JP2007230435A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＢＢＷ式ブレーキ装置において、大気弁を廃止することを可能にして部品点数およびコストを削減する。
【解決手段】 ペダルストロークセンサＳｄの出力に基づいてモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒの作動を開始することで、マスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生する前に、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒの第１ポートＰ１を閉じてブレーキ液圧を発生させることが可能となり、ＢＢＷ式ブレーキ装置の正常時に閉弁する遮断弁１８を設けずとも、マスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧がホイールシリンダ１５，１６に伝達されるのを防止してＢＢＷ式ブレーキ装置を確実に作動させることができる。これにより、非制動時にマスタシリンダ１０およびモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒが連通状態に維持されるので、従来必要であった大気弁を設けることなく、マスタシリンダ１０のリザーバ３１をモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒのリザーバに共用することができ。
【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モータシリンダを電気的に作動させ、モータシリンダ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動力液圧源（モータシリンダ）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液圧ブレーキ（ホイールシリンダ）との連通をマスタシリンダカット弁（遮断弁）で遮断した状態で、動力液圧源が発生するブレーキ液圧で液圧ブレーキを作動させ、また動力液圧源が作動不能になる異常時には、マスタシリンダカット弁を開弁してマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で液圧ブレーキを作動させ、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２０００−１２７８０５号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置において、動力液圧源が電動モータでピストンを駆動してブレーキ液圧を発生させるモータシリンダで構成されている場合、そのモータシリンダとマスタシリンダのリザーバとを特別の液路で連通させ、マスタシリンダのリザーバをモータシリンダのリザーバに兼用している。このようにした場合、モータシリンダが故障したときには、マスタシリンダカット弁を開弁してマスタシリンダ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ることになるが、マスタシリンダが発生したブレーキ液圧が前記液路を介してリザーバをに逃げるのを防止すべく、前記液路に設けた大気弁を閉弁する必要がある。

しかしながら前記大気弁を設けると、その分だけ部品点数およびコストが増加するため、ＢＢＷ式ブレーキ装置の機能を維持しながら大気弁を廃止することが望ましい。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＢＢＷ式ブレーキ装置において、大気弁を廃止することを可能にして部品点数およびコスト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、運転者のブレーキ操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダに接続されたリザーバと、車輪を制動するホイールシリンダと、前記マスタシリンダに連通する第１ポートおよび前記ホイールシリンダに連通する第２ポートを有して電気的に作動するピストンでブレーキ液圧を発生するモータシリンダと、運転者のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段とを備え、前記モータシリンダの作動は前記ブレーキ操作検出手段のブレーキ操作検出信号に基づいて開始する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、請求項１の構成に加えて、前記マスタシリンダおよび前記モータシリンダ間に遮断弁を備え、前記モータシリンダのピストンを後退させて前記ホイールシリンダのブレーキ液圧を低下させるときに、前記遮断弁を閉弁することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のペダルストロークセンサＳｄは本発明のブレーキ操作検出手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ブレーキ操作検出手段で検出した運転者のブレーキ操作に基づいてモータシリンダが作動を開始するので、マスタシリンダがブレーキ液圧を発生する前に、モータシリンダの第１ポートを閉じてブレーキ液圧を発生させることが可能となり、マスタシリンダおよびモータシリンダ間に遮断弁を設けずとも、マスタシリンダが発生したブレーキ液圧がホイールシリンダに伝達されるのを防止してＢＢＷ式ブレーキ装置を確実に作動させることができる。これにより、非制動時にマスタシリンダのリザーバおよびモータシリンダが連通状態に維持されるので、従来必要であった大気弁を介装した特別の液路を設けることなくマスタシリンダのリザーバをモータシリンダのリザーバに共用することができ、前記大気弁を廃止して部品点数およびコストを削減することができる。

また請求項２の構成によれば、ＡＢＳの作動に伴ってホイールシリンダのブレーキ液圧を減圧すべくモータシリンダのピストンを後退させたとき、ピストンによってモータシリンダの第１ポートが開かれても、その第１ポートがマスタシリンダに連通するのを閉弁した遮断弁が遮断するためホイールシリンダのブレーキ液圧の減圧を効果的に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明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、図３はマスタシリンダおよびモータシリンダの拡大図、図４は実施の形態の作用説明図である。

