行程模拟器和包括行程模拟器的制动操作装置的制作方法

1.本发明涉及根据制动操作部件的操作赋予反作用力的行程模拟器和具备该行程模拟器的制动操作装置。


背景技术：

2.专利文献1所记载的行程模拟器因与由驾驶员操作的制动操作部件连结的操作杆(以下，仅简称为杆)的移动而工作，包括与杆连结的可移动部件、伴随着可移动部件的移动而容积变化的容积变化室、以及设置于容积变化室的螺旋弹簧。在容积变化室容纳工作液，并且连接电磁阀，从而能够通过电磁阀的控制调整制动操作部件的行程与反作用力的关系。
3.专利文献1：日本特开平11
‑
115724号


技术实现要素：

4.本发明的课题在于实现行程模拟器的改善，例如在于容易增大触底时的制动操作力。
5.本发明所涉及的行程模拟器是因与由驾驶员操作的制动操作部件连结的杆的移动而工作的行程模拟器，包括能够伴随着与杆连结的可移动部件的移动而产生弹力的至少一个弹性部件，并且至少一个弹性部件中的一个以上为作为橡胶状的部件的橡胶状部件。在本行程模拟器中，通过伴随着杆的移动的橡胶状部件的弹性变形而赋予反作用力。橡胶状部件的刚性(弹簧常数)通常大于螺旋弹簧的弹簧常数。另外，橡胶状部件与螺旋弹簧相比，容易增大刚性。因此，通过使行程模拟器为具有一个以上的橡胶状部件的结构，与不包括作为弹性部件的橡胶状部件而包括螺旋弹簧的行程模拟器相比，能够容易增大触底时的制动操作力(是指施加于制动操作部件的操作力)。
附图说明
6.图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的制动操作装置的图。在本制动操作装置中包括本发明的一个实施方式所涉及的行程模拟器。
7.图2是上述行程模拟器的剖视图。
8.图3是作为上述行程模拟器的结构元件的橡胶状部件的主视图。
9.图4是上述行程模拟器的分解立体图。
10.图5是示意性地表示上述行程模拟器的工作的图。(a)是制动操作力为第1设定值以下的状态。(b)是制动操作力大于第1设定值且为第2设定值以下的状态。(c)是制动操作力大于第2设定值且为第3设定值以下的状态。(d)是制动操作力大于第3设定值的状态。
11.图6是示意性地表示在上述行程模拟器中行程与制动操作力的关系的图。
12.图7是示意性地表示在上述行程模拟器中上述行程与制动操作力的关系的图。
13.图8是能够应用于上述行程模拟器的与上述橡胶状态部件不同的橡胶状部件的主
视图。
14.附图标记说明
15.10
…
行程模拟器；12
…
制动踏板；14
…
操作杆；21
…
可移动部件；22
…
活塞；26
…
螺旋弹簧；28
…
橡胶部件；40
…
主体部；42、44
…
凸部；50
…
橡胶部件；60
…
主体部；62、64
…
凸部；66、68
…
倾斜部。
具体实施方式
16.以下，基于附图对本发明的一个实施方式所涉及的车辆用行程模拟器详细地进行说明。本行程模拟器适合于线控式的液压制动系统、包括电动制动器的电动制动系统等。另外，本行程模拟器是本发明的一个实施方式所涉及的制动操作装置的结构元件。
17.【实施例1】
18.如图1所示，行程模拟器10伴随着与作为制动操作部件的制动踏板12连结的操作杆(以下，简称为杆)14的移动而工作。行程模拟器10伴随着杆14的移动而对制动踏板12赋予反作用力。反作用力与作为施加于制动踏板12的操作力的制动操作力对应。在本实施例中，包括制动踏板12和行程模拟器10而构成制动操作装置16。
19.在行程模拟器中存在湿式和干式。对于湿式的行程模拟器而言，通过向行程模拟器的主体供给工作液来使可移动部件移动，例如存在设置于主缸的下游侧的情况等。对于干式的行程模拟器而言，不向行程模拟器的主体供给工作液而使可移动部件移动，例如存在与制动操作部件连结设置的情况等。
