JP2012006423A - 非常ブレーキ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】機器等に格別の構造改変を伴うことなく、パーキングブレーキによるサービスブレーキ失陥時のフェルセーフが可能な非常ブレーキ機構を提供する。
【解決手段】サービスブレーキ系統１〜４とパーキングブレーキ系統７〜１０が独立して設けられたブレーキ機構において、前記サービスブレーキの操作手段の操作によって所定の減速度が得られない場合に、前記パーキングブレーキ系統の操作手段１０Ａが自動的に操作されることにより、格別の機器等を追加せずとも、自動パーキングブレーキの作動アルゴリズムを追加するだけで、運転者が減速ないし停止しようとしている意思に拘らず、所定の減速度が得られない場合には、パーキングブレーキ系統の失陥と判断して、自動的にパーキングブレーキを作動させることが可能となり、大事故を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構の非常ブレーキ機構に関する。

自動車等の車両のブレーキ装置において、車両の走行中にサービスブレーキ系統が油圧漏れ等に起因して失陥し、ブレーキペダルを踏んでも車両の減速が確認できない場合でも、安全に車両を停止させる必要がある。従来、そのために、例えば、図６（Ａ）および図７に示したように、油圧制御等のサービスブレーキ系統と独立して配設された通常備わっているパーキングレバーを引いてパーキングケーブルの牽引によりブレーキを作動させて車両を停止させたり、あるいは図６（Ｂ）にその制御状態を示したように、下記特許文献１に記載されたもののような電動駐車ブレーキ装置を備えるものが開発された。このブレーキ制御装置では、シフトレバーがＰポジションかＮポジション、車体速度が０ｋｍ／ｈ等の条件で自動的に電動駐車ブレーキ装置が作動する他、手動にて操作スイッチを押下することで、電動駐車ブレーキ装置を作動させるようにしたもので、アンチロック制御との関連で、必要以上の制動力低減を防止する技術に関するものである。このような電動駐車ブレーキ装置の採用によって、サービスブレーキ系統に油圧漏れ等に起因して失陥した場合に、車両の走行中にても手動にて電動駐車ブレーキ装置の操作スイッチを押下することで、緊急時の非常ブレーキとして機能させることができるようになった。

ところが、車両の走行中にサービスブレーキ系統が油圧漏れ等に起因して失陥し、ブレーキペダルを踏んでも車両の減速が確認できないような咄嗟の場合等においては、電動駐車ブレーキ装置等の駐車ブレーキの操作スイッチを操作するまでの思考時間が延びてしまったり、運転者によっては何も対処できないパニック状態に陥る可能性があった。パニック状態に陥らないまでも、特に、未熟な運転者や高齢者ドライバーでは、判断速度が遅くて車両の制動距離が長くなり、大事故に繋がりかねないものであった。そのようなことから、下記特許文献２に記載されたもののような非常ブレーキを備えたブレーキシステムが提案された。

特許第３４４９３３６号公報（特開２００１−３１５６３１号公報：公報特許請求の範囲参照） 特開２００７−１８６１７３号公報（公報要約書参照）

前記特許文献２に開示されたブレーキシステムを図８を用いて説明すると、運転者によるブレーキ操作手段（ブレーキペダル１１２）の踏動に応じてブレーキアクチュエータ１１８によりホイールシリンダ１２４の液圧を制御して制動力を発生するサービスブレーキ装置１７８と、モータで駐車ブレーキの作動または解除を行う電動駐車ブレーキ１７２とを備えるブレーキシステムにおいて、液圧発生機構１２０は、モータを用いて蓄えられたエネルギーを利用して、前記ホイールシリンダ１２４の液圧を制御し、万一、ブレーキアクチュエータ１１８に失陥が発生した場合に、ＥＣＵ１１６が失陥を検知して、電磁弁１２２によりホイールシリンダ１２４への作動流体の液路をブレーキアクチュエータ１１８から液圧発生機構１２０に切り換えるものである。

このような構成によって、サービスブレーキ装置１７８におけるブレーキアクチュエータ１１８の液圧が失陥しても、自動的に電動駐車ブレーキ１７２における液圧発生機構１２０からの液圧を受けて非常ブレーキとして作動させることができるので、未熟な運転者や高齢者ドライバーであっても、迅速かつ安全に車両を制動させることが可能となった。しかしながら、この従来のものでは、電動駐車ブレーキ１７２における液圧発生機構１２０の構造が複雑で構造的に大がかりとなる他、液圧発生機構１２０自体が油圧等により油圧を発生させるシステムであるため、電磁弁１２２から下流の油圧ラインが失陥した場合には、このシステムが無効になる虞れもあった。

