JP2009279966A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動輪の回生制動と、駆動輪および従動輪の液圧制動とを調和させ、駆動輪および従動輪の両方を的確に制動できるようにする。
【解決手段】 通常の液圧制動時には、マスタシリンダ１１からのブレーキ液圧をＡＢＳ装置２４を介して駆動輪用ホイールシリンダ１６，２０および従動輪用ホイールシリンダ１７，２１に伝達する。駆動輪の回生制動時には、マスタシリンダか１１ら駆動輪用ホイールシリンダ１６，２０に伝達されるブレーキ液圧をＡＢＳ装置２４で遮断し、駆動輪を回生制動してエネルギー回収効率を高めることができる。回生制動だけでは駆動輪の制動力が不足する場合には、モータシリンダ２３が発生するブレーキ液圧で駆動輪用ホイールシリンダ１６，２０を作動させる。このとき、従動輪用ホイールシリンダ１７，２１はマスタシリンダ１１により作動させられるため、回生制動によるエネルギー回収効率を高めながら、駆動輪および従動輪の両方に必要充分な制動力を発生させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動輪および従動輪のアンチロックブレーキ制御が可能であり、かつ駆動輪を回生制動および液圧制動して従動輪を液圧制動するブレーキ装置に関する。

電動モータにより駆動される駆動輪を備えた車両のブレーキ装置において、回生制動が行われないときにはマスタシリンダが発生したブレーキ液圧で車輪の制動を行い、回生制動が行われるときには、液圧制動の比率を低くして回生制動の比率を高くすることでエネルギーの回収効率を高めるべく、ブレーキ液圧をブレーキペダルの操作量に応じた値よりも低くして出力するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−１６２１３８号公報

ところで上記従来のものは、回生制動の実行時に、回生制動される駆動輪に供給されるブレーキ液圧だけでなく、回生制動されない従動輪に供給されるブレーキ液圧も一括して減圧されてしまうため、従動輪が本来発生すべき制動力を発生できなくなり、運転者が感じる制動フィーリングが悪化する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、駆動輪の回生制動と駆動輪および従動輪の液圧制動とを調和させ、駆動輪および従動輪の両方を的確に制動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、運転者の操作によりブレーキ液圧を発生可能なマスタシリンダと、電動モータにより駆動あるいは回生制動される駆動輪を液圧制動する駆動輪用ホイールシリンダと、従動輪を液圧制動する従動輪用ホイールシリンダと、ブレーキ液をリザーバに逃がすことによりブレーキ液圧を減圧あるいは遮断可能なＡＢＳ装置と、電動アクチュエータによりブレーキ液圧を発生可能な電動液圧発生手段とを備え、前記マスタシリンダと前記駆動輪用ホイールシリンダおよび前記従動輪用ホイールシリンダとの間に前記ＡＢＳ装置を配置し、前記ＡＢＳ装置と前記駆動輪用ホイールシリンダとの間に前記電動液圧発生手段を配置し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、前記電動液圧発生手段は、後部液圧室および前部液圧室と、前記後部液圧室および前記前部液圧室の後側にそれぞれ摺動自在に嵌合する後部ピストンおよび前部ピストンとを備え、前記電動アクチュエータで前記後部ピストンを前進させることで前記後部液圧室および前記前部液圧室にブレーキ液圧を発生可能であり、かつ前記後部ピストンおよび前記前部ピストンの最大距離を規制する第１規制手段と、前記前部ピストンの後退限を規制する第２規制手段とを備えることを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のホイールシリンダ１６，２０は本発明の駆動輪用ホイールシリンダに対応し、実施の形態のホイールシリンダ１７，２１は本発明の従動輪用ホイールシリンダに対応し、実施の形態のモータシリンダ２３は本発明の電動液圧発生手段に対応する。

請求項１の構成によれば、通常の液圧制動を行う場合には、運転者の操作によりマスタシリンダが発生したブレーキ液圧がＡＢＳ装置を介して駆動輪用ホイールシリンダおよび従動輪用ホイールシリンダに伝達され、駆動輪および従動輪を制動する。このとき、駆動輪あるいは従動輪がロック傾向になれば、ＡＢＳ装置が作動してマスタシリンダからのブレーキ液圧を減圧あるいは遮断してロックを抑制することができる。

