第二のばね座部材２２４に対して第一の区間ｌ_１に相当する長さだけ進出方向に移動（変位）し、第一リターンスプリング２ｂは、第一の区間ｌ_１に相当する長さだけ弾性変形（弾性圧縮）する。つまり、第一リターンスプリング２ｂは、第一の区間ｌ_１に相当する長さを所定の規定量として弾性変形するように構成される。
この第一の区間ｌ_１、第二の区間ｌ_２、および第三の区間ｌ_３は、例えば、車両用ブレーキシステムＡ（図１参照）に要求される操作フィーリング等に基づいてストロークシミュレータ２の設計値として適宜決定される値とすればよい。

また、ブレーキペダルＰ（図１参照）が踏み込み操作されない状態のとき、第二リターンスプリング２ｃが自然長よりΔＳｔ２だけ弾性圧縮された状態であると、このときの第二リターンスプリング２ｃには、「第二弾性係数Ｋ_２×ΔＳｔ２」に相当する第二反力Ｆ２が発生している。さらに、運転者によるブレーキペダルＰの踏み込み操作によって、第一のばね座部材２２２のフランジ部２２２ａの前端側が第二のばね座部材２２４のフランジ部２２４ａの後端側に当接するまで第一のばね座部材２２２が進出方向に変位（摺動）したとき、つまり、所定の規定量だけ第一リターンスプリング２ｂが弾性変形（弾性圧縮）したときに第一リターンスプリング２ｂが自然長よりΔＳｔ１だけ弾性圧縮された状態であると、第一リターンスプリング２ｂには、「第一弾性係数Ｋ_１×ΔＳｔ１」に相当する第一反力Ｆ１が発生する。
したがって、「第一弾性係数Ｋ_１×ΔＳｔ１」に相当する第一反力Ｆ１が、「第二弾性係数Ｋ_２×ΔＳｔ２」に相当する第二反力Ｆ２より小さくなるように、第一弾性係数Ｋ_１と第二弾性係数Ｋ_２が設定されれば、先に第一リターンスプリング２ｂが所定の規定量だけ弾性変形（弾性圧縮）し、その後で第二リターンスプリング２ｃが弾性変形（弾性圧縮）を開始する構成とすることができる。

ゴムブッシュ２２６は、運転者によるブレーキペダルＰ（図１参照）の踏み込み操作に応じて第一リターンスプリング２ｂが弾性圧縮されて第一のばね座部材２２２の頂壁部２２２ｃと第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃの間隔がゴムブッシュ２２６の軸方向の自然長より短くなるのにともなって軸方向に弾性圧縮する。そして、弾性係数（第三弾性係数Ｋ_３）に応じて第三反力Ｆ３を発生する。

第二のばね座部材２２４に対向する前側には、第二リターンスプリング２ｃの内側に進入するように取り付けられる係止部材２２８が配設されている。係止部材２２８は前側が径方向に広がってフランジ部２２８ａが形成され、フランジ部２２８ａが第二のシリンダ２０２に嵌入されて固定される。また、フランジ部２２８ａの周囲には係合溝２２８ｂが形成され、係合溝２２８ｂに取り付けられる環状のシール部材２２８ｃがフランジ部２２８ａと第二のシリンダ２０２の間を液密に封じる。この構成によって、シリンダ部２００（第二のシリンダ２０２）に充満するブレーキ液がフランジ部２２８ａと第二のシリンダ２０２の間から漏出することが防止される。
また、フランジ部２２８ａは後端側で第二リターンスプリング２ｃの前端側を受止める。

第二のシリンダ２０２の前端側には、係止環２２５が嵌装される環状溝２２５ａが第二のシリンダ２０２の内側を周回するように形成される。そして、係止部材２２８はフランジ部２２８ａの前端側が環状溝２２５ａよりも後端側になるように配置され、環状溝２２５ａに嵌装される係止環２２５によって前方向（進出方向）への移動が規制される。この構成によって、係止部材２２８が第二のシリンダ２０２から抜け落ちることが防止される。さらに、係止部材２２８は、フランジ部２２８ａの後端側から第二リターンスプリング２ｃによって前方向に付勢されてフランジ部２２８ａの前端側が係止環２２５に押し付けられて固定される。