そこで本発明では、前記従来のブレーキシステムにおける諸課題を解決して、機器等に格別の構造改変を伴うことなく、パーキングブレーキによるサービスブレーキ失陥時のフェルセーフが可能な非常ブレーキ機構を提供することを目的とする。

このため本発明は、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構において、前記サービスブレーキの操作手段の操作によって所定の減速度が得られない場合に、前記パーキングブレーキ系統の操作手段が自動的に操作されることを特徴とする。また本発明は、前記パーキングブレーキ系統の操作は段階的に軸力が増加するように制御されることを特徴とする。また本発明は、前記サービスブレーキ系統は油圧制御され、パーキングブレーキ系統は電動制御されることを特徴とする。また本発明は、前記サービスブレーキ系統およびパーキングブレーキ系統のいずれもが電動制御されることを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構において、前記サービスブレーキの操作手段の操作によって所定の減速度が得られない場合に、前記パーキングブレーキ系統の操作手段が自動的に操作されることにより、格別の機器等を追加せずとも、自動パーキングブレーキの作動アルゴリズムを追加するだけで、運転者が減速ないし停止しようとしている意思に拘らず、所定の減速度が得られない場合には、パーキングブレーキ系統の失陥と判断して、自動的に直ちにパーキングブレーキを作動させることが可能となり、大事故を回避できる。

また、前記パーキングブレーキ系統の操作は段階的に軸力が増加するように制御される場合は、液圧によるブレーキ作動に講じられているのと同様に、車輪をロックさせることなく徐々に制動が行われて、できるだけ短い制動距離での安定した制動が可能となる。さらに、前記サービスブレーキ系統は油圧制御され、パーキングブレーキ系統は電動制御される場合は、サービスブレーキ系統の油圧制御とは全く制御媒体の異なる電動制御によりパーキングブレーキ系統が制動されるので、確実に非常ブレーキを作動させることができて安全性が向上する。

さらにまた、前記サービスブレーキ系統およびパーキングブレーキ系統のいずれもが電動制御される場合は、油圧制御が想定されない電気自動車等の車両にも容易に適用が可能となる。

本発明の非常ブレーキ機構の原理を示す概略図および第１実施例の構成図である。 同、第１実施例の電動パーキングキャリパ一体型アクチュエータの断面図である。 同、タイミングチャート図である。 同、制御フロー図である。 本発明の非常ブレーキ機構の第２実施例の構成図で、電動パーキングキャリパ別体型であるパーキングケーブルアクチュエータ型を示す。 従来型の非常ブレーキの操作方式についての説明図である。 従来型の一般的な機械式パーキングブレーキの説明図である。 従来例である非常用のブレーキシステムの説明図である。

以下、本発明の非常ブレーキ機構を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明の非常ブレーキ機構機構は、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構において、前記サービスブレーキの操作手段の操作によって所定の減速度が得られない場合に、前記パーキングブレーキ系統の操作手段が自動的に操作されることを特徴とする。例えば、図１（Ａ）に示すように、ＳＡにて、サービスブレーキの油圧回路等に失陥が生じ、ＳＢにて、サービスブレーキのペダルを踏んでも所定の減速度が得られず車両が減速しない場合には、ＳＣにて、コントロールユニットＥＣＵが サービスブレーキの油圧回路等の失陥を判断して直ちにサービスブレーキ系統とは独立したパーキングブレーキ系統を作動させることによって、迅速かつ安全に車両を停止させることができるものである。

以下、本発明の非常ブレーキ機構の第１実施例について説明する。図１（Ｂ）に示したものは、第１実施例の構成図で、サービスブレーキ系統の油圧液路によって作動されるアクチュエータ１０Ａが、例えば、リヤキャリパ６に取り付けられたキャリパ一体型として構成され、同時に、制御線９Ａにてコントロールユニット８に接続された電動パーキングブレーキのモータアクチュエータとしても機能するものに適用された例である。サービスブレーキ系統ではブレーキペダル１の踏動により、その踏動ストロークに応じてマスタシリンダ２から液圧がフロント液路３およびリヤ液路４を介してフロントキャリパ５およびリヤキャリパ６のホイールシリンダに所定の制動力を発生させる。

