JP2008174169A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動制動力発生手段の故障を速やかにかつ確実に判定する。
【解決手段】 運転者がアクセルペダルを踏んでブレーキペダル１２を踏まない状態でスレーブシリンダ２３がブレーキ液圧を発生していないときに、スレーブシリンダ２３の電動モータ５２を制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、電動モータ５２の回転が検出されない場合に故障が発生したと判定するので、スレーブシリンダ２３が非作動中であっても、わざわざスレーブシリンダ２３を作動させることなく故障判定を行うことができる。またスレーブシリンダ２３が実際に作動する前に故障判定を行えるので、故障が判定された場合にバックアップを速やかに行うことができ、しかも故障判定の実行中にスレーブシリンダ２３が制動力を発生して故障判定が不能になる事態を未然に防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動モータの駆動力で車輪を制動する電動制動力発生手段を備えたブレーキ装置に関する。

運転者の制動操作を電気信号に変換して電動制動力発生手段としてのモータシリンダを作動させ、このモー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、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２００５−３４３３６６号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置の電動制動力発生手段（スレーブシリンダ）の電動モータが作動不能になる故障や、電動モータの駆動力をピストンの進退運動に変換するボールねじ機構が固着する故障等が発生した場合、スレーブシリンダが発生するブレーキ液圧に代えてマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で制動を行うバックアップ処理を行う必要がある。

スレーブシリンダが正常に機能しているか否かを判定するには、運転者がブレーキペダルを踏んだときに電動モータが正常に回転するか否か、あるいはピストンが正常に前進するか否かを検出すれば良い。しかしながら、運転者がブレーキペダルを踏んだことに基づいて故障判定を行うものでは、運転者がブレーキペダルを踏んでスレーブシリンダが作動する前に予め故障を判定することができず、故障時のバックアップを速やかに行えなくなる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動制動力発生手段の故障を確実に判定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、電動モータの駆動力で車輪を制動する電動制動力発生手段を備えたブレーキ装置において、前記電動モータを制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、前記電動モータの回転が検出されない場合に故障が発生したと判定する故障判定手段を備え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、請求項１の構成に加えて、前記故障判定手段は、運転者がアクセルペダルを踏んでいるときに前記判定を行う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３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記故障判定手段は、前記電動制動力発生手段がブレーキ液圧を発生していないときに前記判定を行う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４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、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、前記電動モータの駆動力でブレーキ液圧を発生する前記電動制動力発生手段と、前記マスタシリンダあるいは前記電動制動力発生手段が発生するブレーキ液圧で車輪を制動するホイールシリンダとを備え、前記電動制動力発生手段は前記マスタシリンダおよび前記ホイールシリンダ間に配置され、前記電動制動力発生手段がブレーキ液圧を発生していないときには前記マスタシリンダおよび前記ホイールシリンダ間が連通することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のスレーブシリンダ２３は本発明の電動制動力発生手段に対応し、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の故障判定手段に対応する。

請求項１の構成によれば、電動制動力発生手段の電動モータを制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、電動モータの回転が検出されない場合に故障が発生したと判定するので、電動制動力発生手段が非作動中であっても確実に故障判定を行うことができ、しかも電動制動力発生手段の作動前に故障判定を行えるので、故障が判定された場合のバックアップを速やかに行うことができる。

また請求項２の構成によれば、運転者がアクセルペダルを踏んでいるとき、つまり運転者が次に制動操作を行うまでに所定の時間が存在することが保証されているときに電動制動力発生手段の故障判定を行うので、故障判定中に電動制動力発生手段が作動して故障判定に影響を与えるのを未然に防止することができる。

また請求項３の構成によれば、電動制動力発生手段がブレーキ液圧を発生していないときにその故障判定を行うので、故障判定により電動制動力発生手段が制動力を発生不能になる事態を未然に防止することができる。

