JP2003137083A - 液圧制御弁およびそれを用いた車両制動装置 - Google Patents
液圧制御弁およびそれを用いた車両制動装置Info
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Abstract
る減圧や加圧を行える信頼性に優れ、構造も簡素な液圧
制御装置とそれを用いた車両制動装置を提供する。 【解決手段】 スプール弁32をブレーキ操作力に応じ
た位置に動かして出力ポート31bと排出ポート31
c、出力ポート31bと入力ポート31aの接続の切替
えと弁部35、36の開度調整を行い、出力ポートの液
圧をブレーキ操作力に応じた値に制御する液圧制御弁3
に圧力室33とオフセットスプリング34を付加し、調
圧弁5で調圧した一定圧P1 を圧力室33に導入し、そ
の圧力室33の液圧をバルブ7でP1 〜0の範囲に低下
させて電子制御による減圧を行い、また、バルブ12を
開き、圧力室をP1 〜Pmax の範囲に昇圧させて電子制
御による加圧を行うようにした。
Description
る電子制御の介入を液圧回路の切替え無しで行える液圧
制御装置とそれを用いた車両制動装置に関する。
てよく知られたものの中に、ブレーキ・バイ・ワイヤー
方式の装置がある。
回路構成(1系統の回路のみを図示)にしてあり、ブレ
ーキペダル51が踏込まれたときにマスタシリンダ52
から車輪ブレーキ53に至る流路54を切替弁55で遮
断する。そして、動力駆動のポンプを備えた液圧源56
から液圧制御弁57と切替弁58経由でブレーキ液圧を
車輪ブレーキ53に流す。図示の液圧制御弁57は、液
圧源56からのブレーキ液圧をスプール弁で励磁電流に
比例した値に調圧して出力する。図中59はリザーバで
ある。この方式の制御弁は、加圧弁と液圧弁を組合わせ
た液圧制御弁に比べて緻密な液圧制御が行えるものとし
て知られている。これを用いたブレーキ・バイ・ワイヤ
ー方式の制動装置は、例えば、特許第2757862号
公報などに開示されている。
制動装置は、電子制御介入の自由度が高く、運転者の意
志に基づく制動は勿論、BA(ブレーキアシスト)制御
や、運転者がブレーキペダルを操作していないときにE
CU(電子制御装置)60が減速や車体姿勢制御の必要
性を判断して行うASC(アクティブスタビリティコン
トロール)などの自動ブレーキ、電気自動車やハイブリ
ッドカーなどで実施される回生協調ブレーキ制御など、
多彩な制御が行える。
動装置は、ブレーキペダル51が操作されたときにそれ
をブレーキスイッチなどで検出して切替弁55を閉弁さ
せ、別系の液圧源56からのブレーキ液圧を液圧制御弁
57でECU60からの指令に応じた値に制御して車輪
ブレーキに供給する。
断を圧力センサ61a、61b等からのセンサ情報に基
づいて行い、故障発生時に切替弁55を開いてマスタシ
リンダ52で加圧したブレーキ液を車輪ブレーキ53に
供給する。
て行う従来の装置は、信頼性に劣る。センサからの情報
が誤っていると、誤った情報に基づく制御がなされ、液
圧源56につながる系が失陥したときに切替弁55を開
く操作がなされずブレーキがかからないと云う事態など
が起こり得る。
を行う回路が余分に必要になり、コストも高くなる。
かつ信頼性の高い液圧制御装置とそれを用いた車両制動
装置を提供することを課題としている。
め、この発明においては、ブレーキ操作力を受けるスプ
ール弁の前進変位により、そのスプール弁と排出ポート
との間の弁部が閉じて車輪ブレーキにつなぐ出力ポート
が排出ポートから切り離され、スプール弁の更なる前進