これらのサービスブレーキ系統とは独立して構成されるパーキングブレーキ系統は、パーキングスイッチ７の押下によりコントロールユニットＥＣＵ８の制御下で、電気的な制御線９Ａを介して、例えば好適には、リヤキャリパ６側に設置されたアクチュエータ１０Ａを電気的に作動させることができる。

図２は、サービスブレーキ系統としても機能する電動パーキングキャリパ一体型アクチュエータの断面図で、前記図１（Ｂ）に示したパーキングスイッチ７の押下によるコントロールユニットＥＣＵ８からの制御信号を受けてモータ１１が正転すると、ピニオンギヤ１２を介してウォームギヤ１３が正転し、該ウォームギヤ１３に接続された主軸１４も正転する。主軸１４はスラストベアリング１５によって支持されている。主軸１４の正転により、該主軸１４にスプライン嵌合等された第１カムリング１６も正転し、カムボール１７を介して非回転側である第２カムリング１８を第１カムリング１６側から離反して進出させる。これにより、第２カムリング１８が作動ピストン２１をパッド２３を取り付けた受圧プレート２２に押し付け、図示省略のブレーキロータを一対のパッド２３により挟持してブレーキ動作がなされることになる。

前記第２カムリング１８と一体に挙動を共にするリテーナ１９の他端部側と、前記第１カムリング１６との間には圧縮ばねによるリターンスプリング２０が介設されており、ブレーキ解除時の主軸１４の逆転時には、カムリング１６、１８およびカムボール１７によるカム作用解除に伴う第２カムリング１８の後退を促す。これらのモータ１１による一連の電気的なパーキングブレーキ系統の制御が行われる他、前記電気的なパーキングブレーキ系統の制御とは独立して、キャリパ６と作動ピストン２１との間に形成されたシリンダ室２４に前記サービスブレーキ系統における例えばリヤ液路４（図１（Ｂ））からの液圧が供給されてサービスブレーキ系統のブレーキ制御もなされるように構成されている。

図３は、本発明の非常ブレーキ機構のタイミングチャート図である。時刻Ｔ１にてアクセルペダルから完全に足を離し、時刻Ｔ２にてブレーキペダルの踏動を開始する。ブレーキペダルのストローク量は時刻Ｔ４まで所定の増加率で増加し、時刻Ｔ４で最大に達する。本来であれば、車両の減速度は点線のような減少を辿り、ペダルストロークから推測できる車速に減速される筈であるが、サービスブレキ系統に液漏れ等に起因して失陥を生じた場合には、時刻Ｔ５に至っても実際の車速はもとのままである。時刻Ｔ３にて減速度の推定値と実測の車速が規定値を上回り、サービスブレーキ系統が失陥と判断し、同時にパーキングスイッチも押下されずに所定時間Ｔ３〜Ｔ５が経過した場合には、パーキングブレーキ系統に緊急作動指令が発令され、車輪がロックしないように、段階的に軸力が増加するように断続的な軸力制御によってブレーキ制御がなされ、時刻Ｔ６にて車両が停止するまで、短い制動距離での安定した制動がなされる。

図４は、本発明の非常ブレーキ機構の制御フロー図である。ステップＳ１にてサービスブレーキ系統におけるブレーキペダルの入力が確認されると、ステップＳ２に移行して、実際の車両の速度とブレーキペダルから推測できる減速度との差の規定値との比較演算が行われる。ステップＳ３にて、実減速度が規定値以上であることが確認されると、正常な通常のサービスブレーキ系統のブレーキ作動が行われる（ステップＳ４）。もし、ステップＳ３にて、実際の車両の速度がブレーキペダルから推測できる減速度による速度まで減少していない場合、つまり、実減速度が規定値に達しないと判断された場合には、ステップＳ５に移行する。ここで、運転者がサービスブレーキ系統の失陥を感じ取ってパーキングスイッチを押下すれば、ステップＳ８に移行してパーキングブレーキ緊急作動がなされるが、ステップＳ５にて、運転者のパニック等に起因してパーキングスイッチが押下されない場合、ステップＳ６によりカウンタによる時間計測が開始する。

ステップＳ７にて、カウンタが規定値超過をカウントして所定時間が経過したことを検出すると、ステップＳ８に移行してパーキングブレーキ緊急作動がなされる。ステップＳ９にて実際の減速度が規定値を上回るまでパーキングブレーキ緊急作動が続き、ステップＳ１０にて、最大軸力で完全停止するまで処理が続行される。なお、パーキングブレーキ系統における緊急作動指令の際の、最大軸力で完全停止するまでの段階的に軸力が増加する断続的な軸力制御によるブレーキ制御では、最適な停止距離を得るために、現在の車速または車輪速度から、軸力を掛ける回数等を任意に変更することができる。

