JP2007230402A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＢＢＷ式ブレーキ装置のストロークシミュレータの反力発生特性を、簡単な構造で任意に制御できるようにする。
【解決手段】 ＢＢＷ式ブレーキ装置において、マスタシリンダ１０とホイールシリンダ１９Ｆ，１９Ｒとの連通が遮断されているときにブレーキペダル１１のストロークをストロークシミュレータ２５により許容する際に、少なくともマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間の液路１７ｍを流通する液体を磁気粘性流体で構成するとともに、前記液路１７ｍに設けた絞り３３の周囲にコイル３４を設けたので、コイル３４を励磁して発生する磁界の強さを変化させることで、液路１７ｍを流れる磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させて流通抵抗を制御することが可能となり、構造が複雑な流量制御バルブを設けることなくストロークシミュレータ２５の反力発生特性を任意に制御することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者のブレーキ操作に応じて出力される電気信号で制動力発生手段を電気的に作動させ、制動力発生手段が発生したブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させて車輪を制動するブレーキ装置に関する。

ブレーキ液圧を発生するポンプが作動可能な正常時には、運転者がブレーキペダルを踏むことでブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと車輪を制動するホイールシリンダとの連通を油圧制御バルブで遮断した状態で、ポンプ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、またポンプが作動不能になる異常時には、油圧制御バルブを開弁して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、かつ前記正常時にマスタシリンダが発生するブレーキ液圧をストロークシミュレータで吸収してブレーキペダルのストロークを可能にする、いわゆるＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式ブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。
特開平９−１２３９０１号公報

ところで、上記従来のＢＢＷ式ブレーキ装置のストロークシミュレータは、マスタシリンダに設けた専用の圧力室とリザーバとの間に流量制御バルブを備えており、この流量制御バルブの開度を減少させることでブレーキペダルの反力を増加させ、開度を増加させることでブレーキペダルの反力を減少させていた。しかしながら、流量制御バルブは構造が複雑でコストが嵩むため、簡単で低コストな構造でブレーキペダルの反力特性を任意に制御できるストロークシミュレータが望まれていた。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＢＢＷ式ブレーキ装置のストロークシミュレータの反力発生特性を、簡単な構造で任意に制御できるように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、運転者のブレーキペダルの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を制動するホイールシリンダとの連通が遮断されているときには、前記マスタシリンダからの液体が液路を介して流入するストロークシミュレータにより前記ブレーキペダルのストロークを許容しつつ、電気的に作動する制動力発生手段が発生したブレーキ液圧で前記ホイールシリンダを作動させ、また前記マスタシリンダと前記ホイールシリンダとが連通しているときには、前記マスタシリンダが発生するブレーキ液圧で前記ホイールシリンダを作動させるブレーキ装置において、前記液体は磁気粘性流体であり、前記液路に前記磁気粘性流体の流通抵抗を変化させる磁界発生手段を設けたことを特徴とする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、運転者のブレーキペダルの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を制動するホイールシリンダとの連通が遮断されているときには、前記マスタシリンダからの液体が液路を介して流入するストロークシミュレータにより前記ブレーキペダルのストロークを許容しつつ、電気的に作動する制動力発生手段が発生したブレーキ液圧で前記ホイールシリンダを作動させ、また前記マスタシリンダと前記ホイールシリンダとが連通しているときには、前記マスタシリンダが発生するブレーキ液圧で前記ホイールシリンダを作動させるブレーキ装置において、前記液体は電気粘性流体であり、前記液路に前記電気粘性流体の流通抵抗を変化させる電界発生手段を設けたことを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のコイル３４は本発明の磁界発生手段に対応し、実施の形態の電極３５は本発明の電界発生手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ＢＢＷ式ブレーキ装置において、マスタシリンダとホイールシリンダとの連通が遮断されているときにブレーキペダルのストロークをストロークシミュレータにより許容する際に、マスタシリンダおよびストロークシミュレータ間の液路を流通する液体を磁気粘性流体で構成するとともに前記液路に磁界発生手段を設けたので、磁界発生手段が発生する磁界の強さを変化させることで、液路を流れる磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させて流通抵抗を制御することが可能となり、構造が複雑な流量制御バルブを設けることなくストロークシミュレータの反力発生特性を任意に制御することができる。