変位によりスプール弁と入力ポートとの間の弁部が開い
て液圧源につなぐ入力ポートが出力ポートと連通し、か
つ、前記各弁部の開度がスプール弁の変位量に応じて調
整され、スプール弁が受けるブレーキ操作力とつり合う
ブレーキ液圧を出力する液圧制御装置に、スプール弁を
戻り方向に付勢するオフセットスプリングと、外部から
の導入液圧をスプール弁に前進方向に作用させる圧力室
を付加して構成される液圧制御装置を提供する。
御装置の入力ポートにつなぐ液圧源と、この液圧源から
ほぼ一定圧P1 を導入して前記圧力室に供給する調圧弁
と、その調圧弁と圧力室との間の流路を開閉する加圧制
御用第1バルブと、圧力室とリザーバ間の流路を開閉す
る減圧制御用バルブとを備え、前記圧力室に臨むスプー
ル弁の受圧部面積a、オフセットスプリングの力F、調
圧弁による調圧値P1 が、a・P1 <Fの関係式が成立
するように設定された車両制動装置を提供する。
力室に至る流路を設け、その流路に、加圧制御用第2バ
ルブを更に設けてBA制御や自動ブレーキを可能ならし
めた車両制動装置も併せて提供する。
バルブと減圧制御用バルブの少なくとも一方を電気的圧
力制御が可能なバルブで構成すると好ましい。調圧弁
と、加圧制御用第1バルブとの間にリリーフ弁を設ける
のも好ましい。
スプリングと、ブレーキペダルの操作力をスプール弁に
伝達する圧縮スプリングを設けたり、車輪ブレーキと液
圧制御装置との間に、液圧の伝達を行うフェールセーフ
用ピストンを介在したり、車輪ブレーキを2系統に分け
て第1系統の車輪ブレーキを液圧制御装置の出力ポート
に連通させ、さらに、ブレーキ操作力を受ける第1ピス
トンと第1ピストンの前方にスプリングを介して配した
第2ピストンとで両ピストン間のブレーキ液を加圧し、
第1ピストン、スプリング、第2ピストン経由でブレー
キ操作力を液圧制御装置のスプール弁に伝えるマスタシ
リンダと、第1系統が正常なときには第1系統の液圧で
閉弁してマスタシリンダから第2系統の車輪ブレーキに
至る流路を遮断し、内蔵ピストン経由で第1系統の液圧
を第2系統の車輪ブレーキに伝えるコピーバルブを付加
し、第1系統失陥時にコピーバルブの開弁状態が維持さ
れてマスタシリンダで加圧したブレーキ液が第2系統の
車輪ブレーキに流れるようにしたりしておくのも好まし
い。
は、この発明の液圧制御装置の圧力室を調圧弁によって
調圧されたP1 の液圧に保持してオフセットスプリング
力Fとつり合っているため、ブレーキペダル等のブレー
キ操作部材からスプール弁に操作力を加えた際、そのス
プール弁を有する液圧制御装置は、液圧源から供給され
る液圧をブレーキ操作力に応じた値(これは人力で発生
させ得る液圧よりも大きい)に調圧して出力し、従っ
て、通常ブレーキ時には運転者の意志に基づく制動がな
される。
御時には、運転者が通常ブレーキと同様にスプール弁に
操作力を加えるが、このときには、加圧制御用第1バル
ブと減圧制御用バルブがECUからの指令で駆動されて
前記圧力室に導入されている液圧をP1 〜0の範囲で低
下させ、ブレーキ力を弱める。
は、加圧制御用第2バルブと減圧制御用バルブがECU
からの指令で駆動され、圧力室内の液圧がP1 〜Pmax
(液圧源で発生させ得る最大液圧)の範囲に制御され
る。この液圧でスプール弁に前進方向の力が加わり、液
圧源からのブレーキ液圧がブレーキ操作部材からの入力
も含むスプール駆動力に応じた値に調圧されて車輪ブレ
ーキに供給される。
ブレーキと電子制御による減圧、加圧がなされるので、
ECUによる故障判断を制御に利用する必要が無く、セ
ンサ情報が誤っていても運転者の意志が確実に制動に反