駆動輪の回生制動時には、マスタシリンダから駆動輪用ホイールシリンダに伝達されるブレーキ液圧をＡＢＳ装置で遮断し、駆動輪を回生制動することでエネルギーの回収効率を高めることができる。回生制動だけでは駆動輪の制動力が不足する場合には、電動液圧発生手段が発生するブレーキ液圧で駆動輪用ホイールシリンダを作動させることで、駆動輪に必要な制動力を発生させることができる。このとき、従動輪用ホイールシリンダにはマスタシリンダのブレーキ液圧がＡＢＳ装置を介して供給されるため、回生制動によるエネルギーの回収効率を高めながら、駆動輪および従動輪の両方に必要充分な制動力を発生させることができる。

また請求項２の構成によれば、ＡＢＳ装置が作動して前部液圧室に連通するホイールシリンダのブレーキ液圧を減圧すると該前部液圧室も減圧するため、前部ピストンが前進することで後部液圧室の容積が増大して該後部液圧室に連通するホイールシリンダのブレーキ液圧も減圧してしまう問題があるが、後部ピストンおよび前部ピストンは相互の最大距離が拡大しないように第１規制手段で連結されているため、後部液圧室の容積の増大を防止して該後部液圧室に連通するホイールシリンダの制動力を確保することができる。

一方、ＡＢＳ装置が作動して後部液圧室に連通するホイールシリンダのブレーキ液圧を減圧すると該後部液圧室も減圧するため、前部ピストンが後退することで前部液圧室の容積が増大して該前部液圧室に連通するホイールシリンダのブレーキ液圧も減圧してしまう問題があるが、前部ピストンが第２規制手段で後退限を規制されるため、前部液圧室の容積の増大を防止して該前部液圧室に連通するホイールシリンダの制動力を確保することができる。

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は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の液圧回路図、図２はモータシリンダの縦断面図である。

図１に示すように、負圧ブースタ１０を備えた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液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ（第１系統）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、他方の液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ（第２系統）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，Ｑａと液路Ｐｂ，Ｐｄ；Ｑｂ，Ｑｄとの間にＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置２４が配置される。

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の第１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の第２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の第１系統について説明すると、液路Ｐａと液路Ｐｂ，Ｐｄ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Ｐｂ，Ｐｄ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。各インバルブ４２にはチェックバルブ４９が並列に接続される。リザーバ４３と液路Ｐａ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。

ＡＢＳ装置２４の下流側の液路Ｐｂ，Ｑｂと、左右の前輪のディスクブレーキ装置１４，１８のホイールシリンダ１６，２０の上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃとの間に、モータシリンダ２３が配置される。

モータシリンダ２３を駆動する電動アクチュエータ３１は、電動モータ３２と、電動モータ３２の出力軸に設けた駆動ベベルギヤ３３と、駆動ベベルギヤ３３に噛合する従動ベベルギヤ３４と、従動ベベルギヤ３４により作動するボールねじ機構３５とを備える。モータシリンダ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後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂが摺動自在に配置されており、後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂの前面にそれぞれ後部液圧室３９Ａおよび前部液圧室３９Ｂが区画される。後部液圧室３９Ａはポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、前部液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

しかして、電動モータ３２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ３３、従動ベベルギヤ３４およびボールねじ機構３５を介して後部および前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進し、後部および前部液圧室３９Ａ，３９Ｂに発生したブレーキ液圧をポート４１Ａ，４１Ｂを介して液路Ｐｃ，Ｑｃに出力することができる。

図２から明らかなように、モータシリンダ２３のシリンダ本体３６の後部に摺動自在に嵌合する後部ピストン３８Ａは、前側の第１カップシール５１と後側の第２カップシール５２とを備えており、その後退端をサークリップ５３で規制された状態で、液路Ｐｂに連なるポート４０Ａが第１カップシール５１の前方で後部液圧室３９Ａに開口する。後部ピストン３８Ａが僅かに前進して第１カップシール５１がポート４０Ａを通過すると、その瞬間に後部液圧室３９Ａにブレーキ液圧が発生する。