また請求項２の構成によれば、ＢＢＷ式ブレーキ装置において、マスタシリンダとホイールシリンダとの連通が遮断されているときにブレーキペダルのストロークをストロークシミュレータにより許容する際に、マスタシリンダおよびストロークシミュレータ間の液路を流通する液体を電気粘性流体で構成するとともに前記液路に電界発生手段を設けたので、電界発生手段が発生する電界の強さを変化させることで、液路を流れる電気粘性流体の見かけの粘性を変化させて流通抵抗を制御することが可能となり、構造が複雑な流量制御バルブを設けることなくストロークシミュレータの反力発生特性を任意に制御することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図、図２は図１に対応する異常時の液圧系統図である。

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が配置され、液路１７ｄ，１７ｅ間に前輪の制動力発生手段１９Ｆが配置される。制動力発生手段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間に後輪の制動力発生手段１９Ｒが配置される。制動力発生手段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〜１７ｍの下流端に接続されたストロークシミュレータ２５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１７ｍに連通しており、更にその液路１７ｍに絞り３３と、絞り３３の周囲に磁界を発生させるコイル３４とを備える。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、大気弁３２、コイル３４および制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒの電動モータ２２，２２の作動を制御する不図示のＢＢＷ電子制御ユニットには、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とが接続される。

本実施の形態のブレーキ液は磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）で構成される。磁気粘性流体はオイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで磁気粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１に示す正常時には、図示せぬＢＢＷ電子制御ユニットからの指令で踏力遮断弁１８、反力許可弁３０および大気弁３２のソレノイドが励磁され、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、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、かつ大気弁３２が開弁する。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がブレーキ液圧を発生すると、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。ＢＢＷ電子制御ユニットは、液圧センサＳａが検出したブレーキ液圧に応じた液圧を液路１７ｆ，１７ｊに発生させるべく、前輪および後輪の制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒを作動させる。

その結果、前輪の制動力発生手段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応じた値になるように電動モータ２２の作動がフィードバック制御される。

同様に、後輪の制動力発生手段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応じた値になるように電動モータ２２の作動がフィードバック制御される。

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。

ところで、上述した正常時には、電源の失陥のような異常状態が発生しない限り踏力遮断弁１８は閉弁状態に保持されるため、従来はディスクブレーキ装置１３，１４のブレーキパッドが摩耗してシリンダ２０，２０およびディスクブレーキ装置１３，１４間の液路１７ｅ，１７ｆあるいは液路１７ｉ，１７ｊの容積が増加しても、その分のブレーキ液をリザーバ３１から補給することができず、しかもホイールシリンダ１５，１６の引きずりを低減することができないという問題が発生する可能性がある。

しかしながら、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。

また正常時に運転者がブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生すると、そのブレーキ液圧がストロークシミュレータ２５の液室２９に伝達されてピストン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のストロークを可能にすることができる。このとき絞り３３の周囲に配置したコイル３４を励磁することで、絞り３３の内部を流れる磁気粘性流体の見かけの粘性が増加することで、ブレーキペダル１１にペダル反力を発生させることができる。

このペダル反力はコイル３４に流す電流の値に応じて任意に制御可能であるため、流量制御バルブによってペダル反力を制御する場合に比べて構造が簡素化され、部品点数およびコストの削減に寄与することができる。従って、ストロークシミュレータ２５のシリンダ２６に設けたスプリング２７は、単にシリンダ２６内のブレーキ液を排出するだけの弱い弾発力のもので良く、その弾発力を変化させてペダル反力を調整する必要もない。

しかして、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。

一方、バッテリ外れ等により電源が失陥したような異常時には、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間が連通し、予備電源等によりコイル３４が強く励磁されてオリフィス３３が実質的に閉塞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間の連通が遮断され、かつ大気弁３２が閉弁してマスタシリンダ１０およびリザーバ３１間の連通が遮断される。その結果、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および制動力発生手段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および制動力発生手段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。

このように、コイル３４の強い励磁により磁気粘性流体の見かけの粘性が高まり、オリフィス３３が実質的に閉塞されて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、電源が失陥して踏力遮断弁１８、大気弁３２および制動力発生手段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。

次に、図３および図４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態ではブレーキ液そのものに磁気粘性流体を使用していたが、第２の実施の形態では通常のブレーキ液を使用し、その代わりにストロークシミュレータ２５に連なる液路１７ｍにのみ磁気粘性流体が使用される。