また請求項４の構成によれば、マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置した電動制動力発生手段がブレーキ液圧を発生していないとき、つまり故障判定が行われる可能性があるときにマスタシリンダおよびホイールシリンダ間が連通するので、故障が判定されたときにマスタシリンダが発生するブレーキ液圧を電動制動力発生手段において遮断することなくホイールシリンダに伝達してバックアップ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回路図、図２は図１に対応する異常時の液圧回路図、図３は車両用ブレーキ装置の制御系のブロック図、図４はスレーブシリンダの故障判定の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１１は、運転者がブレーキペダル１２を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する二つの第１液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の第１液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを介して例えば左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５のホイールシリンダ１６，１７に接続されるとともに、他方の第１液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ，Ｑｅを介して例えば右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９のホイールシリンダ２０，２１に接続される。

液路Ｐａ，Ｐｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ａが配置され、液路Ｑａ，Ｑｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ｂが配置され、液路Ｐｂ，Ｑｂと液路Ｐｃ，Ｑｃとの間にスレーブシリンダ２３が配置され、液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間にＡＢＳ装置２４が配置される。

液路Ｑａから分岐する液路Ｒａ，Ｒｂには、常閉型電磁弁である反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６が接続される。ストロークシミュレータ２６は、シリンダ２７にスプリング２８で付勢されたピストン２９を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２９の反スプリング２８側に形成された液室３０が液路Ｒｂに連通する。

スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１は、電動モータ５２の回転軸に設けた駆動ベベルギヤ５３と、駆動ベベルギヤ５３に噛合する従動ベベルギヤ５４と、従動ベベルギヤ５４により作動するボールねじ機構５５とを備える。アクチュエータハウジング５６に一対のボールベアリング５７，５７を介してスリーブ５８が回転自在に支持されており、このスリーブ５８の内周に出力軸５９が同軸に配置されるとともに、その外周に従動ベベルギヤ５４が固定される。

スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の内部に一対のリターンスプリング３７Ａ，３７Ｂで後退方向に付勢された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが摺動自在に配置されており、ピストン３８Ａ，３８Ｂの前面に一対の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂが区画される。後側のピストン３８Ａの後端に前記出力軸５９の前端が当接する。一方の第２液圧室３９Ａはポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、他方の第２液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

ＡＢＳ装置２４の構造は周知のもので、左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統と、右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９の系統とに同じ構造のものが設けられる。その代表として左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統について説明すると、液路Ｐｃと液路Ｐｄ，Ｐｅとの間に一対の常開型電磁弁よりなるインバルブ４２，４２が配置され、インバルブ４２，４２の下流側の液路Ｐｄ，Ｐｅとリザーバ４３との間に常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４，４４が配置される。リザーバ４３と液路Ｐｃとの間に、一対のチェックバルブ４５，４６に挟まれた液圧ポンプ４７が配置されており、この液圧ポンプ４７は電動モータ４８により駆動される。

図３に示すように、遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、反力許可弁２５、スレーブシリンダ２３の電動モータ５２およびＡＢＳ装置２４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１１が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサＳａと、ディスクブレーキ装置１８，１９に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｂと、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサＳｃ…と、図示せぬアクセルペダルの操作を検出するアクセルペダルスイッチＳｄと、電動モータ５２の回転位置を検出するモータ回転位置センサＳｅとが接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

システムが正常に機能する正常時には、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂが消磁されて開弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５が励磁されて開弁する。この状態で液路Ｑａに設けた液圧センサＳａが運転者によるブレーキペダル１２の踏み込みを検出すると、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１が作動する。即ち、電動モータ５２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４およびボールねじ機構５５を介して出力軸５９が前進することで、出力軸５９に押圧された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進する。ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進を開始した直後に液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞されるため、第２液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧はＡＢＳ装置２４の開弁したインバルブ４２…を介してディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１に伝達され、各車輪を制動する。

また液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂをピストン３８Ａ，３８Ｂが閉塞することで、マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧はディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９に伝達されることはない。このとき、マスタシリンダ１１の他方の第１液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は開弁した反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６の液室３０に伝達され、そのピストン２９をスプリング２８に抗して移動させることで、ブレーキペダル１２のストロークを許容するとともに擬似的なペダル反力を発生させて運転者の違和感を解消することができる。