20.本发明所涉及的行程模拟器10是干式的，如图2～4所示，包括壳体20、可移动地嵌合于壳体20的可移动部件21、设置于可移动部件21的前方的容积变化室24、以串联的方式设置于容积变化室24的作为多个弹性部件的螺旋弹簧26以及作为橡胶状部件的橡胶部件28等。在容积变化室24，可以容纳有工作液，也可以没有容纳工作液。
21.壳体20在长边方向上延伸，以长边方向在车辆的前后方向上延伸的姿势保持于未图示的车身。
22.可移动部件21与杆14连结，在本实施例中，包括小径部14s和作为大径部的活塞22。活塞22大体形成圆筒状，并以底部位于后方且开口部位于前方的姿势配设。另外，杆14贯通壳体20的盖32，并且贯通活塞22的底部22b的中央部来向前方突出。杆14的前部为直径比轴向中间部小的小径部14s，小径部14s贯通活塞22的中央部，台阶部14b与活塞22的底部22b的外侧面(也能够称为后端面)22c抵接。这样，将活塞22与杆14连结为能够一体地前进。另外，小径部14s的前端面14f与活塞22的开口部的圆环状的前端面22f相比位于向前方离开距离d1的位置。
23.螺旋弹簧26和橡胶部件28沿着壳体20的长边方向以串联的方式设置。橡胶部件28与螺旋弹簧26相比位于前方。
24.如图3所示，橡胶部件28形成带台阶的圆筒状，形成具备大径的主体部40、和设置于主体部40的两侧的中央部的小径的凸部42、44的形状。另外，主体部40与凸部42、44的连接部形成圆弧形状，将它们平滑地连接。在本实施例中，凸部42是后侧凸部，凸部44是前侧凸部。
25.橡胶部件28在凸部44保持于壳体20的底部45，但在可移动部件21位于后退端的情
况下，在主体部40的前端面40a与壳体20的底部45的后端面45a之间设置缝隙(距离d2)。
26.垫圈30是大体圆环板状的部件，在将凸部42嵌合于中央的孔部30h的状态下无缝隙地安装于橡胶部件28。即，当在垫圈30的前端面30a与主体部40的后端面40b之间没有缝隙的状态下，垫圈30安装于橡胶部件28。另外，在本实施例中，垫圈30的后端面30b和凸部42的后端面42f在前后方向(长边方向)上几乎处于相同的位置。此外，螺旋弹簧26设置于活塞22的内侧底面22h与垫圈30的后端面30b之间。
27.在如以上那样构成的行程模拟器10中，在制动踏板12处于后退端位置且可移动部件21处于后退端位置的情况下，小径部14s的前端面14f与橡胶部件28的凸部42的后端面42f之间的距离d3比活塞22的前端面22f与垫圈30的后端面30b之间的距离d4短(d3＜d4)。
28.若踩踏操作制动踏板12，则杆14前进，从而使可移动部件21前进。伴随于此，使螺旋弹簧26与橡胶部件28的至少一方弹性变形，将与其相应的弹力作为反作用力施加于制动踏板12。
29.以下，对行程模拟器10的工作详细地进行说明。
30.如图5的(a)所示，在以第1设定值fa以下的操作力f(≤fa)操作了制动踏板12的情况下，将制动操作力f经由活塞22施加于螺旋弹簧26，并且将螺旋弹簧26的弹力经由垫圈30施加于橡胶部件28。能够使螺旋弹簧26弹性变形，并且使橡胶部件28弹性变形。螺旋弹簧26和橡胶部件28串联，因此在将螺旋弹簧26的弹簧常数(n/mm)设为ks、并将橡胶部件28的将螺旋弹簧26的弹力施加于主体部40的情况下的弹簧常数(刚性)设为ka的情况下，行程模拟器整体的弹簧常数k(a)能够如下式那样表示。
31.1/k(a)＝1/ks 1/ka
···
(1)
32.主体部40的前端面40a远离壳体20的底部45的后端面45a，因此橡胶部件28比较容易弹性变形。因此，弹簧常数ka比较小。
33.另外，图5的(a)所示的情况下的制动操作力与行程的关系(以下，存在称为感觉特性的情况)成为图6的线m的与区域a对应的部分。