映されて装置の信頼性が高まる。
作用、効果は次項で述べる。
を示す。この制動装置は、ブレーキ操作部材(図のそれ
はブレーキペダル1)と、そのブレーキペダル1から入
力ロッド2を介して操作力を受ける液圧制御装置3と、
動力駆動のポンプ4a及び蓄圧器4bを備える液圧源4
と、その液圧源4につなぐ調圧弁5と、加圧制御用第1
バルブ6と、減圧制御用バルブ7(以下ではこれ等を単
にバルブと称する場合がある)と、車輪ブレーキ8及び
リザーバ9を組合わせて構成されている。
力ポート31b、排出ポート31c、調圧ポート31d
を有する筐体31内にスプール弁32を組込み、さら
に、スプール弁32の先端に形成した大径部の後部側端
面を受圧面として調圧ポート31dから導入した液圧を
スプール弁32に作用させる圧力室33と、スプール弁
32を戻り方向に付勢するオフセットスプリング34を
設けて成る。オフセットスプリング34の力F、調圧弁
5による調圧値P1 、圧力室33に臨むスプール弁32
の受圧部面積aは、a・P1 <Fの関係式が成立するよ
うに定められている。a・P1 とFの差、即ち、上式を
a・P1 +α=Fとして表わしたときのαは、ブレーキ
操作力を減殺する力となるので、極力小さくしておくの
が望ましい。
が液圧源4に、出力ポート31bが車輪ブレーキ8に、
排出ポート31cがリザーバ9に、調圧ポート31dが
バルブ6経由で調圧弁5に各々接続され、さらに、調圧
ポート31dがバルブ7経由でリザーバ9に接続され
る。
り、そのスプール弁32が初期位置(図示の位置)にあ
るときには、出力ポート31bが連絡路32aを介して
排出ポート31cに連通する。また、スプール弁32が
前進するとその弁の肩部と排出ポートのエッジとの間に
形成される弁部35が閉じて出力ポート31bが排出ポ
ート31cから切り離され、スプール弁32の更なる前
進変位により今度は、スプール弁の肩部と入力ポートの
エッジとの間に形成される弁部36が開き、出力ポート
31bが入力ポート31aに連通する。
量に応じてその開度が調整され、これにより、液圧源4
からの液圧がスプール駆動力に応じた値に制御されて車
輪ブレーキ8に供給される。
て出力する。図7はその調圧弁5の一例である。図示の
調圧弁5は、異径調圧ピストン5aとそのピストンによ
って作動させる弁部5bを有する。調圧ピストン5aは
応圧ピストンであり、大径部の背面を液室5cに、前面
を大気室5d(この部屋は大気開放又は大気圧のリザー
バ9につながれる)に各々臨ませ、小径部を大気室5d
と連絡室5eとの間の隔壁に液密かつスライド自在に挿
通したこの調圧ピストン5aが、液圧源から入力ポート
5f、連絡室5e、ピストン内の連絡路を通って液室5
cに導入された液圧を大径部の背面に受け、液圧による
ピストン推力がスプリング5gによる設定圧を上回った
ときにスプリング5gを圧縮して動いて弁部5bを閉弁
させる。その弁部5bが閉じたときに連絡室5e内に封
じ込められる液圧はほぼ一定しており、その液圧が出口
ポート5hから図1のバルブ6に向けて流れる。
力室33との間の流路10を開閉する。図示のバルブ6
は、流路を単に開閉するだけでなく、励磁電流に応じた
圧力制御が行える(これをリニアバルブと云う)。
採用している。なお、バルブ6は常開(ノーマルオープ
ン)型のもの、バルブ7は常閉(ノーマルクローズ)型
のものが望ましい。
圧弁5で調圧した液圧P1 (例えば2MPa)を、圧力
室33に導入しておき、通常ブレーキ時はこの状態でブ
レーキペダル1を踏む。その踏込みによりスプール弁3
2が液圧源4からの液圧を踏力に応じた値に制御し、そ