第一、第二のばね座部材２２２，２２４の頂壁部２２２ｃ，２２４ｃのそれぞれには、その中央部分に通孔２２２ｅ，２２４ｅが開設されている。また、ゴムブッシュ２２６は、円柱形状の中空部２２６ｂを有する筒状の本体部２２６ｃにより実質的に形成されている。通孔２２２ｅ，２２４ｅおよび、ゴムブッシュ２２６の中空部２２６ｂのそれぞれを貫通するようにロッド部材２２１が設けられている。
本実施形態において通孔２２４ｅの径は通孔２２２ｅの径より小さい。また、ロッド部材２２１は、後端側が通孔２２２ｅおよびゴムブッシュ２２６の中空部２２６ｂを挿通する程度に外径が大きく、前端側は通孔２２４ｅを挿通する程度に外径が小さくなって段付形状を呈する。そして、ロッド部材２２１の後端側は、第一のばね座部材２２２の頂壁部２２２ｃの後端側において通孔２２２ｅより拡径して抜け止めを構成している。一方、ロッド部材２２１の前端側の端部は通孔２２４ｅより前側で拡径して抜け止めを構成している。
ロッド部材２２１の前端側の抜け止めは、例えば、通孔２２４ｅを後側から挿通したロッド部材２２１の前端側をカシメ等で拡径して容易に形成できる。

また、係止部材２２８の頂部２２８ｄは第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃと対向しており、シミュレータピストン２ａの進出方向への変位（摺動）を規定するストッパとなる。シミュレータピストン２ａの進出方向（前方向）への変位（摺動）にともなって進出方向に移動する第二のばね座部材２２４は、頂壁部２２４ｃが係止部材２２８の頂部２２８ｄに当接するまで移動する。
つまり、第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃが係止部材２２８の頂部２２８ｄに当接するまでシミュレータピストン２ａが変位（摺動）可能に構成される。
したがって、頂壁部２２４ｃが頂部２２８ｄに当接したときのシミュレータピストン２ａの変位が、シミュレータピストン２ａの進出方向の最大変位となる。
なお、頂部２２８ｄには、第二のばね座部材２２４の頂壁部２２４ｃから突出するロッド部材２２１の端部を収容する凹部が形成される。
また、係止部材２２８の前側が軽量化のために適宜肉抜きされる構成としてもよい。

このように、第二リターンスプリング２ｃの前端側は係止部材２２８を介してストロークシミュレータ２の本体部２２０ａで当接支持され、その後端側は第二のばね座部材２２４のフランジ部２２４ａで当接支持される。また、第一リターンスプリング２ｂの前端側は第二のばね座部材２２４の円筒部２２４ｄの内側で頂壁部２２４ｃで当接支持され、その後端側は第一のばね座部材２２２のフランジ部２２２ａで当接支持される。そして、第一のばね座部材２２２がシミュレータピストン２ａの前端壁（底板部２６０）に固着される。その結果、シミュレータピストン２ａは、第一及び第二リターンスプリング２ｂ、２ｃによって後方向（退避方向）に付勢される。

第一および第二リターンスプリング２ｂ、２ｃは力学的に直列に接続されている。第一および第二弾性係数Ｋ₁，Ｋ_２は、ブレーキペダルＰ（図１参照）の踏み込み初期時にシミュレータピストン２ａに付与される反力（ブレーキ反力）の増加勾配を小さくし、踏み込み後期時にシミュレータピストン２ａに付与される反力の増加勾配を大きくするように設定される。これは、ブレーキペダルＰの踏み込み操作量に対するブレーキ反力を、ブレーキ液で作動する従来型のブレーキシステムにおけるブレーキ反力と同等とすることにより、従来型のブレーキシステムが搭載されているのか、または、バイ・ワイヤ式のブレーキシステムが搭載されているのかを運転者に意識させないという設計思想に基づく。

