JP2006151180A - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェールセーフ時のブレーキ操作力を軽減する。
【解決手段】ブレーキバイワイヤを行う場合には、プッシュロッド５ａの前進を阻止すると共にプッシュロッド３ａの前進を許容することにより、ブレーキペダル１の一端部にペダル踏力が入力されたときに、中間部を支点に回動させて、他端部でプッシュロッド３ａを前進させる。一方、フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止する場合には、プッシュロッド３ａの前進を阻止すると共にプッシュロッド５ａの前進を許容することにより、ブレーキペダル１の一端部にペダル踏力が入力されたときに、他端部を支点に回動させて、中間部でプッシュロッド５ａを前進させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者のブレーキ操作に対して適度なストロークや反力を生成するストロークシミュレータを備えた車両用ブレーキ装置に関するものである。

一般に、油圧回路を用いたブレーキバイワイヤは、通常時には、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を遮断した状態でブレーキ操作に応じた液圧をポンプ等によってホイールシリンダへ伝達し、フェールセーフ時には、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を開放し、ブレーキ操作に応じた液圧をマスターシリンダからホイールシリンダへ伝達するように構成されている。

このようなブレーキバイワイヤでは、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を遮断したときに、運転者のブレーキ操作に対して適度なペダルストロークやペダル反力を生成するストロークシミュレータが備えられている（特許文献１参照）。
特開２０００−１４２３７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなブレーキバイワイヤでは、倍力装置（ブースタ）を備えていないので、フェールセーフ時には、ブレーキバイワイヤを行っているときよりも大きなペダル踏力が必要になってしまう。
そこで、本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、運転者のブレーキ操作に対して適度なストロークや反力を生成するストロークシミュレータを設ける場合、ブレーキバイワイヤのフェールセーフ時に、ブレーキ操作力を軽減できる車両用ブレーキ装置を提供することを課題にしている。

上記の課題を解決するために、本発明に係る車両用ブレーキ装置は、流体を供給可能なマスターシリンダと、弾性収縮可能なストロークシミュレータと、一端部に運転者のブレーキ操作を入力可能とし、他端部が回動可能な状態でストロークシミュレータに接続され、一端部及び他端部の中間部が回動可能な状態でマスターシリンダに接続されたブレーキ操作子とを備え、ブレーキ操作子の一端部に運転者のブレーキ操作が入力される際、マスターシリンダによる流体の供給を阻止すると共にストロークシミュレータの弾性収縮を許容することによりブレーキ操作子を一端部及び他端部の間にある中間部を支点に回動させる状態、又はストロークシミュレータの弾性収縮を阻止すると共にマスターシリンダによる流体の供給を許容することによりブレーキ操作子を他端部を支点に回動させる状態の何れかに切換えることを特徴とする。

すなわち、ブレーキ操作子が中間部を支点に回動する状態のときには、一端部に運転者のブレーキ操作が入力されると、ストロークシミュレータが弾性収縮することによって、運転者のブレーキ操作に対してストロークや反力が生成される。一方、ブレーキ操作子が他端部を支点に回動する状態のときには、一端部に運転者のブレーキ操作が入力されると、マスターシリンダが流体を供給する。

本発明に係る車両用ブレーキ装置によれば、一端部から中間部までの距離をＡとし、中間部から他端部までの距離をＢとすると、ブレーキ操作子が中間部を支点に回動する状態のときには、ブレーキ操作子の一端部が力点、中間部が支点、他端部が作用点となるので、支点から力点までの距離はＡとなり、支点から作用点までの距離はＢとなる。一方、ブレーキ操作子が他端部を支点に回動する状態のときには、ブレーキ操作子の一端部が力点、他端部が支点、中間部が作用点となるので、支点から力点までの距離は（Ａ＋Ｂ）となり、支点から作用点までの距離はＢとなる。

すなわち、ブレーキ操作子が中間部を支点に回動する状態から、他端部を支点に回動する状態に切換わると、支点と作用点の位置が入れ替わることで、支点から作用点までの距離はブレーキ操作子が中間部を支点に回動しているときと同一であるが、支点から力点までの距離はブレーキ操作子が中間部を支点に回動しているときよりも長くなる。
てこの原理によれば、支点から力点までの距離と支点から作用点までの距離との比が大きいほど作用点に働く力が大きくなる。