34.如图5的(b)所示，在以比第1设定值fa大且为第2设定值fb以下的操作力f(fa＜f≤fb)操作了制动踏板12的情况下，将制动操作力f经由活塞22施加于螺旋弹簧26，并且经由小径部14s施加于橡胶部件28。另外，也向橡胶部件28施加螺旋弹簧26的弹力。在橡胶部件28，与凸部42对置的凸部44支承于壳体20的底部45，因此橡胶部件28不易因经由小径部14s施加的力而弹性变形。因此，该情况下的橡胶部件28的弹簧常数(刚性)kb比图5的(a)所示的情况下的弹簧常数ka大。该情况下的行程模拟器整体的弹簧常数k(b)能够如下式那样表示。图5的(b)所示的情况下的感觉特性成为与图6的线m的区域b对应的部分。
35.1/k(b)＝1/ks 1/kb
···
(2)
36.通过对(1)式、(2)式变形整理，可知弹簧常数k(b)大于弹簧常数k(a)。显而易见，k(b)＞k(a)可根据图6所示的线m的区域a、区域b中的斜率的变化得出。此外，在图6中，为了明确地表示弹簧常数的变化，将线m的斜率的变化记载得比实际大。
37.如图5的(c)所示，在以比第2设定值fb大且为第3设定值fc以下的操作力f(fb＜f≤fc)操作了制动踏板12的情况下，活塞22的前端面22f与垫圈30抵接。垫圈30是刚体，因此活塞22与垫圈30一体地移动。经由小径部14s和活塞22向橡胶部件28施加制动操作力f。另外，在活塞22的内侧底面22h与垫圈30的后端面30b之间在使其弹性变形的状态下保持螺旋
弹簧26，从而将螺旋弹簧26的长度保持恒定。因此，该情况下的行程模拟器整体的弹簧常数k(c)由橡胶部件28的弹簧常数kc决定。图5的(c)所示的情况下的感觉特性成为与图6的线m的区域c对应的部分。
38.k(c)＝kc
···
(3)
39.可以认为橡胶部件28的弹簧常数kc与弹簧常数kb几乎相同。因此，通过对(2)、(3)式进行变形整理，可知弹簧常数k(c)大于弹簧常数k(b)。显而易见，k(c)＞k(b)可根据图6所示的线m的区域b、区域c的斜率的变化得出。
40.如图5的(d)所示，在以比第3设定值fc大的操作力f(＞fc)操作了制动踏板12的情况下，与图5的(c)所示的情况相同，行程模拟器整体的弹簧常数k(d)由橡胶部件28的弹簧常数kd决定。图5的(d)所示的情况下的感觉特性成为图6的线m的与区域d对应的部分。
41.k(d)＝kd
···
(4)
42.在橡胶部件28，主体部40的前端面40a与壳体20的底部45的后端面45a抵接，并被支承。因此，橡胶部件28与图5的(c)的情况相比不易弹性变形，弹簧常数kd大于弹簧常数kc。因此，行程模拟器的弹簧常数k(d)大于弹簧常数k(c)。显而易见，该关系可根据图6所示的线m的区域c、区域d中的倾斜的变化得出。
43.如以上那样，第1设定值fa是杆14的前端面14f与橡胶部件28的凸部42的后端面42f抵接的情况下的制动操作力的大小。第2设定值fb是活塞22的前端面22f与垫圈30的后端面30b抵接的情况下的制动操作力的大小。第3设定值fc是橡胶部件28的主体部40的前端面40a与底部45的后端面45a抵接的情况下的制动操作力的大小。按照第1设定值fa、第2设定值fb、第3设定值fc的顺序变大(fa＜fb＜fc)。
44.此外，也能够考虑壳体20、底部45的弹簧常数等来取得行程模拟器10的弹簧常数。
45.这样，在本实施例所涉及的行程模拟器设置作为弹性部件的橡胶部件28，因此能够容易增大触底时的制动操作力。
46.另外，一般来说，与螺旋弹簧相比，橡胶状部件比较廉价。因此，通过在行程模拟器10中代替螺旋弹簧而设置橡胶部件28，能够使行程模拟器10变得廉价。
