JP2016165913A - 車両用制動システム - Google Patents

Abstract

【課題】バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムを適用した車両用制動システムにおいて、バックアップの際における制動力の低下を防止する。
【解決手段】通信ネットワークの異常等の故障が車両用制動システム１０で発生したときは、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを開いて、スレーブシリンダ１６とマスタシリンダ３４とを連通させる。また、モータ７２の駆動により、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを現在の位置を維持するように制御する。その後、ブレーキペダル１２の操作が解除された際には、当該モータ７２の動作を停止する。
【選択図】図１

Description

車両用制動システム

運転者のブレーキペダルの操作に応じて、モータでスレーブシリンダ（モータシリンダ）を駆動して液圧（油圧）を発生させ、これにより車両の摩擦制動力を発生させる、所謂バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムが知られている（特許文献１等）。バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムにおいては、スレーブシリンダに連通し、ブレーキペダルの操作により液圧を発生するマスタシリンダと、マスタシリンダとスレーブシリンダとの連通を選択的に遮断する遮断弁（マスタカットバルブ）とを備えている。
このような、バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムにおいて、バイ・ワイヤにより摩擦制動力を発生させるときは、前記遮断弁を閉じ、ブレーキペダルの操作量等に応じてモータでスレーブシリンダを駆動して摩擦制動力を発生させる。

一方、バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムに故障が生じたときは、前記遮断弁を開き、前記モータは停止する。これにより、運転者が行うブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダで発生する液圧を、スレーブシリンダを介してホイールシリンダに伝えることを可能として、バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムをコンベンショナル・ブレーキとして使用できるようにしている。

特開２０１２−２１４０９０号公報

しかしながら、既存のバイ・ワイヤ・ブレーキ・システムにおいて、システム故障の発生を検知したため、システムをコンベンショナル・ブレーキとして使用する際（バックアップの際）に、スレーブシリンダのピストンをモータ駆動で加圧中であったときには、不具合が発生する。すなわち、この場合はスレーブシリンダのモータが停止される。そのため、運転者がブレーキペダルを操作してマスタシリンダから液圧がかかると、スレーブシリンダのピストンは減圧方向に移動し（液損が発生し）、バックアップの際に制動力のロス（低下）を生じてしまうという不具合である。
本発明は、バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムを適用した車両用制動システムにおいて、バックアップの際における制動力の低下を防止することを目的とする。

本発明は、電気的アクチュエータを作動させることによりピストンを駆動して、液圧で車両に制動力を発生させる電気的液圧発生部と、前記電気的液圧発生部に連通し、ブレーキペダルの操作により液圧を発生するマスタシリンダと、前記電気的液圧発生部と前記マスタシリンダとの連通を開閉する弁と、システムの所定の故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部で前記故障を検出したときは、前記弁を開いて前記マスタシリンダの液圧を前記電気的液圧発生部側に伝達する弁制御部と、前記故障検出部で前記故障を検出したときは、前記ピストンの現在の位置を維持するように前記電気的アクチュエータを制御する駆動制御部とを備えることを特徴とする車両用制動システムである。
本発明によれば、バックアップの際に電気的液圧発生部のピストンの現在の位置を維持するようにして、制動力の低下を防止することができる。

この場合に、前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサを備え、前記駆動制御部は、前記ピストンの現在の位置を維持するように前記電気的アクチュエータの制御を開始した後、前記ブレーキペダルストロークセンサにより前記ブレーキペダルの操作が解除されたことを検出したときは、前記ピストンを初期位置に戻すように前記電気的アクチュエータを制御するようにしてもよい。
本発明によれば、運転者が次回ブレーキペダルを操作した場合でも、ピストンは初期位置にあるので、液損は発生しないようにすることができる。

さらに、前記の場合に、前記弁制御部は、前記故障検出部で検出した前記故障がシステム内でのブレーキ液のエア噛みがあった場合は、前記弁を閉じた状態にし、前記駆動制御部は、前記故障検出部で検出した前記故障が前記エア噛みであった場合は、前記ピストンの現在の位置の維持に代えて、当該ピストンに前後動作をさせるように前記電気的アクチュエータを制御するようにしてもよい。
本発明によれば、ピストンを前後動作させることで、ブレーキ液のエア噛みを解消してブレーキ液圧不足に対処することができる。

本発明によれば、バックアップの際における制動力の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制動システムの全体構成の説明図である。 本発明の一実施の形態である車両用制動システムの制御系の電気的な接続を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態である車両用制動システムの制御内容について説明するフローチャートである。 既存の車両用制動システムのスレーブシリンダの動作について説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である車両用制動システム１０の全体構成の説明図である。まず、車両用制動システム１０の概略構成について説明する。車両用制動システム１０は、車両における摩擦制動力を発生するための装置である。具体的には、車両用制動システム１０は、バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムなどから構成される。