したがって、ブレーキ操作子が他端部を支点に回動する状態にすると、中間部を支点に回動する状態のときよりも、支点から力点までの距離と支点から作用点までの距離との比が大きくなることで、ストロークシミュレータを弾性収縮させるときよりも大きな力でマスターシリンダに流体を供給させることができる。すなわち、マスターシリンダで流体を供給する状態のとき（フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止したときに相当）には、ストロークシミュレータを弾性収縮させる状態のとき（ブレーキバイワイヤを行っているときに相当）よりもブレーキ操作力を軽減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の概略構成図である。一端部に運転者のブレーキ操作が入力されるブレーキペダル１（ブレーキ操作子）は、他端部がクレビス２を介してストロークシミュレータ３のプッシュロッド３ａに回動可能に枢支され、一端部及び他端部の間にある中間部がクレビス４を介してマスターシリンダ５のプッシュロッド５ａに回動可能に枢支されている。

したがって、ブレーキペダル１は、一端部に運転者のペダル踏力が入力される際、中間部のクレビス４を支点に回動するときには、他端部でプッシュロッド３ａを前進させる。一方、他端部のクレビス２を支点に回動するときには、中間部でプッシュロッド５ａを前進させる。
先ず、ストロークシミュレータ３は、底側でマスターシリンダ５のリザーバタンク５ｂと連通したシリンダ３ｂと、プッシュロッド３ａに連結されシリンダ３ｂ内を摺動可能なピストン３ｃと、シリンダ３ｂの底面とピストン３ｃとの間に介装されピストン３ｃを後退方向に付勢する圧縮バネ３ｄと、で構成されており、シリンダ３ｂの底側とピストン３ｃとで形成される区画にブレーキ液が充填されている。

また、ストロークシミュレータ３とリザーバタンク５ｂ（リザーバ）とを連通した流路３ｅには、ゲートバルブ６（第２の開閉弁）が介装されている。このゲートバルブ６は、２ポート２ポジション切換、スプリングオフセット式の電磁操作弁であって、非励磁のノーマル位置で流路を開放するように構成されている。なお、ゲートバルブ６は、流路の開閉を行うことができればよいので、励磁したオフセット位置で流路を開放するようにしてもよい。

上記の構成により、ストロークシミュレータ３は、ゲートバルブ６が開放されている状態でプッシュロッド３ａが前進するときに、圧縮バネ３ｄが圧縮されてブレーキ液がリザーバタンク５ｂに排出されることにより弾性収縮し、この状態から圧縮バネ３ｄが弾性力によって伸長するときに、プッシュロッド３ａを後退させ、ブレーキ液がリザーバタンク５ｂから吸引される。一方、ゲートバルブ６が閉鎖されているときには、ブレーキ液の排出が阻止されるため、プッシュロッド３ａの前進が阻止され不動状態となる。

そして、マスターシリンダ５は、プッシュロッド５ａの前進に伴って押圧されるときに、２系統の液圧を生成し供給可能なタンデム式のマスターシリンダで構成され、プライマリ側の液圧がリア左右のホイールシリンダ７ＲＬ・７ＲＲに供給され、セカンダリ側の液圧がフロント左右のホイールシリンダ７ＦＬ・７ＦＲに供給される。ここでは、ブレーキ系統を前後輪で分割する前後スプリット方式を採用しているが、勿論、前左と後右そして前右と後左で分割するダイアゴナルスプリット方式を採用してもよい。

各ホイールシリンダ７ＦＬ〜７ＲＲは、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧して制動力を発生させるディスクブレーキや、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧して制動力を発生させるドラムブレーキに内蔵されている。
プライマリ側の液圧系統では、マスターシリンダ５及びホイールシリンダ７ＲＬ・７ＲＲ間の流路を閉鎖可能なゲートバルブ８ｒ（第１の開閉弁）と、ゲートバルブ８ｒ及びホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）間の流路を閉鎖可能なインレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）と、インレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）及びホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）間とマスターシリンダ５のリザーバタンク５ｂとを連通した流路を開放可能なアウトレットバルブ１０ＲＬ（１０ＲＲ）と、アウトレットバルブ１０ＲＬ・１０ＲＲ及びリザーバタンク５ｂ間に吸入側を連通し、且つゲートバルブ８ｒ及びインレットバルブ９ＲＬ・９ＲＲ間に吐出側を連通したポンプ１１ｒと、を備えている。