47.并且，通过将橡胶部件28形成为带台阶形状，能够多级地切换行程模拟器10的弹簧常数。通过切换橡胶部件28与壳体20的抵接状态，也能够多级地切换弹簧常数。假如在不包括橡胶部件而具备螺旋弹簧的行程模拟器中切换弹簧常数的情况下，需要设置多个螺旋弹簧。相对于此，若在行程模拟器设置橡胶部件28，则通过橡胶部件28的设计等，能够不增加部件件数就多级地切换弹簧常数。
48.另外，在本行程模拟器10中，螺旋弹簧26和橡胶部件28以串联的方式在橡胶部件28位于比螺旋弹簧26靠前方的位置的状态下设置。因此，如图5、6所示，能够将行程模拟器10的弹簧常数在施加于制动踏板12的操作力较小的区域中设定得较小，并在较大的区域中设定得较大。在制动踏板12的操作初期获得较轻的感觉，在操作后半部分获得较硬的感觉，从而能够获得良好的操作感觉。
49.并且，在图6所示的感觉特性(是指制动踏板12的行程与制动操作力的关系。)中，能够根据螺旋弹簧26的设计、盖32的设计减小p(制动踏板12启动所需的制动操作力)。例如，通过使螺旋弹簧26为设定载荷较小的部件、减小盖32与杆14的滑动阻力，能够减小操作力p。通过使油浸入于盖32、除去作为盖32的结构元件的密封部件等，能够减小滑动阻力。此
外，当未在容积变化室24容纳工作液的情况下，无需盖32的密封部件。另外，也能够除去盖本身。
50.另外，通过减小螺旋弹簧26的弹簧常数k1，能够容易地增大图6的区域a中的线m的倾斜、即弹簧常数ka的倒数(1/ka)。螺旋弹簧26的弹簧常数根据螺旋弹簧26的设计(直径、卷数的设计)等决定。例如，通过增大螺旋弹簧26的直径、增大卷数、减小线径等，能够减小弹簧常数。
51.并且，如图7所示，在本行程模拟器10中，用虚线表示制动操作力在增加后减少的情况下的感觉特性，用实线表示包括以串联的方式设置的两个螺旋弹簧在内的行程模拟器中的感觉特性。本行程模拟器10包括以串联的方式设置的螺旋弹簧26和橡胶部件28(或者，橡胶状部件50)，因此能够减小磁滞h(h1＜h2)。通过使橡胶状部件变硬，能够减小橡胶状部件的磁滞。换言之，通过以串联的方式设置螺旋弹簧26和橡胶部件28，能够增大橡胶部件28的刚性，由此，能够减小磁滞。
52.另一方面，公知并不一定磁滞变为0就好，具有某种程度的大小的感觉会更好。通常，设计为制动操作力为f0的情况下的磁滞的大小接近目标值。在本行程模拟器10中，根据橡胶部件28的设计，调整磁滞的大小，与基于螺旋弹簧的设计的情况相比，基于橡胶部件的设计的情况下的磁滞的调整更容易。
53.此外，橡胶部件能够形成图8所示的形状。图8所示的橡胶部件50在主体部60与凸部62、64之间设置倾斜部66、68。通过设置倾斜部66、68，例如，能够使感觉特性如图6的虚线n表示的那样。与用线m表示的感觉特性相比，能够抑制斜率的变化，从而能够获得良好的感觉特性。
54.另外，橡胶部件的形状不受限制，例如，通过以与螺旋弹簧串联的方式设置圆筒状的橡胶部件，都能够减小操作初期的弹簧常数，并增大操作后期的弹簧常数，并且与以串联的方式设置有两个螺旋弹簧的情况相比，能够容易地增大触底时的操作力。
55.并且，在上述实施例中，在行程模拟器设置了两个弹性部件，但也能够设置3个以上，也能够使其中的两个以上为橡胶部件。另外，可移动部件21、壳体20的形状等能够适当地设计、变更等，另外，本发明能够基于本领域技术人员的知识以实施了各种变更、改进的形态实施。
56.【可请求保护的发明】
57.(1)一种行程模拟器，通过由驾驶员操作的制动操作部件的操作而工作，其中，上述行程模拟器包括：壳体；可移动部件，可相对移动地保持于上述壳体，并与上述制动操作部件连结；容积变化室，设置于上述壳体的上述可移动部件的前方；以及多个弹性部件，设置于上述容积变化室，并能够伴随着上述可移动部件的移动而产生弹力，并且上述多个弹性部件中的一个以上是作为橡胶状的部件的橡胶状部件。
58.橡胶状部件由包含合成橡胶、天然橡胶等的材料制造而成，从而能够具备橡胶状的弹性特性。也能够将橡胶状部件称为弹性体。