モータシリンダ２３のシリンダ本体３６の前部に摺動自在に嵌合する前部ピストン３８Ｂは、前側の第３カップシール５４と後側の第４、第５カップシール５５，５６とを備えており、シリンダ本体３６に固定したピン５７に、第３カップシール５４および第４カップシール５５間を直径方向に貫通する長孔３８ａが摺動自在に嵌合する。前部ピストン３８Ｂに設けられた開閉弁５８は、前部ピストン３８Ｂの前端に形成した凹部３８ｂを前記長孔３８ａに連通させる連通孔３８ｃと、連通孔３８ｃが凹部３８ｂに開口する部分に形成された弁座３８ｄと、頭部５９ａを弁座３８ｄに着座可能に対向させて脚部５９ｂを前記連通孔３８ｃに摺動自在に嵌合させた弁体５９と、前部ピストン３８Ｂの前端に嵌合するばね座６０と、ばね座６０と弁体５９の頭部５９ａとの間に縮設された弁ばね６１とを備える。ピン５７および長孔３８ａは前部ピストン３８Ｂの後退端を規制するもので、本発明の第２規制手段６６を構成する。

前部ピストン３８Ｂはリターンスプリング３７Ｂで後方に付勢され、長孔３８ａの前端がピン５７に当接する後退端に規制されている。この状態で弁体５０の脚部５９ｂがピン５７に当接して頭部５９ａが弁座３８ｄから離間し、前部液圧室３９Ｂと第３、第４カップシール５４，５５間の背室とが連通孔３８ｃを介して連通する。前部ピストン３８Ｂが僅かに前進すると、脚部５９ｂを連通孔３８ｃに案内された弁体５９が弁ばね６１の弾発力で後方に付勢され、頭部５９ａが弁座３８ｄに着座して前部液圧室３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。

後部液圧室３９Ａの容積を縮小してブレーキ液圧を発生させるべく、後部ピストン３８Ａは前部ピストン３８Ｂに対して接近可能であるが、その最大距離が第１規制手段６２により規制される。第１規制手段６２は、前部ピストン３８Ｂの後端に形成された環状突起３８ｅにカシメ部６３ａにより固定されたばね座６３と、カシメ部６３ａから後方に筒状に延びるガイド部６３ｂの後端の孔６３ｃに頭部６４ａを係合させ、その後端が後部ピストン３８Ａの前端に螺合してばね座６５を固定するボルト６４とで構成される。

通常は、前後のばね座６３，６５間に縮設されたリターンスプリング３７Ａの弾発力で後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂは相互に離反する方向に付勢されており、ボルト６４の頭部６４ａがばね座６３の孔６３ｃの周囲に当接して後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂの距離が最大距離に規制されるが、ボルト６４が孔６３ｃに沿って摺動することで、後部ピストン３８Ａは前部ピストン３８に対して接近可能である。

ＡＢＳ装置２４の作動を制御する不図示の電子制御ユニットには、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサＳａ…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。

通常の制動時には、運転者がブレーキペダル１２を踏んでマスタシリンダ１１の液圧室１３Ａが発生したブレーキ液圧は、液路ＰａからＡＢＳ装置２４の一方の開弁したインバルブ４２→液路Ｐｂ→モータシリンダ２３のポート４０Ａ→後部液圧室３９Ａ→ポート４１Ａ→液路Ｐｃの経路で左前輪のホイールシリンダ１６に伝達されるとともに、マスタシリンダ１１の液圧室１３Ａが発生したブレーキ液圧は、液路ＰａからＡＢＳ装置２４の他方の開弁したインバルブ４２→液路Ｐｄの経路で右後輪のホイールシリンダ１７に伝達される。