ここで、ゲートバルブ８ｒ、インレットバルブ９ＲＬ・９ＲＲ、及びアウトレットバルブ１０ＲＬ・１０ＲＲは、夫々、２ポート２ポジション切換、スプリングオフセット式の電磁操作弁であって、ゲートバルブ８ｒ及びインレットバルブ９ＲＬ・９ＲＲは、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ１０ＲＬ・９ＲＲは、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成されている。なお、各バルブは、流路の開閉を行うことができればよいので、ゲートバルブ８ｒ及びインレットバルブ９ＲＬ・９ＲＲが、励磁したオフセット位置で流路を開放し、アウトレットバルブ１０ＲＬ・１０ＲＲが、励磁したオフセット位置で流路を閉鎖するようにしてもよい。

また、ポンプ１１ｒは、負荷圧力に係りなく略一定の吐出量を確保できる歯車ポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等、容積型のポンプで構成されている。
以上の構成により、インレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）、及びアウトレットバルブ１０ＲＬ（１０ＲＲ）を非励磁のノーマル位置にしたまま、ゲートバルブ８ｒを励磁して閉鎖すると共に、ポンプ１１ｒを駆動することで、リザーバタンク５ｂのブレーキ液を吸入し、その吐出圧によって、ホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）の液圧を増圧することができる。

また、アウトレットバルブ１０ＲＬ（１０ＲＲ）を非励磁のノーマル位置にしたまま、ゲートバルブ８ｒ及びインレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）を励磁して夫々を閉鎖することで、ホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）からリザーバタンク５ｂ及びポンプ１１ｒへの各流路を遮断し、ホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）の液圧を保持することができる。
さらに、アウトレットバルブ１０ＲＬ（１０ＲＲ）を励磁して開放すると共に、ゲートバルブ８ｒ及びインレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）を励磁して夫々を閉鎖することで、ホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）の液圧をリザーバタンク５ｂに開放して減圧することができる。

さらに、ゲートバルブ８ｒ、インレットバルブ９ＲＬ（９ＲＲ）、及びアウトレットバルブ１０ＲＬ（１０ＲＲ）の全てを非励磁のノーマル位置にすることで、マスターシリンダ５からの液圧がホイールシリンダ７ＲＬ（７ＲＲ）に供給され、通常ブレーキとなる。
なお、セカンダリ側の液圧系統でも、プライマリ側と同様のゲートバルブ８ｆ（第１の開閉弁）、インレットバルブ９ＦＬ・９ＦＲ、アウトレットバルブ１０ＦＬ・１０ＦＲ、及びポンプ１１ｆを備えており、各動作に関してもプライマリ側と同様であるため、その詳細説明は省略する。

したがって、ゲートバルブ８ｆ・８ｒが共に閉鎖されているときには、マスターシリンダ５からホイールシリンダ７ＦＬ〜ＲＲへの液圧供給が阻止される、つまり制動液圧の発生が阻止されるため、プッシュロッド５ａの前進が阻止され不動状態となる。
上記のゲートバルブ６、ゲートバルブ８ｆ・８ｒ、インレットバルブ９ＦＬ〜９ＲＲ、アウトレットバルブ１０ＦＬ〜１０ＲＲ、及びポンプ１１ｆ・１１ｒは、コントローラ１２によって駆動制御される。

コントローラ１２は、ブレーキバイワイヤを行う通常時には、ゲートバルブ８ｆ・８ｒを閉鎖することで、マスターシリンダ５によるホイールシリンダ７ＦＬ〜７ＲＲへの液圧の供給を阻止すると共に、ゲートバルブ６を開放することで、ストロークシミュレータ３の弾性収縮を許容する。これにより、ブレーキペダル１は、一端部に運転者のペダル踏力が入力されると、中間部のクレビス４を支点に回動し、他端部でプッシュロッド３ａを前進させてストロークシミュレータ３を押圧する。そして、コントローラ１２は、プッシュロッド３ａの前進量をストロークセンサ１３で検知し、運転者のペダル踏力に応じた制動力が発生するように、インレットバルブ９ＦＬ〜９ＲＲ、アウトレットバルブ１０ＦＬ〜１０ＲＲ、及びポンプ１１ｆ・１１ｒを駆動制御する。