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遮断弁１８が配置され、液路１７ｄ，１７ｅ間に前輪のモータシリンダ１９Ｆが配置される。モータシリンダ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間に後輪のモータシリンダ１９Ｒが配置される。モータシリンダ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が配置される。

遮断弁１８、反力許可弁３０およびモータシリンダ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、ブレーキペダル１１のストロークを検出するペダルストロークセンサＳｄとが接続される。

図３に示すように、マスタシリンダ１０は一対のピストン３３ａ，３３ｂと、その前面に形成された液室３４ａ，３４ｂと、液室３４ａ，３４ｂに配置されたリターンスプリング３５ａ，３５ｂとを備える。一方のブレーキ系統の第１出力ポート１２ａに連なる液室３４ａは、リザーバ３１に補給ポートＰａを介して連通するとともに、他方のブレーキ系統の第２出力ポート１２ｂに連なる液室３４ｂは、リザーバ３１に補給ポートＰｂを介して連通する。ブレーキペダル１１を踏んだとき、ピストン３３ａが前進して補給ポートＰａを通過すると液室３４ａにブレーキ液圧が発生し、ピストン３３ｂが前進して補給ポートＰｂを通過すると液室３４ｂにブレーキ液圧が発生する。

モータシリンダ１９Ｆの減速機２３は、電動モータ２２の出力軸２２ａに設けた駆動ベベルギヤ３６と、駆動ベベルギヤ３６に噛合する従動ベベルギヤ３７と、従動ベベルギヤ３７により作動するボールねじ機構３８とを備えており、電動モータ２２を一方向に駆動するとピストン２１が前進し、逆方向に駆動するとピストン２１が後退する。リターンスプリング３９が配置された液室２４には液路１７ｄに連通する第１ポートＰ１と、液路１７ｅに連通する第２ポートＰ２とが開口する。ピストン２１が前進して第１ポートＰ１を通過すると、液室２４ブレーキ液圧が発生する。

上記構成を備えた本発明の実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置の特徴を明確にするために、図５および図６に基づいて従来のＢＢＷ式ブレーキ装置の構造を説明する。

図５および図１を比較すると明らかなように、従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、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。また従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置のペダルストロークセンサＳｄを必要としない。従来のＢＢＷ式ブレーキ装置のその他の構成は、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置の構成と同じである。

次に、従来のＢＢＷ式ブレーキ装置の作用を説明する。

図５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、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、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、前輪および後輪のモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒを作動させる。

その結果、前輪のモータシリンダ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て変化す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、後輪のモータシリンダ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て変化す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、第１ポートＰ１が閉塞されて液室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遮断弁１８は閉弁状態に保持されるため、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。

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６に示すように遮断弁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、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、開弁した遮断弁１８およびモータシリンダ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、また開弁した遮断弁１８およびモータシリンダ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、電源が失陥して遮断弁１８、反力許可弁３０、大気弁３２およびモータシリンダ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、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置の作用を、図５および図６で説明した従来のＢＢＷ式ブレーキ装置の作用と対比させながら説明する。

従来のＢＢＷ式ブレーキ装置の遮断弁１８は、正常時に閉弁して異常時に開弁するようになっているが、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置の遮断弁１８は、後述するＡＢＳ作動時を除き、図１に示す正常時にも図２に示す異常時にも開弁状態に維持される。従って、マスタシリンダ１０もモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒも作動しない非制動時（図４（Ａ）参照）には、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒの第１ポートＰ１，Ｐ１が開弁した遮断弁１８、マスタシリンダ１０の液室３４ａおよびマスタシリンダ１０のサプライポートＰａを介してリザーバ３１に連通するため、マスタシリンダ１０のリザーバ３１をモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒのリザーバに兼用することが可能になり、従来のＢＢＷ式ブレーキ装置が必要とした、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１を連通する液路１７ｏ，１７ｐ（図５および図６参照）が不要になる。

