JP2007210350A - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキ・バイ・ワイヤ式の車両用ブレーキ装置において、マスタシリンダおよびストロークシミュレータ間に設けた反力許可弁の消費電力を削減する。
【解決手段】 電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒが作動可能な正常時に運転者がブレーキペダル１１を踏んで制動操作を行うと反力許可弁３０が励磁により開弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間を連通させるので、ストロークシミュレータ２５を作動させてブレーキペダル１１に擬似的な反力を発生させて運転者の違和感を防止しながら、電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒによる制動を行うことができる。この場合、運転者が制動操作を行わないときは反力許可弁３０が消磁して閉弁状態に維持されるので、反力許可弁３０が無駄に開弁するのを防止して消費電力を削減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者の制動操作を電気信号に変換し、この電気信号に基づいて電動制動装置が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させるブレーキ・バイ・ワイヤ式の車両用ブレーキ装置であって、特にブレーキペダルに擬似的な反力を付与させる反力発生手段を備えたものに関する。

運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、電動モータによりブレーキ液圧を発生する電動制動装置とを電磁弁を介して選択的にホイールシリンダに接続可能とし、通常時には運転者がブレーキペダルを踏む踏力を電気信号に変換し、この電気信号に基づいて電動制動装置が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させ、電源が失陥した異常時にはブレーキペダルに接続されたマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で直接ホイールシリンダを作動させるブレーキ・バイ・ワイヤ式の車両用ブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−２２４６５号公報

ところで、この種のブレーキ・バイ・ワイヤ式の車両用ブレーキ装置は、正常時にマスタシリンダおよびホイールシリンダ間の連通を第１開閉弁で遮断し、かつマスタシリンダおよびストロークシミュレータ間を第２開閉弁で連通させた状態で、電動制動装置が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させるとともに、異常時にマスタシリンダおよびホイールシリンダ間を第１開閉弁で連通させ、かつマスタシリンダおよびストロークシミュレータ間の連通を第２開閉弁で遮断した状態で、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させるようになっている。

前記第２開閉弁は、電源が失われる異常時に自動的に閉弁するように常閉型電磁弁で構成されているため、正常時にずっと第２開閉弁を開弁状態に維持するにはソレノイドを励磁し続ける必要があり、そのために第２開閉弁の消費電力が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ブレーキ・バイ・ワイヤ式の車両用ブレーキ装置において、マスタシリンダおよびストロークシミュレータ間に設けた開閉弁の消費電力を削減することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、マスタシリンダおよびホイールシリンダを接続する液路を連通あるいは遮断する第１開閉弁と、第１開閉弁よりもホイールシリンダ側の液路に設けられて電気的に制御可能なブレーキ液圧を該ホイールシリンダに供給する電動制動装置と、マスタシリンダおよび第１開閉弁間の液路に接続されて該液路中の作動液を収容する反力発生手段と、反力発生手段への作動液の出入りを許可あるいは禁止する第２開閉弁とを備えた車両用ブレーキ装置において、運転者の制動操作が検出されたときに前記第２開閉弁を開弁状態に作動させることを特徴とする車両用ブレーキ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記電動制動装置の異常が発生したとき、既に運転者の制動操作が検出されていれば前記第２開閉弁を開弁状態に維持し、その後に運転者の制動操作が検出されなくなれば前記第２開閉弁を非作動にして閉弁することを特徴とする車両用ブレーキ装置が提案される。

尚、実施例の踏力遮断弁１８は本発明の第１開閉弁に対応し、実施例の反力許可弁３０は本発明の第２開閉弁に対応し、実施例のストロークシミュレータ２５は本発明の反力発生手段に対応する。

請求項１の構成によれば、電動制動装置が作動可能な正常時には、第１開閉弁を閉弁してマスタシリンダおよびホイールシリンダ間の連通を遮断した状態で、電動制動装置により車輪を制動することができ、また電動制動装置が作動不能な異常時には、第１開閉弁を開弁してマスタシリンダおよびホイールシリンダ間を連通させた状態で、運転者の制動操作により作動するマスタシリンダが発生するブレーキ液圧をホイールシリンダに供給して車輪を制動することができる。

前記正常時に運転者が制動操作を行うと第２開閉弁が開弁してマスタシリンダおよび反力発生手段間を連通させるので、反力発生手段を作動させてブレーキペダルに擬似的な反力を発生させて運転者の違和感を防止しながら、電動制動装置による制動を行うことができる。この場合、運転者が制動操作を行わないときは第２開閉弁が閉弁状態に維持されるので、第２開閉弁が無駄に開弁するのを防止して消費電力を削減することができる。