の制御された液圧が車輪ブレーキ8に出力される。
御を行うときには、ECU(図示せず)からの指令に基
づくバルブ6とバルブ7の電磁力制御により圧力室33
内の液圧をP1 〜0の範囲で制御する。
は圧力室33に臨むスプール弁の受圧部面積)の力と打
ち消し合っていたオフセットスプリング力Fが踏力によ
るスプール駆動力を減らす働きをするので、通常ブレー
キ時よりも液圧によるブレーキ力が弱まる。
7は、スプール弁に設けた連絡路32bを介して常時出
力ポート31bに連通させている。こうすると、部屋3
7に導入される液圧によってスプール弁32に戻し力が
作用し、それを利用してブレーキペダル1に踏力に応じ
た操作反力を加えることができる。なお、例示の制御装
置3はスプール弁の後端が臨む部屋38は連絡路31e
経由で常時リザーバ9に連通させるようにしている。
は圧力制御機能の無い一般的な開閉弁(オン・オフ弁)
を用いてもよい。バルブ6、7が共にオン・オフ弁であ
ると圧力室33の液圧を緻密にコントロールできないの
で、少なくとも一方(好ましくはバルブ7)はリニアバ
ルブを使用するのがよい。
車両制動装置は、液圧源4から圧力室33に至る流路1
1を設けてその流路11に加圧制御用第2バルブ12
(図のそれはリニアバルブ)を設けており、その点が図
1の装置と異なる。
バルブ12を開くと液圧源4からの液圧が圧力室33に
導入される。圧力室33内の液圧はバルブ12の開度を
調整して所望圧に昇圧させる。また、必要ならバルブ7
を開き、その開度を調整して降圧を行う。それにより圧
力室33内の液圧をP1 〜Pmax の範囲で制御でき、そ
の液圧で運転者が行うブレーキ操作を助勢したり(BA
制御)、ブレーキペダル1が操作されていないときにス
プール32を駆動して自動ブレーキをかけたりすること
ができる。
バルブ駆動状況を表1にまとめた。
す。図の実線Sは通常ブレーキでの液圧、点線は圧力室
33の液圧を0にした制御での液圧を示す。圧力室33
内の液圧をP1 〜Pmax の範囲で調整すると線Sよりも
上側領域での加圧制御が行え、また、圧力室33内の液
圧を0〜P1 の範囲で制御すると線Sよりも下側領域
(右下りハッチング入れ部)での減圧制御が行える。減
圧制御での減圧幅aはオフセットスプリング34の力に
よって決まる。その減圧幅aが減圧のリミットとなるた
め、電子制御の異常などにより際限なく圧力が低下し、
ノーブレーキ等の危険な事態におち入ることがない。
13を付加した第3実施形態である。リリーフ弁13は
調圧弁5とバルブ6間の流路に設けてあり、調圧弁5か
らその弁の故障等によってP1 を越える液圧が出力され
たときにこのリリーフ弁13が余剰圧をリザーバ9に逃
がして圧力室33内の異常昇圧を防止し、運転者の意図
しないブレーキがかからないようにする。
に対して操作反力を加えるスプリング14と、ブレーキ
ペダル1の操作力をスプール弁32に伝達するスプリン
グ15を付加したものである(第4実施形態)。この装
置は、ブレーキペダル1のいわゆる板踏み感が無くな
り、操作フィーリングが良くなる。スプリング15は入
力ロッド2の途中を切り離してそこに介在しているが、
入力ロッド2とスプール弁32との間などに配置するこ
ともできる。
ーフ用ピストン16を付加したものである(第5実施形
態)。この装置は、車輪ブレーキ8を2系統に分け、各
系統の車輪ブレーキと液圧制御装置3との間にそれぞれ
液圧の伝達を行うフェールセーフ用ピストン16を介在
している。この構造は、どちらか一方の系統の車輪ブレ
ーキに漏液等が生じたときに他方の系統が保護されて生