59.在容积变化室中，可以容纳有工作液，也可以没有容纳工作液。
60.(2)根据(1)项所述的行程模拟器，其中，上述多个弹性部件中的一个以上是螺旋弹簧。
61.(3)根据(2)项所述的行程模拟器，其中，上述一个以上的橡胶状部件位于比上述
一个以上的螺旋弹簧靠前方的位置。
62.(4)根据(2)项或(3)项所述的行程模拟器，其中，上述多个弹性部件是两个弹性部件，上述两个弹性部件包括一个上述橡胶状部件和一个上述螺旋弹簧，上述橡胶状部件和上述螺旋弹簧以串联的方式配设为上述橡胶状部件位于比上述螺旋弹簧靠前方的位置。
63.(5)根据(4)项所述的行程模拟器，其中，在上述可移动部件的移动量较小的情况下，主要使上述螺旋弹簧弹性变形，在上述可移动部件的移动量较大的情况下，主要使上述橡胶状部件弹性变形。
64.一般来说，橡胶状部件的刚性大于螺旋弹簧的弹簧常数。另外，通过橡胶状部件的设计容易制作刚性较大的部件。因此，当以在可移动部件的移动量较大的情况下主要使橡胶状部件弹性变形的方式设计了行程模拟器的情况下，能够获得良好的感觉特性，并且能够容易增大触底时的制动操作部件的操作力。
65.(6)根据(2)～(5)项中任一项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件的弹簧常数大于上述螺旋弹簧的弹簧常数。橡胶状部件的弹簧常数(n/mm)也能够称为刚性。
66.(7)根据(1)～(6)项中任一项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件包括主体部和设置于该主体部的前端面的前侧凸部，在上述前侧凸部支承于上述壳体。
67.在可移动部件的后退端位置，在橡胶状部件，主体部的前端面处于远离壳体的状态。在该状态下，主体部的前端面的远离壳体的部分容易弹性变形。另一方面，前侧凸部与壳体对置并且被支承，因此前侧凸部不易弹性变形。此外，在橡胶状部件，也能够还在后端面设置作为凸部的后侧凸部。
68.(8)根据(7)项所述的行程模拟器，其中，
69.在上述可移动部件的后退端位置，上述主体部处于远离上述壳体的状态。
70.若可移动部件的移动量变大，则主体部的前端面与壳体抵接。在主体部的前端面与壳体抵接的状态下，橡胶状部件不易弹性变形。
71.(9)根据(7)项或(8)项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件包括设置于上述主体部与上述前侧凸部之间的倾斜部。
72.(10)根据(7)项或者(8)项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件包括设置于上述主体部与上述前侧凸部的连接部的圆弧部。
73.(11)根据(1)～(10)项中任一项所述的行程模拟器，其中，上述可移动部件具备大径部和小径部，形成上述小径部的前端面与上述大径部的前端面的任意一方形成比另一方向前方突出的形状。
74.例如，大径部与小径部的任意一方能够比另一方先与橡胶状部件抵接。由此，能够多级地切换行程模拟器的弹簧常数。
75.(12)根据(11)项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件包括主体部和作为设置于该主体部的后端面的凸部的后侧凸部，上述小径部与上述橡胶状部件的上述后侧凸部对置，上述大径部隔着板状部件与上述橡胶状部件的上述主体部对置。
76.(13)根据(1)～(12)项中任一项所述的行程模拟器，其中，上述橡胶状部件形成具有主体部和至少一个凸部的带台阶形状。
77.(14)一种制动操作装置，其中，上述制动操作装置包括：制动操作部件，由驾驶员操作；和上述(1)～(13)项中任一项所述的行程模拟器，通过上述制动操作部件的操作而工作。