請求項２の構成によれば、電動制動装置の異常が発生したとき既に運転者の制動操作が検出されていれば、第２開閉弁を閉弁することなく開弁状態に維持してマスタシリンダおよび反力発生手段間を連通させるので、反力発生手段に通常（運転者による制動操作が行われないとき）よりも多量のブレーキ液が閉じ込められるのを防止し、ブレーキ液の不足を回避することができる。そして運転者が制動操作を終了すると第２開閉弁が閉弁状態に切り換わるので、充分な量のブレーキ液でマスタシリンダが発生したブレーキ液圧による制動を支障なく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の制動時の液圧系統図、図２は図１に対応する非制動時の液圧系統図、図３は作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、タンデム型のマスタシリンダ１０は、運転者がブレーキペダル１１を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する第１、第２出力ポート１２ａ，１２ｂを備えており、第１出力ポート１２ａは例えば左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１３，１４に接続されるとともに、第２出力ポート１２ｂは例えば右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置に接続される。図１には、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統だけが図示されており、第２出力ポート１２ｂに連なる他方のブレーキ系統は図示されていないが、一方および他方のブレーキ系統の構造は実質的に同一である。以下、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統について説明する。

マスタシリンダ１０の第１出力ポート１２ａと前輪のディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５とが液路１７ａ〜１７ｆで接続されるとともに、液路１７ｃ，１７ｄ間から分岐する液路１７ｇ〜１７ｊが後輪のディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に接続される。

液路１７ｂ，１７ｃ間に常開型電磁弁である踏力遮断弁１８（本願発明の第１開閉弁）が配置され、液路１７ｄ，１７ｅ間に前輪の電動制動装置１９Ｆが配置される。電動制動装置１９Ｆは、液路１７ｄ，１７ｅ間に配置されたシリンダ２０を備えており、そのシリンダ２０に摺動自在に嵌合するピストン２１は電動モータ２２により減速機構２３を介して駆動されるもので、ピストン２１の前面に形成された液室２４にブレーキ液圧を発生させることができる。

同様に、液路１７ｈ，１７ｉ間に後輪の電動制動装置１９Ｒが配置される。電動制動装置１９Ｒは、液路１７ｈ，１７ｉ間に配置されたシリンダ２０を備えており、そのシリンダ２０に摺動自在に嵌合するピストン２１は電動モータ２２により減速機構２３を介して駆動されるもので、ピストン２１の前面に形成された液室２４にブレーキ液圧を発生させることができる。

液路１７ａ，１７ｂ間から分岐する液路１７ｋ〜１７ｎの下流端に接続されたストロークシミュレータ２５（本願発明の反力発生手段）は、シリンダ２６にスプリング２７で付勢されたピストン２８を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２８の反スプリング２７側に形成された液室２９が液路１７ｎに連通する。液路１７ｍ，１７ｎ間には、常閉型電磁弁である反力許可弁３０（本願発明の第２開閉弁）が配置される。また液路１７ｇ，１７ｈ間から分岐する液路１７ｏ，１７ｐがマスタシリンダ１０のリザーバ３１に連通しており、その液路１７ｏ，１７ｐ間に常閉型電磁弁である大気弁３２が配置される。

踏力遮断弁１８、反力許可弁３０、大気弁３２および電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒの電動モータ２２，２２の作動を制御する電子制御ユニットＵには、マスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサＳａと、前輪のディスクブレーキ装置１３に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｂと、後輪のディスクブレーキ装置１４に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｃと、運転者によるブレーキペダル１１の操作を検出するブレーキスイッチＳｄとが接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を、図３のフローチャートを参照して説明する。

先ずステップＳ１で異常時非制動中判定フラグＦが初期状態の「０」にリセットされているため、ステップＳ２でブレーキ・バイ・ワイヤ装置が正常であるか否かを判定し、正常であればステップＳ３で運転者が制動操作を行っているか否かを判定する。前記ステップＳ３で運転者が制動操作を行っていれば、ステップＳ４で電子制御ユニットＵの指令により踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０のソレノイドを全て励磁する。その結果、図１に示すように踏力遮断弁１８が閉弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間の連通を遮断し、大気弁３２が開弁して電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１間を連通させ、かつ反力許可弁３０が開弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間を連通させる。