一方、ポンプ故障等のフェールセーフ時には、ゲートバルブ６を閉鎖することで、ストロークシミュレータ３の弾性収縮を阻止すると共に、ゲートバルブ８ｆ・８ｒを開放することで、マスターシリンダ５によるホイールシリンダ７ＦＬ〜７ＲＲへの液圧供給を許容する。これにより、ブレーキペダル１は、一端部に運転者のペダル踏力が入力されると、他端部のクレビス２を支点に回動し、一端部及び他端部でプッシュロッド５ａを前進させてマスターシリンダ５を押圧する。その結果、液圧がマスターシリンダ５からホイールシリンダ７ＦＬ〜７ＲＲに供給され、運転者のペダル踏力に応じた制動力が発生する。
ここで、ゲートバルブ８ｆ・８ｒの閉鎖とゲートバルブ６の開放とを行うコントローラ１２の制御処理、並びにゲートバルブ６の閉鎖とゲートバルブ８ｆ・８ｒの開放とを行うコントローラ１２の制御処理が「切換え手段」に対応している。

次に、上記第１実施形態の動作や作用効果について説明する。
通常のブレーキバイワイヤを行っているときには、図２に示すように、ゲートバルブ８ｆ・８ｒ（８ｒは図示省略）が閉鎖されると共に、ゲートバルブ６が開放されるので、ブレーキペダル１の一端部が力点、中間部のクレビス４が支点、他端部のクレビス２が作用点となる。したがって、クレビス４からブレーキ操作が入力される一端部までの距離をＡとし、クレビス４からクレビス２までの距離をＢとすると、支点から力点までの距離はＡとなり、支点から作用点までの距離はＢとなる。

一方、フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止しているときには、図３に示すように、ゲートバルブ６が閉鎖されると共に、ゲートバルブ８ｆ・８ｒ（８ｒは図示省略）が開放されるので、ブレーキペダル１の一端部が力点、他端部のクレビス２が支点、中間部のクレビス４が作用点となる。したがって、支点から力点までの距離は（Ａ＋Ｂ）となり、支点から作用点までの距離はＢとなる。

すなわち、フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止すると、支点と作用点の位置が入れ替わることで、支点から作用点までの距離はブレーキバイワイヤを行っているときと同一であるが、支点から力点までの距離はブレーキバイワイヤを行っているときよりも長くなる。
てこの原理によれば、支点から力点までの距離と支点から作用点までの距離との比が大きいほど作用点に働く力が大きくなる。

したがって、フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止するときには、ブレーキバイワイヤを行っているときよりも、支点から力点までの距離と支点から作用点までの距離との比が大きくなることで、ストロークシミュレータ３を押圧するときよりも大きな力でマスターシリンダ５を押圧することができ、その分、ペダル踏力を軽減することができる。
また、コントローラ１２では、ゲートバルブ８ｆ・８ｒを閉鎖／開放することでマスターシリンダ５による流体圧の供給を阻止／許容すると共に、ゲートバルブ６を開放／閉鎖することでストロークシミュレータ３の弾性収縮を許容／阻止するように構成されているので、上記の効果を容易に得ることができる。

なお、上記の第１実施形態では、ストロークシミュレータ３の弾性収縮に伴って排出される流体を、マスターシリンダ５のリザーバタンク５ｂに流しているが、これに限定されるものではなく、別のリザーバへ排出するようにしてもよい。さらには、ストロークシミュレータ３に充填する流体には、気体を用いてもよく、この場合にはリザーバを省略することができる。

また、上記の第１実施形態では、ゲートバルブ６やゲートバルブ８ｆ・８ｒによる流路の開閉によって、マスターシリンダ５による液圧の発生やストロークシミュレータ３の弾性収縮を阻止したり許容したりしているが、これに限定されるものではなく、プッシュロッド５ａ・３ａを係止して不動状態にするストッパ機構によって、液圧供給や弾性収縮を阻止したり許容したりしてもよい。
また、上記の第１実施形態では、液圧を伝達媒体にしたハイドロリックブレーキを採用しているが、これに限定されるものではなく、圧縮空気を伝達媒体にしたエアブレーキを採用してもよい。

さらに、上記の第１実施形態では、流体圧を利用したブレーキバイワイヤを行っているが、これに限定されるものではない。ブレーキバイワイヤに関しては制動力制御を行うことができればよいので、電動アクチュエータを駆動制御することで、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧したり、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧したりする電動ブレーキや、回生モータブレーキ等、電子制御可能なエネルギー源を備えていれば、如何なるブレーキでもよい。
また、上記の第１実施形態では、ストロークセンサ１３で検出したブレーキ操作量に応じてブレーキバイワイヤを行っているが、これに限定されるものではなく、圧力センサで検出したペダル踏力に応じてブレーキバイワイヤを行うようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。
この第２実施形態では、図４に示すように、前述した第１実施形態において、ストロークシミュレータ３とゲートバルブ６との間に、逆止弁１４及び絞り弁１５を並列に介装したことを除いては、第１実施形態と同様の構成を有するので、第１実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