以上のように作動するストロークシミュレータ２において、本実施形態に係るシミュレータピストン２ａによれば、筒部２５０と底板部２６０とを備えたことによって、その内部に中空部（肉抜き）が形成され、シミュレータピストン２ａの軽量化を達成できる。さらに、中空部にブレーキ液を収容できるので、ブレーキ液の畜液量を増やすことができる。

また、鍛造により筒部２５０および底板部２６０を形成しているので、容易に中空部を備えたシミュレータピストン２ａを形成することができる。これによって、棒材を切削加工して中空部を形成する場合と比較して施工手間およびコストを大幅に低減することができる。

さらに、表面精度が比較的低くても良い筒部２５０の内周表面、底板部２６０の内側表面、および外側表面（ばね受け面２７０などの表面）は未加工の鍛造面のままとし、加工が必要な摺動面（筒部２５０の外周表面）のみを切削加工することで、加工工数を最小限に抑えることができる。

一方、筒部２５０の外周表面は、カップシール２０１ｂの内周面に摺設するが、筒部２５０の外周表面が、滑らかに表面加工されているので、カップシール２０１ｂの摩耗を防ぐことができる。

突出部２７１の先端部は、先端側が縮径するテーパ状に形成されているので、鍛造しやすく、また、ストロークシミュレータ２の組立て作業が容易になる。具体的には、ストロークシミュレータ２を組立てる際には、本体部２２０ａのシリンダ部２００の開口部が上側になるように設置して、シリンダ部２００にシミュレータピストン２ａ、第一のばね座部材２２２・・・を順次挿入して組み付けるが、突出部２７１の先端部のテーパ面２７２によって、第一のばね座部材２２２がシミュレータピストン２ａの中心側にガイドされるので、容易且つ正確に位置決めが行われる。

また、底板部２６０の内側に内側凹部２６１が形成されるとともに、突出部２７１の先端に外側凹部２７４が形成されていることによって、シミュレータピストン２ａのさらなる軽量化を達成できる。

また、シミュレータピストン２ａは鍛造により形成されているので、鍛造型に内側および外側凹部用の凸部を設けるだけで内側凹部２６１および外側凹部２７４が容易に形成される。さらに、底板部２６０の両面に内側凹部２６１と外側凹部２７４を、略同等の深さでバランスよく形成したことによって、金属が鍛造型に把持されやすく鍛造しやすくなる。内側凹部２６１および外側凹部２７４は、テーパ面を備えた形状となっているので金属材料が回り込みやすく、鍛造しやすくなる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、突出部２７１、内側凹部２６１や外側凹部２７４の形状は前記実施形態に形状に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

２ストロークシミュレータ
２ａシミュレータピストン
２５０筒部
２６０底板部
２６１内側凹部
２７０ばね受け面
２７１突出部
２７４外側凹部

Claims

ストロークシミュレータに用いられるシミュレータピストンにおいて、
筒部および底板部を備えた有底筒状の鍛造物にて構成されており、
前記筒部の内周表面並びに前記底板部の内側表面および外側表面は、鍛造面にて構成され、
前記筒部の外周表面からなる摺動面は、切削加工面にて構成されており、
前記底板部の外側表面の中央には、表面が鍛造面である突出部が形成され、
前記突出部の先端部は、先端側が縮径するテーパ状に形成されている
ことを特徴とするシミュレータピストン。
前記突出部の先端に、外側凹部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシミュレータピストン。
前記底板部の内側に、内側凹部が形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシミュレータピストン。
ストロークシミュレータに用いられるシミュレータピストンの製造方法において、
筒部および底板部を備え、前記底板部の外側表面の中央には先端側が縮径するテーパ状を呈する突出部が形成された有底筒体を鍛造により形成し、
前記筒部の外周表面を切削加工して摺動面を形成し、
前記筒部の内周表面並びに前記底板部の内側表面および前記突出部を含む外側表面は、鍛造面のまま残す
ことを特徴とするシミュレータピストンの製造方法。