この状態で、運転者がブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧を、踏力遮断弁１８で閉塞された液路１７ｋのブレーキ液圧を液圧センサＳａが検出する。電子制御ユニットＵは、液圧センサＳａが検出したブレーキ液圧と同じ液圧を液路１７ｆ，１７ｊに発生させるべく、前輪および後輪の電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒを作動させる。その結果、前輪の電動制動装置１９Ｆの電動モータ２２の駆動力が減速機構２３を介してピストン２１に伝達され、シリンダ２０の液室２４に発生したブレーキ液圧が液路１７ｅ，１７ｆを介してディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５に伝達されて前輪が制動される。このとき、液路１７ｆのブレーキ液圧を液圧センサＳｂで検出し、そのブレーキ液圧が液路１７ｋの液圧センサＳａで検出したブレーキ液圧に一致するように電動モータ２２の作動をフィードバック制御する。

同様に、後輪の電動制動装置１９Ｒの電動モータ２２の駆動力が減速機構２３を介してピストン２１に伝達され、シリンダ２０の液室２４に発生したブレーキ液圧が液路１７ｉ，１７ｊを介してディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に伝達されて後輪が制動される。このとき、液路１７ｊのブレーキ液圧を液圧センサＳｃで検出し、そのブレーキ液圧が液路１７ｋの液圧センサＳａで検出したブレーキ液圧に一致するように電動モータ２２の作動をフィードバック制御する。

尚、シリンダ２０内のピストン２１が電動モータ２２によって僅かに前進すると、液室２４と液路１７ｄ（あるいは液路１７ｈ）との連通が絶たれるため、シリンダ２０が発生したブレーキ液圧が液路１７ｏ，１７ｐ間に設けた大気弁３２を介してリザーバ３１に逃げる虞はない。

またシリンダ２０，２０内でピストン２１，２１が後退すると、液室２４，２４が開弁した大気弁３２を介してリザーバ３１に連通するため、ディスクブレーキ装置１３，１４のブレーキパッドの摩耗により不足するブレーキ液をリザーバ３１から補給するとともに、制動力の解放時におけるホイールシリンダ１５，１６の引きずりを低減することができる。

また運転者がブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧が開弁した反力許可弁３０を介してストロークシミュレータ２５の液室２９に伝達され、ピストン２８がスプリング２７の弾発力に抗して移動することで、ブレーキペダル１１の踏込みに対する反力を発生させることができる。これにより、実際には電動モータ２２，２２の駆動力でディスクブレーキ装置１３，１４を作動させているにも関わらず、運転者の踏力でディスクブレーキ装置１３，１４を作動させているのと同等の操作フィーリングを得ることができる。

ところで、前記ステップＳ２でブレーキ・バイ・ワイヤ装置が正常であるとき、常に前記ステップＳ４で踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０のソレノイドを励磁すると、電力消費量が増加する問題がある。そこで前記ステップＳ３で運転者が制動操作を行っていなければ、ステップＳ５で電子制御ユニットＵからの指令で踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０のソレノイドを全て消磁することで、電力消費量の削減が図られる。

その結果、図２に示すように踏力遮断弁１８が開弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間を連通させ、大気弁３２が閉弁して電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１間の連通を遮断し、かつ反力許可弁３０が閉弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間の連通を遮断する。

一方、前記ステップＳ２でブレーキ・バイ・ワイヤ装置が異常になったとき、ステップＳ６で運転者の制動操作が行われていなければ、ステップＳ７で図２に示すように踏力遮断弁１８を開弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間を連通させ、大気弁３２を閉弁して電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１間の連通を遮断し、かつ反力許可弁３０を閉弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間の連通を遮断し、ステップＳ８で異常時非制動中判定フラグＦを「１」にセットする。その結果、次のループのステップＳ１の答がＮＯになり、ステップＳ５で踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０が図２の状態とされ、この状態がステップＳ１およびステップＳ５が繰り返されることで維持される。

この状態で運転者がブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧は、開弁した踏力遮断弁１８および電動制動装置１９Ｆを介して前輪のディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５に伝達され、また開弁した踏力遮断弁１８および電動制動装置１９Ｒを介して後輪のディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に伝達され、前輪および後輪が制動される。

これと同時に、反力許可弁３０の閉弁によりストロークシミュレータ２５とマスタシリンダ１０との連通が遮断されるため、ストロークシミュレータ２５は機能を停止する。その結果、ブレーキペダル１１のストロークが不必要に増加して運転者に違和感を与えるのを防止することができ、しかもマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧はストロークシミュレータ２５に吸収されることなくホイールシリンダ１５，１６に伝達され、高い応答性で制動力を発生させることができる。