また運転者がブレーキペダル１２を踏んでマスタシリンダ１１の液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は、液路ＱａからＡＢＳ装置２４の一方の開弁したインバルブ４２→液路Ｑｂ→モータシリンダ２３のポート４０Ｂ→前部液圧室３９Ｂ→ポート４１Ｂ→液路Ｑｃの経路で右前輪のホイールシリンダ２０に伝達されるとともに、マスタシリンダ１１の液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は、液路ＱａからＡＢＳ装置２４の他方の開弁したインバルブ４２→液路Ｑｄの経路で左後輪のホイールシリンダ２１に伝達される。

このように、通常時にはマスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧で四輪のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１が作動する。

上述したマスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧による制動中に、車輪速センサＳａ…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、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を閉弁してマスタシリンダ１１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を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Ｐａ，Ｑａに戻される。

バッテリが満充電状態でなく、回生電力による充電が可能な場合には、電動モータで駆動される駆動輪である左右前輪を回生制動する。このとき、ＡＢＳ装置２４の液路Ｐｂ，Ｑｂに連なる二つのインバルブ４２，４２を閉弁することでマスタシリンダ１１から左右の前輪のホイールシリンダ１６，２０にブレーキ液圧が伝達されなくなり、左右の前輪を回生制動のみによって制動することで、エネルギーの回収効率を最大限に高めることができる。このとき、左右の後輪は通常時と同様にマスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧により制動される。

左右の前輪の制動力が回生制動だけでは不足する場合には、モータシリンダ２３が発生するブレーキ液圧で左右の前輪のホイールシリンダ１６，２０を作動させ、回生制動による制動力の不足分をアシストする。

即ち、モータシリンダ２３の電動アクチュエータ３１が作動して後部および前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進することで、後部および前部液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧は液路Ｐｃ，Ｑｃを介してホイールシリンダ１６，２０に伝達され，左右の前輪に制動力を発生させることができる。

尚、モータシリンダ２３の後部および前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが僅かに前進すると、液路Ｐｂ，Ｑｂと後部および前部液圧室３９Ａ，３９Ｂとの連通が遮断されるため、後部および前部液圧室３９Ａ，３９Ｂが発生したブレーキ液圧がチェックバルブ４９，４９を通過してマスタシリンダ１１側に逆伝達されることはない。

上述した前輪の回生制動時には、マスタシリンダ１１が送出するブレーキ液のうち、前輪のホイールシリンダ１６，２０に供給されるべきものがＡＢＳ装置２４において遮断されてしまうため、その分だけブレーキペダル１２のストロークが減少してペダルフィーリングが悪化する可能性がある。そこで本実施の形態では、回生制動時に後輪のホイールシリンダ１７，２１の連なる液路Ｐｄ，Ｑｄのブレーキ液を、アウトバルブ４４，４４を適宜開弁することでリザーバ４３，４３に逃がし、その分だけブレーキペダル１２のストロークを増加させてペダルフィーリングの悪化を防止している。

このように、ＡＢＳ装置２４のリザーバ４３，４３を用いてブレーキペダル１２のストロークを確保するので、特別のストロークシミュレータが不要になってコストダウンに寄与することができる。

ところで、例えば左前輪がロック傾向になり、ＡＢＳ装置２４が作動して左前輪のホイールシリンダ１６に供給するブレーキ液圧を減圧すると、モータシリンダ２３の後部液圧室３９Ａが減圧するため、前部ピストン３８Ａが後退することで前部液圧室３９Ｂの容積が増大して右前輪のホイールシリンダ２０に供給するブレーキ液圧も減圧してしまう問題がある。しかしながら本実施の形態では、前部ピストン３８Ｂの長孔３８ａの前端がピン５７に係合して後退を規制されるため、即ち第２規制手段６６が機能することにより、前部液圧室３９Ｂの容積の増大を防止して右前輪のホイールシリンダ２０の制動力を確保することができる。