また従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、マスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生してから、そのブレーキ液圧に応じたブレーキ液圧を発生すべくモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒが作動するものであったが、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置は、運転者がブレーキペダル１１を踏んだことをペダルストロークセンサＳｄが検出するやいなや、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒが作動するようになっている。従って、マスタシリンダ１０のピストン３３ａが補給ポートＰａを通過して液室３４ａにブレーキ液圧が発生する前に、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒのピストン２１が第１ポートＰ１を通過して液室２４にブレーキ液圧が発生する（図４（Ｂ）参照）。そのため、従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、図５に示すように、正常時に遮断弁１８を閉弁してマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧がホイールシリンダ１５，１６に伝達されるのを阻止する必要があった。

しかしながら、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置では、図１に示す正常時に遮断弁１８を閉弁することなく開弁状態に維持しても、マスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生する前にモータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒの第１ポートＰ１，Ｐ１が閉じるため、マスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧がホイールシリンダ１５，１６に伝達されることはない。

また従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、図６に示すように、異常時に遮断弁１８が開弁するために大気弁３２を閉弁しないとマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧がリザーバ３１に逃げてしまい、ホイールシリンダ１５，１６を作動させられなかった。それに対し、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置は、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒおよびリザーバ３１を連通する液路１７ｏ，１７ｐを持たないため、異常時に前記液路１７ｏ，１７ｐを閉塞する大気弁３２が不要になり、部品点数の節減および構造の簡素化が可能になる。

ところで、本実施の形態のＢＢＷ式ブレーキ装置の遮断弁１８は正常時にも異常時にも開弁状態に維持されるが、図４（Ｃ）に示すように、ＡＢＳの作動時にのみ閉弁する。その理由は次のとおりである。ＡＢＳの作動時には、モータシリンダ１９Ｆ，１９Ｒのピストン２１，２１が繰り返し後退、停止および前進することで、ホイールシリンダ１５，１６のブレーキ液圧を減圧、保持および増圧して車輪のロックを抑制するが、そのとき遮断弁１８が開弁していると、ピストン２１，２１が第１ポートＰ１，Ｐ１を超えて後退しても、液室２４，２４がマスタシリンダ１０やストロークシミュレータ２５に連通するために充分な減圧が行えなくなる問題がある。

しかしながら、図４（Ｃ）に示すように、ＡＢＳの作動時に遮断弁１８を閉弁すれば、ピストン２１，２１が第１ポートＰ１，Ｐ１を超えて後退しても、ピストン２１，２１の後退量に見合った減圧を液室２４，２４に発生させることが可能となり、ＡＢＳ制御を支障なく行うことができる。

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、実施の形態の液圧回路は遮断弁１８を備えているが、ＡＢＳ制御を行わない場合には遮断弁１８を廃止して更に部品点数およびコストを削減することができる。

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 マスタシリンダおよびモータシリンダの拡大図 実施の形態の作用説明図 従来例に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図６に対応する異常時の液圧系統図

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 遮断弁
１９Ｆ モータシリンダ
１９Ｒ モータシリンダ
２１ ピストン
３１ リザーバ
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｓｄ ペダルストロークセンサ（ブレーキ操作検出手段）

Claims (2)

1. 運転者のブレーキ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、
   前記マスタシリンダ（１０）に接続されたリザーバ（３１）と、
   車輪を制動するホイールシリンダ（１５，１６）と、
   前記マスタシリンダ（１０）に連通する第１ポート（Ｐ１）および前記ホイールシリンダ（１５，１６）に連通する第２ポート（Ｐ２）を有して電気的に作動するピストン（２１）でブレーキ液圧を発生するモータシリンダ（１９Ｆ，１９Ｒ）と、
   運転者のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段（Ｓｄ）と、
   を備え、
   前記モータシリンダ（１９Ｆ，１９Ｒ）は前記ブレーキ操作検出手段（Ｓｄ）のブレーキ操作検出信号に基づいて作動を開始することを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記マスタシリンダ（１０）および前記モータシリンダ（１９Ｆ，１９Ｒ）間に遮断弁（１８）を備え、前記モータシリンダ（１９Ｆ，１９Ｒ）のピストン（２１）を後退させて前記ホイールシリンダ（１５，１６）のブレーキ液圧を低下させるときに、前記遮断弁（１８）を閉弁することを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
   

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