そして液路Ｑｃに設けた液圧センサＳｂで検出したスレーブシリンダ２３によるブレーキ液圧が、液路Ｑａに設けた液圧センサＳａで検出したマスタシリンダ１１によるブレーキ液圧に応じた大きさになるように、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１の作動を制御することで、運転者がブレーキペダル１２に入力する踏力に応じた制動力をディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９に発生させることができる。

上述した制動中に、車輪速センサＳｃ…の出力に基づいて何れかの車輪のスリップ率が増加してロック傾向になったことが検出されると、スレーブシリンダ２３を作動状態に維持した状態でＡＢＳ装置２４を作動させて車輪のロックを防止する。

即ち、所定の車輪がロック傾向になると、その車輪のディスクブレーキ装置のホイールシリンダに連なるインバルブ４２を閉弁してスレーブシリンダ２３からのブレーキ液圧の伝達を遮断した状態で、アウトバルブ４４を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧をリザーバ４３に逃がす減圧作用と、それに続いてアウトバルブ４４を閉弁してホイールシリンダのブレーキ液圧を保持する保持作用とを行うことで、車輪がロックしないように制動力を低下させる。

その結果、車輪速度が回復してスリップ率が低下すると、インバルブ４２を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧が増加させる増圧作用を行うことで、車輪の制動力を増加させる。この増圧作用により車輪が再びロック傾向になると、前記減圧、保持、増圧を再び実行し、その繰り返しにより車輪のロックを抑制しながら最大限の制動力を発生させることができる。その間にリザーバ４３に流入したブレーキ液は、液圧ポンプ４７により上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに戻される。

上述したＡＢＳ制御を実行している間、遮断弁２２Ａ，２２Ｂを励磁して閉弁することで、ＡＢＳ装置２４の作動による液圧変化がキックバックとなってマスタシリンダ１１からブレーキペダル１２に伝達されるのを防止することができる。

電源の失陥等によりスレーブシリンダ２３が作動不能になると、スレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧に代えて、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧による制動が行われる。

即ち、電源が失陥すると、図２に示すように、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂは自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５は自動的に閉弁し、常開型電磁弁よりなるインバルブ４２…は自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４…は自動的に閉弁する。この状態では、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａ，１３Ｂにおいて発生したブレーキ液圧は、ストロークシミュレータ２６に吸収されることなく、遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、スレーブシリンダ２３の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂおよびインバルブ４２…を通過して各車輪のディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１を作動させ、支障なく制動力を発生させることができる。

さて、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１の電動モータ５２が回転不能になる故障が発生したり、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１の駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４、ボールねじ機構５５等が固着する故障が発生したりすると、スレーブシリンダ２３がブレーキ液圧を発生できなくなるため、その故障を速やかにかつ確実に検出してバックアップを図る必要がある。

次に、スレーブシリンダ２３の故障判定の作用を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１で運転者がブレーキペダル１２を踏んでおらず、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧を液圧センサＳａが検出していないブレーキ非作動中であり、ステップＳ２でアクセルペダルスイッチＳｄがアクセルペダルが踏まれていることを検出し、ステップＳ３でモータ回転位置センサＳｅがスレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１が非作動中であることを検出したとき、ステップＳ４以降でスレーブシリンダ２３の故障判定を実行する。

前記ステップＳ１〜ステップＳ３は、スレーブシリンダ２３がブレーキ液圧を発生している最中に故障判定を行うとブレーキ液圧の発生が途絶える問題があるため、スレーブシリンダ２３が現在非作動中であること、あるいは故障判定の実行中にスレーブシリンダ２３を作動させる必要がないことを確認するためのものである。前記ステップＳ２でアクセルペダルが踏まれていることを確認すれば、運転者が現時点でブレーキペダル１１を踏む意思がないことを確認できるため、ステップＳ４で以降で故障判定を実行している間にブレーキペダル１１が踏まれないことを保証することができる。

ステップＳ４で電子制御ユニットＵからの指令で、スレーブシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂを、基準位置（ブレーキ液圧の非発生時の停止位置）から後退方向（ブレーキ液圧発生方向と逆方向）に微小距離だけ駆動する。その結果、ステップＳ５で電動モータ５２がピストン３８Ａ，３８Ｂの後退方向に回転したことがモータ回転位置センサＳｅにより検出されれば、スレーブシリンダ２３が正常に作動可能であると判定し、ステップＳ６で電動モータ５２を上述と逆方向に前進駆動してピストン３８Ａ，３８Ｂを前記基準位置に前進させる。