ここで、逆止弁１４は、リザーバタンク５ｂからストロークシミュレータ３へのブレーキ液の通過を防止する向きに配置されている。また、絞り弁１５は、ストロークシミュレータ３からリザーバタンク５ｂへ排出されるブレーキ液を、逆止弁１４の側にも廻りこませるためのものであり、逆止弁１４と絞り弁１５を通過する流量が同等になる程度に設定されている。
したがって、ブレーキバイワイヤを行う場合、ペダル踏込み時には、ブレーキ液が逆止弁１４及び絞り弁１５を通過するが、ペダル戻し時には、ブレーキ液が絞り弁１５だけを通過するように構成されている。これにより、ペダル踏込み時とペダル戻し時とで、ブレーキヒステリシスを演出することができ、ペダルフィーリングを向上できる。

なお、上記の第１及び第２実施形態では、ブレーキペダル１に対するストロークシミュレータ３の接続方向が、マスターシリンダ５の接続方向が相対するように配置されているが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、ブレーキペダル１に対するストロークシミュレータ３の接続方向を、マスターシリンダ５の接続方向と同じにしてもよい。要は、ブレーキペダル１の一端部にペダル踏力が入力されたときに、ブレーキペダル１がクレビス４を支点に回動し、他端部でストロークシミュレータ３を弾性収縮させることができればよい。
その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。

ブレーキシステムの概略構成図である。 ブレーキバイワイヤを行うときのブレーキペダルの動作を示す説明図である。 フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止したときのブレーキペダルの動作を示す説明図である。 ストロークシミュレータとリザーバタンクとの間に逆止弁と絞り弁を並列に介装した第２実施形態である。 ブレーキペダルに対するストロークシミュレータの接続方向を、マスターシリンダの接続方向と同一にした場合の実施例である。

符号の説明

１ ブレーキペダル（ブレーキ操作子）
２・４ クレビス
３ ストロークシミュレータ
３ａ プッシュロッド
３ｂ シリンダ
３ｃ ピストン
３ｄ 圧縮バネ
３ｅ 流路
５ マスターシリンダ
５ａ プッシュロッド
５ｂ リザーバタンク
６ ゲートバルブ（第２の開閉弁）
７ＦＬ〜７ＲＲ ホイールシリンダ
８ｆ・８ｒ ゲートバルブ（第１の開閉弁）
９ＦＬ〜９ＲＲ インレットバルブ
１０ＦＬ〜１０ＲＲ アウトレットバルブ
１１ｆ・１１ｒ ポンプ
１２ コントローラ
１３ ストロークセンサ
１４ 逆止弁
１５ 絞り弁

Claims (3)

1. 流体を供給可能なマスターシリンダと、
   弾性収縮可能なストロークシミュレータと、
   一端部に運転者のブレーキ操作を入力可能とし、他端部が回動可能な状態で前記ストロークシミュレータに接続され、一端部及び他端部の間にある中間部が回動可能な状態で前記マスターシリンダに接続されたブレーキ操作子と、
   前記マスターシリンダによる流体の供給を阻止すると共に前記ストロークシミュレータの弾性収縮を許容することにより前記ブレーキ操作子を中間部を支点に回動させる状態、又は前記ストロークシミュレータの弾性収縮を阻止すると共に前記マスターシリンダによる流体の供給を許容することにより前記ブレーキ操作子を他端部を支点に回動させる状態の何れかに切換える切換手段と、を備えることを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記マスターシリンダから供給される流体によって制動力を発生するホイールシリンダと、前記マスターシリンダ及び前記ホイールシリンダ間の流路を開閉可能な第１の開閉弁と、前記ストロークシミュレータに充填した流体を当該ストロークシミュレータの弾性収縮に伴って排出可能な流路と、該流路を開閉可能な第２の開閉弁とを備え、
   前記切換手段は、前記第１の開閉弁を閉鎖／開放することで前記マスターシリンダによる流体の供給を阻止／許容すると共に、前記第２の開閉弁を開放／閉鎖することで前記ストロークシミュレータの弾性収縮を許容／阻止するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記ストロークシミュレータと前記第２の開閉弁との間に並列に介装された逆止弁及び絞り弁を備え、前記逆止弁は、前記ストロークシミュレータへの流体の通過を防止する向きに配置されることを特徴とする請求項２に記載の車両用ブレーキ装置。

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