図５は、本発明の非常ブレーキ機構の第２実施例の構成図で、電動パーキングキャリパ別体型であるパーキングケーブルアクチュエータ型を示す。本実施例では、液圧によるサービスブレーキ系統３、４と独立して、例えば、リヤキャリパ６にパーキングケーブル９Ｂによって牽引されるブレーキレバー２５が併設されている。本実施例では、サービスブレーキ系統の液圧が液漏れ等に起因して失陥すると、コントロールユニットＥＣＵ８がサービスブレーキ系統と独立した電動のモータアクチュエータ１０Ｂを作動させて、パーキングケーブル９Ｂを牽引し、ブレーキレバー２５を介してリヤキャリパ６のリヤブレーキを作動させる。この際、前記図３のように、最大軸力で完全停止するまでに、段階的に軸力が増加する断続的な軸力制御によるブレーキ制御として、最適な停止距離を得るために、現在の車速または車輪速度から、これらに応じて、軸力を掛ける回数等を任意に変更することもできる。

前記第１および第２実施例では、サービスブレーキ系統は油圧制御され、パーキングブレーキ系統は電動制御ないしそれに基づく機械的ケーブル制御がなされて、サービスブレーキ系統の油圧制御とは全く制御媒体の異なる電動制御によりパーキングブレーキ系統が制動されるので、確実に非常ブレーキを作動させることができて安全性が向上する。なお、図示しての説明は省略されるが、本発明は前記サービスブレーキ系統およびパーキングブレーキ系統のいずれもが電動制御されるブレーキ系統にも適用が可能で、その場合には、油圧制御が想定されない電気自動車等の車両にも容易に適用が可能となる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、互いに独立して設けられるサービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統のそれぞれの構成およびモータアクチュエータの形状、形式（キャリパ一体型、キャリパ別体型）およびその配設部位、車両の減速度あるいは速度の推定値と実測車両減速度あるいは速度との差の規定値との比較形態（ブレーキペダルの踏力またはパダルストロークから推測できる減速度テーブル等と、加速度あるいは速度センサにより検出された実際の車両の速度とを比較して所定の規定値を超過すると、サービスブレーキ系統の失陥と判断する等）、実測車両減速度あるいは速度のいずれかに故障異常等が生じた場合でも誤作動なく正確に機能するように、Ｇセンサのような加速度センサとスピードメータのような速度センサのいずれも設置して、実測車両減速度および速度を検出する多重検出形式とすることが好ましい。パーキングブレーキ系統の段階的な軸力制御形態（いわゆるアンチロックブレーキ制御形態に準ずる車輪ロックを抑制できる形態が採用され、最適な停止距離を得るために、現在の車速または車輪速度から、軸力を掛ける回数等を任意に変更することもできる。）、電気自動車あるいは通常の内燃機関における電動ブレーキのようにサービスブレーキ系統における電動制御形態等についても適宜選定できる。また、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の非常ブレーキ機構は、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構の非常ブレーキ機構に関するが、特に自動車等の車両に好適である。しかしながら、サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられるならば、鉄道車両やその他の車両にも適用が可能である。また、サービスブレーキ系統にアンチロックブレーキ制御機構が採用されたものにも適用され得る。

１ ブレーキペダル
２ マスタシリンダ
３ フロント液路
４ リヤ液路
５ フロントキャリパ
６ リヤキャリパ
７ パーキングスイッチ
８ コントロールユニット（ＥＣＵ）
９Ａ 制御線
１０Ａ キャリパ一体型モータアクチュエータ

Claims (4)

1. サービスブレーキ系統とパーキングブレーキ系統が独立して設けられたブレーキ機構において、前記サービスブレーキの操作手段の操作によって所定の減速度が得られない場合に、前記パーキングブレーキ系統の操作手段が自動的に操作されることを特徴とする非常ブレーキ機構。
2. 前記パーキングブレーキ系統の操作は段階的に軸力が増加するように制御されることを特徴とする請求項１に記載の非常ブレーキ機構。
3. 前記サービスブレーキ系統は油圧制御され、パーキングブレーキ系統は電動制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の非常ブレーキ機構。
4. 前記サービスブレーキ系統およびパーキングブレーキ系統のいずれもが電動制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の非常ブレーキ機構。

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