き残り、車両の安全性が高まる。フェールセーフ用ピス
トン16は、勿論各車輪ブレーキ毎に設けることもでき
る。
ンダ17とコピーバルブ18を付加した第6実施形態で
ある。この装置は、車輪ブレーキを2系統に分けて第1
系統の車輪ブレーキ8aを液圧制御装置3の出力ポート
31bに連通させ、第2系統の車輪ブレーキ8bをコピ
ーバルブ18経由で液圧制御装置3とマスタシリンダ1
7に接続している。
してブレーキペダル1から操作力を受ける第1ピストン
17aと、そのピストンの前方にスプリング17bを介
して配置する第2ピストン17cと、第2ピストンの復
帰スプリングを兼ねた操作反力発生用スプリング17d
を備えている。このマスタシリンダの第2ピストン17
cとスプール弁32との間に操作力を伝達するスプリン
グ15を介在し、第2ピストン17cの前面が臨む部屋
17eをリザーバ9に連通させ、第1ピストン17aと
第2ピストン17c間の液室17fを常時出力ポート1
7gに連通させ、第1ピストン17aが図示の原位置に
復元したときには液室17fがリザーバ9にも連通する
ようにしている。
けて第2系統の車輪ブレーキ8bに圧力を伝えるピスト
ン18aと、そのピストンの復帰スプリング18bと、
ピストン18aの移動初期に閉弁してマスタシリンダ1
7を第2系統の車輪ブレーキ8bから切り離す弁部18
cと、弁部の弁体をピストン18aに対して相対移動可
能に保持するスプリング18dを有している。
7を備えた図6の装置は、ブレーキペダル1が踏込まれ
ると、第1ピストン17a、スプリング17b、第2ピ
ストン17c、スプリング15経由で操作力が伝わって
スプール弁32が押し込まれ、その押し込みにより、入
力ポート31aが出力ポート31bと連通し、第1系統
の車輪ブレーキ8aに液圧源4から操作力に応じた液圧
が供給される。また、同時に、第1系統に流入した液圧
でコピーバルブ18の弁部18cが閉じ、コピーバルブ
内のブレーキ液がピストン18aに加圧されて第2系統
の車輪ブレーキ8bにも液圧が供給される。
液圧が供給されないときには、コピーバルブ18の弁部
18cが開いたままとなり、マスタシリンダ17で発生
した液圧、即ち、第1ピストン17aによって加圧され
た液室17f内のブレーキ液がコピーバルブ18経由で
第2系統の車輪ブレーキ8bに流れて、安全面で必要な
制動力が確保される。
置3の入力ポート31aが出力ポート31bと連通する
前に第1ピストン17aによる液室17fの加圧がなさ
れて加圧されたブレーキ液が車輪ブレーキ8bに大量に
流れると好ましくないので、初期のスプリング17bの
力がスプリング17dの力に比べて弱過ぎないように両
スプリングの力を設定する必要がある。
装置及びそれを用いた車両制動装置は、スプール弁を用
いて液圧源からの液圧をブレーキ操作力に応じた値に制
御する液圧制御弁に、相反する向きの力をスプール弁に
加える圧力室とオフセットスプリングを付加し、通常時
は調圧弁で調圧したP1 の液圧を圧力室に導入し、一
方、電子制御による減圧時は圧力室の液圧をP1 〜0の
範囲に制御し、また電子制御による加圧時は圧力室の液
圧をP1 〜Pmax の範囲に制御するようにして電子制御
介入時の液圧回路の切替えを無くしたので、ECUによ
る装置の故障判断を制御に取り入れる必要が無く、セン
サ情報が誤っていても運転者の意志が制動に反映され
る。加えて、減圧制御でのリミットを越えた圧力低下が
起こらず、信頼性が高まる。
型化、低コスト化も図れる。
ブとしてリニアバルブを用いたものは緻密な減圧制御が
行え、装置の高性能化が図れる。