逆に、右前輪がロック傾向になり、ＡＢＳ装置２４が作動して右前輪のホイールシリンダ２０に供給するブレーキ液圧を減圧すると、モータシリンダ２３の前部液圧室３９Ｂが減圧するため、前部ピストン３８Ａが前進することで後部液圧室３９Ａの容積が増大して左前輪のホイールシリンダ１６に供給するブレーキ液圧も減圧してしまう問題がある。しかしながら本実施の形態では、後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂが、その距離が拡大しないようにばね座６３およびボルト６４よりなる第１規制手段６２で連結されているため、後部液圧室３９Ａの容積の増大を防止して左前輪のホイールシリンダ１６の制動力を確保することができる。

以上のように、本実施の形態のブレーキ装置によれば、駆動輪を回生制動しない場合は、通常のＡＢＳ装置２４を備えた液圧ブレーキ装置として機能し、駆動輪を回生制動する場合には、従動輪へのブレーキ液圧の供給を行いながら駆動輪へのブレーキ液圧の供給を遮断し、駆動輪を回生制動だけで制動してエネルギーの回収効率を高めることができる。駆動輪の制動力が回生制動だけでは不足する場合には、モータシリンダ２３が発生したブレーキ液圧で駆動輪を制動することで、駆動輪に必要な制動力を発生させることができる。しかして、回生制動によるエネルギーの回収効率を高めながら、駆動輪および従動輪の両方に必要充分な制動力を発生させることができる。

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、実施の形態のでは前輪を駆動輪とし、後輪を従動輪としているが、その関係を逆転することができる。

また実施の形態のＡＢＳ装置２４は、ＡＢＳ機能を有したブレーキ液圧制御装置（ＶＳＡ装置：ビークル・スタビリティ・アシスト装置）を含むものとする。

車両用ブレーキ装置の液圧回路図 モータシリンダの縦断面図

符号の説明

１１ マスタシリンダ
１６ ホイールシリンダ（駆動輪用ホイールシリンダ）
１７ ホイールシリンダ（従動輪用ホイールシリンダ）
２０ ホイールシリンダ（駆動輪用ホイールシリンダ）
２１ ホイールシリンダ（従動輪用ホイールシリンダ）
２３ モータシリンダ（電動液圧発生手段）
２４ ＡＢＳ装置
３１ 電動アクチュエータ
３８Ａ 後部ピストン
３８Ｂ 前部ピストン
３９Ａ 後部液圧室
３９Ｂ 前部液圧室
４３ リザーバ
６２ 第１規制手段
６６ 第２規制手段

Claims (2)

1. 運転者の操作によりブレーキ液圧を発生可能なマスタシリンダ（１１）と、
   電動モータにより駆動あるいは回生制動される駆動輪を液圧制動する駆動輪用ホイールシリンダ（１６，２０）と、
   従動輪を液圧制動する従動輪用ホイールシリンダ（１７，２１）と、
   ブレーキ液をリザーバ（４３）に逃がすことによりブレーキ液圧を減圧あるいは遮断可能なＡＢＳ装置（２４）と、
   電動アクチュエータ（３１）によりブレーキ液圧を発生可能な電動液圧発生手段（２３）とを備え、
   前記マスタシリンダ（１１）と前記駆動輪用ホイールシリンダ（１６，２０）および前記従動輪用ホイールシリンダ（１７，２１）との間に前記ＡＢＳ装置（２４）を配置し、前記ＡＢＳ装置（２４）と前記駆動輪用ホイールシリンダ（１６，２０）との間に前記電動液圧発生手段（２３）を配置したことを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記電動液圧発生手段（２３）は、後部液圧室（３９Ａ）および前部液圧室（３９Ｂ）と、前記後部液圧室（３９Ａ）および前記前部液圧室（３９Ｂ）の後側にそれぞれ摺動自在に嵌合する後部ピストン（３８Ａ）および前部ピストン（３８Ｂ）とを備え、前記電動アクチュエータ（３１）で前記後部ピストン（３８Ａ）を前進させることで前記後部液圧室（３９Ａ）および前記前部液圧室（３９Ｂ）にブレーキ液圧を発生可能であり、かつ前記後部ピストン（３８Ａ）および前記前部ピストン（３８Ｂ）の最大距離を規制する第１規制手段（６２）と、前記前部ピストン（３８Ｂ）の後退限を規制する第２規制手段（６６）とを備え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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