一方、前記ステップＳ５で電動モータ５２がピストン３８Ａ，３８Ｂの後退方向に回転したことがモータ回転位置センサＳｅにより検出されなければ、電動モータ５２が回転不能になる故障や、アクチュエータ５１の駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４、ボールねじ機構５５等が固着する故障が発生したと判定し、ステップＳ７でマスタシリンダ１１で発生したブレーキ液圧で制動を行うためのバックアップを実行する。

バックアップ処理は、例えばブレーキ装置に対する電源の供給を遮断することで行われる。その結果、常開型電磁弁である遮断弁２２Ａ，２２Ｂが開弁し、常閉型電磁弁である反力許可弁２５が閉弁することで液圧回路が図２の状態になり、マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧による制動を可能にすることができる。

上記故障判定が行われるとき、ピストン３８Ａ，３８Ｂは基準位置にあってスレーブシリンダ２３がマスタシリンダ１１およびホイールシリンダ１６，１７，２０，２１間が連通しているので、故障が判定されたときにマスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧をスレーブシリンダ２３において遮断することなくホイールシリンダ１６，１７，２０，２１に伝達し、バックアップを支障なく行うことができる。

以上のように、スレーブシリンダ２３の電動モータ５２を制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、電動モータ５２の回転が検出されない場合に故障が発生したと判定するので、スレーブシリンダ２３が非作動中であっても確実に故障判定を行うことができ、しかもスレーブシリンダ２３の作動前に故障判定を行えるので、故障が判定された場合のバックアップを速やかに行うことができる。

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、本発明の電動制動力発生手段は実施の形態のスレーブシリンダ２３に限定されず、電動モータ５２で直接ブレーキパッドを駆動して制動力を発生するする機械式（非液圧式）のものであっても良い。

また実施の形態ではスレーブシリンダ２３の故障をモータ回転位置センサＳｅで検出しているが、それを出力軸５９の回転位置、出力軸５９の軸方向位置、ピストン３８Ａ，３８Ｂの軸方向位置に基づいて検出しても良い。

また実施例では運転者がブレーキペダル１２を踏んだことを液圧センサＳａで検出しているが、それをブレーキペダルスイッチで検出しても良い。

車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図 図１に対応する異常時の液圧回路図 車両用ブレーキ装置の制御系のブロック図 スレーブシリンダの故障判定のフローチャート

符号の説明

１１ マスタシリンダ
１６ ホイールシリンダ
１７ ホイールシリンダ
２０ ホイールシリンダ
２１ ホイールシリンダ
２３ スレーブシリンダ（電動制動力発生手段）
５２ 電動モータ
Ｕ 電子制御ユニット（故障判定手段）

Claims (4)

1. 電動モータ（５２）の駆動力で車輪を制動する電動制動力発生手段（２３）を備えたブレーキ装置において、
   前記電動モータ（５２）を制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、前記電動モータ（５２）の回転が検出されない場合に故障が発生したと判定する故障判定手段（Ｕ）を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記故障判定手段（Ｕ）は、運転者がアクセルペダルを踏んでいるときに前記判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記故障判定手段（Ｕ）は、前記電動制動力発生手段（２３）がブレーキ液圧を発生していないときに前記判定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
4. 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（１１）と、
   前記電動モータ（５２）の駆動力でブレーキ液圧を発生する前記電動制動力発生手段（２３）と、
   前記マスタシリンダ（１１）あるいは前記電動制動力発生手段（２３）が発生するブレーキ液圧で車輪を制動するホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）とを備え、
   前記電動制動力発生手段（２３）は前記マスタシリンダ（１１）および前記ホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）間に配置され、前記電動制動力発生手段（２３）がブレーキ液圧を発生していないときには前記マスタシリンダ（１１）および前記ホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）間が連通することを特徴とする、請求項３に記載のブレーキ装置。

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