間にリリーフ弁を設けたもの、車輪ブレーキと液圧制御
弁との間にフェールセーフ用ピストンを介在したもの、
第1系統失陥時に第2系統の車輪ブレーキにマスタシリ
ンダから液圧が供給されるようにしたものは、安全性や
信頼性がより高まる。
操作反力を加え、ペダルの操作力をスプリング経由でス
プール弁に伝達するものは、ペダルフィーリングも良く
なる。
の車両制動装置の回路図
図
動装置を簡素化して示す回路図
Claims (8)
- 【請求項1】 ブレーキ操作力を受けるスプール弁の前
進変位により、そのスプール弁と排出ポートとの間の弁
部が閉じて車輪ブレーキにつなぐ出力ポートが排出ポー
トから切り離され、スプール弁の更なる前進変位により
スプール弁と入力ポートとの間の弁部が開いて液圧源に
つなぐ入力ポートが出力ポートと連通し、かつ、前記各
弁部の開度がスプール弁の変位量に応じて調整され、ス
プール弁が受けるブレーキ操作力とつり合うブレーキ液
圧を出力する液圧制御装置に、スプール弁を戻り方向に
付勢するオフセットスプリングと、外部からの導入液圧
をスプール弁に前進方向に作用させる圧力室を付加して
構成される液圧制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の液圧制御装置と、その液
圧制御装置の入力ポートにつなぐ液圧源と、 この液圧源からほぼ一定圧P1 を導入して前記圧力室に
供給する調圧弁と、 その調圧弁と圧力室との間の流路を開閉する加圧制御用
第1バルブと、 圧力室とリザーバ間の流路を開閉する減圧制御用バルブ
とを備え、 前記圧力室に臨むスプール弁の受圧部面積a、オフセッ
トスプリングの力F、調圧弁による調圧値P1 が、a・
P1 <Fの関係式が成立するように設定された車両制動
装置。 - 【請求項3】 加圧制御用第1バルブと減圧制御用バル
ブの少なくとも一方を電気的圧力制御が可能なバルブで
構成した請求項2に記載の車両制動装置。 - 【請求項4】 前記液圧源から液圧制御装置の圧力室に
至る流路を設け、その流路に、加圧制御用第2バルブを
更に設けた請求項2又は3に記載の車両制動装置。 - 【請求項5】 前記調圧弁と、加圧制御用第1バルブと
の間にリリーフ弁を設けた請求項2〜4のいずれかに記
載の車両制動装置。 - 【請求項6】 ブレーキペダルに操作反力を加えるスプ
リングと、ブレーキペダルの操作力をスプール弁に伝達
する圧縮スプリングを設けた請求項2〜5のいずれかに
記載の車両制動装置。 - 【請求項7】 車輪ブレーキと液圧制御装置との間に、
液圧の伝達を行うフェールセーフ用ピストンを介在した
請求項2〜6のいずれかに記載の車両制動装置。 - 【請求項8】 車輪ブレーキを2系統に分けて第1系統
の車輪ブレーキを液圧制御装置の出力ポートに連通さ
せ、さらに、ブレーキ操作力を受ける第1ピストンと第
1ピストンの前方にスプリングを介して配置した第2ピ
ストンとで両ピストン間のブレーキ液を加圧し、第1ピ
ストン、スプリング、第2ピストン経由でブレーキ操作
力を液圧制御装置のスプール弁に伝えるマスタシリンダ
と、第1系統が正常なときには第1系統の液圧で閉弁し
てマスタシリンダから第2系統の車輪ブレーキに至る流
路を遮断し、内蔵ピストン経由で第1系統の液圧を第2
系統の車輪ブレーキに伝えるコピーバルブを付加し、第
1系統失陥時にコピーバルブの開弁状態が維持されてマ
スタシリンダで加圧したブレーキ液が第2系統の車輪ブ
レーキに流れるようにした請求項2〜6のいずれかに記
載の車両制動装置。
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