即ち、マスタシリンダ１０は３個のピストン４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、それらの前面に形成された３個の液室４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを備える。第１、第２出力ポート１２ａ，１２ｂに連なる２個の液室４２ａ，４２ｂは、通常のブレーキ液を充填するリザーバ３１連通する。また残りの１個の液室４２ｃは磁気粘性流体を充填したリザーバ３６に連通するとともに、その第３ポート１２ｃが液路１７ｍを介して絞り３３およびコイル３４を有するストロークシミュレータ２５に連通する。第２の実施の形態のその他の構成は、上述した第１の実施の形態の構成と同じである。

しかして、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、ストロークシミュレータ２５を作動させる液にのみ磁気粘性流体を使用し、ホイールシリンダ１５，１６を作動させる液の通常のブレーキ液を使用することができるので、高価な磁気粘性流体の使用量を削減することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１、第２の実施の形態は磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）を用いているが、第３の実施の形態は電気粘性流体（ＥＲＦ： Electro-Rheological Fluids ）を用いている。ストロークシミュレータ２５に連なる液路１７ｍに設けた絞り３３の周囲に電極３５を配置して電界を付与すると、絞り３３を通過する電気粘性流体の見かけの粘性が変化することで、ストロークシミュレータ２５によるペダル反力を任意に制御することができる。

第３の実施の形態のその他の構成は第１、第２の実施の形態と同じであり、第１、第２の実施の形態と同じ作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。

例えば、実施の形態では電動モータ２２で作動する制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒが発生したブレーキ液圧でホイールシリンダ１５，１６を作動させているが、ブレーキ液圧を介さずに、電動モータ２２で直接機械的にホイールシリンダ１５，１６を作動させることができる。

第１の実施の形態に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図１に対応する異常時の液圧系統図 第２の実施の形態に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図３に対応する異常時の液圧系統図 第３の実施の形態に係るストロークシミュレータを示す図

符号の説明

１０ マスタシリンダ
１１ ブレーキペダル
１５ ホイールシリンダ
１６ ホイールシリンダ
１７ｍ 液路
１９Ｆ 制動力発生手段
１９Ｒ 制動力発生手段
２５ ストロークシミュレータ
３４ コイル（磁界発生手段）
３５ 電極（電界発生手段）

Claims (2)

1. 運転者のブレーキペダル（１１）の操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ（１０）と車輪を制動するホイールシリンダ（１５，１６）との連通が遮断されているときには、前記マスタシリンダ（１０）からの液体が液路（１７ｍ）を介して流入するストロークシミュレータ（２５）により前記ブレーキペダル（１１）のストロークを許容しつつ、電気的に作動する制動力発生手段（１９Ｆ，１９Ｒ）が発生したブレーキ液圧で前記ホイールシリンダ（１５，１６）を作動させ、
   また前記マスタシリンダ（１０）と前記ホイールシリンダ（１５，１６）とが連通しているときには、前記マスタシリンダ（１０）が発生するブレーキ液圧で前記ホイールシリンダ（１５，１６）を作動させるブレーキ装置において、
   前記液体は磁気粘性流体であり、前記液路（１７ｍ）に前記磁気粘性流体の流通抵抗を変化させる磁界発生手段（３４）を設けたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 運転者のブレーキペダル（１１）の操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ（１０）と車輪を制動するホイールシリンダ（１５，１６）との連通が遮断されているときには、前記マスタシリンダ（１０）からの液体が液路（１７ｍ）を介して流入するストロークシミュレータ（２５）により前記ブレーキペダル（１１）のストロークを許容しつつ、電気的に作動する制動力発生手段（１９Ｆ，１９Ｒ）が発生したブレーキ液圧で前記ホイールシリンダ（１５，１６）を作動させ、
   また前記マスタシリンダ（１０）と前記ホイールシリンダ（１５，１６）とが連通しているときには、前記マスタシリンダ（１０）が発生するブレーキ液圧で前記ホイールシリンダ（１５，１６）を作動させるブレーキ装置において、
   前記液体は電気粘性流体であり、前記液路（１７ｍ）に前記電気粘性流体の流通抵抗を変化させる電界発生手段（３５）を設けたことを特徴とするブレーキ装置。
   

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