しかして、異常時に例えば電源電圧が低下して踏力遮断弁１８、反力許可弁３０、大気弁３２および電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒが作動不能になっても、運転者がブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧で前輪および後輪のホイールシリンダ１５，１６を支障なく作動させることができ、これにより異常時に前輪および後輪を制動して車両をより安全に停止させることができる。

前記ステップＳ２でブレーキ・バイ・ワイヤ装置が異常になったとき、前記ステップＳ６で既に運転者の制動操作が行われている場合には、ステップＳ９で図１に示すように踏力遮断弁１８が閉弁状態に維持されてマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間の連通を遮断し、大気弁３２が開弁状態に維持されて電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１間を連通させ、かつ反力許可弁３０が開弁状態に維持されてマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間を連通させ、ステップＳ１０で異常時非制動中判定フラグＦを「０」にリセットする。その結果、次のループのステップＳ１の答がＹＥＳになり、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１が繰り返される。

この状態は、前記ステップＳ６の答がＮＯになるまで、つまり運転者の制動操作が終了するまで維持される。その間、踏力遮断弁１８が閉弁しているためにマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧による制動は行われないが、電源電圧が低下した状態でも、その直後の１回の制動は電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒにより行うことができる。

そして前記１回の制動が終了して前記ステップＳ６の答がＹＥＳになると、前記ステップＳ７で図２に示すように踏力遮断弁１８が開弁し、大気弁３２が閉弁し、かつ反力許可弁３０が閉弁することで、電動制動装置１９Ｆ，１９Ｒによる制動か可能になる。

ところで、ブレーキ・バイ・ワイヤ装置が異常になったときに既に運転者が制動操作中である場合、仮に踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０を即座に図２の状態に切り換えてしまうと、運転者の制動操作によりマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧でストロークシミュレータ２５のピストン２８が後退して液室２９の容積が拡大した状態で、反力許可弁３０が閉弁して前記液室２９にブレーキ液が閉じ込められてしまい、ブレーキ液の量が不足して効率的な制動が行えなくなる可能性がある。

しかしながら、本実施例によれば、ブレーキ・バイ・ワイヤ装置が異常になったときに既に運転者が制動操作中であっても、その回の制動が終わって運転者がブレーキペダル１１を戻してブレーキスイッチＳｄがオフするのを待って、踏力遮断弁１８、大気弁３２および反力許可弁３０を図２の状態に切り換えるので、ストロークシミュレータ２５のピストン２８が後退して容積が拡大した液室２９に通常よりも大量のブレーキ液が閉じ込められるのを防止し、マスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧による制動がブレーキ液の不足により効率的に行われなくなる事態を回避することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

車両用ブレーキ装置の制動時の液圧系統図 図１に対応する非制動時の液圧系統図 作用を説明するフローチャート

符号の説明

１０ マスタシリンダ
１５ ホイールシリンダ
１６ ホイールシリンダ
１８ 踏力遮断弁（第１開閉弁）
１９Ｆ 電動制動装置
１９Ｒ 電動制動装置
２５ ストロークシミュレータ（反力発生手段）
３０ 反力許可弁（第２開閉弁）

Claims (2)

1. 運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ（１０）と、
   車輪に制動力を付与するホイールシリンダ（１５，１６）と、
   マスタシリンダ（１０）およびホイールシリンダ（１５，１６）を接続する液路を連通あるいは遮断する第１開閉弁（１８）と、
   第１開閉弁（１８）よりもホイールシリンダ（１５，１６）側の液路に設けられて電気的に制御可能なブレーキ液圧を該ホイールシリンダ（１３）に供給する電動制動装置（１９Ｆ，１９Ｒ）と、
   マスタシリンダ（１０）および第１開閉弁（１８）間の液路に接続されて該液路中の作動液を収容する反力発生手段（２５）と、
   反力発生手段（２５）への作動液の出入りを許可あるいは禁止する第２開閉弁（３０）と、
   を備えた車両用ブレーキ装置において、
   運転者の制動操作が検出されたときに前記第２開閉弁（３０）を開弁状態に作動させることを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記電動制動装置（１９Ｆ，１９Ｒ）の異常が発生したとき、既に運転者の制動操作が検出されていれば前記第２開閉弁（３０）を開弁状態に維持し、その後に運転者の制動操作が検出されなくなれば前記第２開閉弁（３０）を非作動にして閉弁す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。
   

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