すなわち、車両用制動システム１０は、ブレーキペダル１２の操作により運転者が入力した踏力をブレーキ液圧に変換するマスタシリンダ３４などを備えた入力装置１４、マスタシリンダ３４で発生したブレーキ液圧に応じて、または、そのブレーキ液圧とは無関係にブレーキ液圧を発生させる電気的液圧発生部となるスレーブシリンダ（モータシリンダ）１６、車両挙動安定化装置１８、ディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄなどを備える。

スレーブシリンダ１６は、電気的アクチュエータとなるモータ７２の動力でボールねじ軸７５を駆動し、このボールねじ軸７５の駆動に基づき第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂによってブレーキ液圧を発生させる。すなわち、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂは、それぞれコイルばね７６ａ，７６ｂにより、図１で右方向に付勢されている。これに対して、ボールねじ軸７５は、モータ７２の動力により図１で左方向に駆動されて、コイルばね７６ａ，７６ｂの付勢力に抗して第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを図１で左方向に移動し、これによりブレーキ液圧を発生させることができる。

配管チューブ２２ａ〜２２ｄは、マスタシリンダ３４側とスレーブシリンダ１６側、あるいは、スレーブシリンダ１６側とディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ側とをそれぞれ接続している配管である。ストロークシミュレータ（ペダルフォースシミュレータ）６４は配管チューブ２２ａに接続され、ブレーキペダル１２の反力を発生させる装置である。第１遮断弁６０ａは、配管チューブ２２ｂに介装され、マスタシリンダ３４側とスレーブシリンダ１６側との連通を開閉する。第２遮断弁６０ｂは、配管チューブ２２ｂのペダルフォースシミュレータ６４より下流側に介装され、マスタシリンダ３４側とスレーブシリンダ１６側との連通を開閉する。第３遮断弁６２は、配管チューブ２２ａとペダルフォースシミュレータ６４との間に介装され、マスタシリンダ３４側とペダルフォースシミュレータ６４側との間を開閉する。配管チューブ２２ａ〜２２ｄには、各部のブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサＰｍ，Ｐｐ，Ｐｈ等が適宜設けられている。

スレーブシリンダ１６には、車両の右側前輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ａで液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＦＲと、左側後輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｂに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＲＬと、右側後輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｃに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＲＲと、左側前輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｄに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＦＬと、が接続される。

車両挙動安定化装置１８は、ブレーキ液を供給するポンプ７３と、ポンプ７３を駆動するモータＭと、図１に図示する各種バルブなどから構成され（公知技術のため、詳細は省略）、各ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬに個別に液圧を供給することにより、車両の挙動の安定化を図るための装置である。例えば、ＡＢＳ（Antilock Brake System）も車両挙動安定化装置１８により動作する。

次に、車両用制動システム１０の基本動作について説明する。車両用制動システム１０では、システムの正常作動時において、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、所謂バイ・ワイヤ式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、正常作動時の車両用制動システム１０では、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、ブレーキペダルストロークセンサ１１２（図３）でブレーキペダル１２の操作量、操作速度を検出し、マスタカットバルブと呼ばれる第１遮断弁６０ａ及び第２遮断弁６０ｂが、マスタシリンダ３４と各車輪を制動するディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）との連通を遮断した状態で、スレーブシリンダ１６が、モータ７２の駆動により発生するブレーキ液圧を用いてディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（のホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）を作動させて、各車輪を制動する。

また、この正常作動時には、第１遮断弁６０ａ及び第２遮断弁６０ｂが遮断される一方、第３遮断弁６２が開弁され、ブレーキ液は、マスタシリンダ３４からペダルフォースシミュレータ６４に流れ込むようになり、第１遮断弁６０ａ及び第２遮断弁６０ｂが遮断されていても、ブレーキ液が移動し、ブレーキペダル１２の操作時にはストロークが生じ、ペダル反力が発生するようになる。

一方、車両用制動システム１０では、スレーブシリンダ１６などが不作動等である異常時において、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、既存の油圧式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、異常時の車両用制動システム１０では、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、第１遮断弁６０ａ及び第２遮断弁６０ｂをそれぞれ開弁状態とし（開弁状態を保持し）、かつ、第３遮断弁６２を閉弁状態として、マスタシリンダ３４で発生するブレーキ液圧をディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（のホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）に伝達して、ディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）を作動させて各車輪を制動する。
その他の入力装置１４、スレーブシリンダ１６、車両挙動安定化装置１８などの構成や動作は公知であるため、詳細な説明は省略する。

次に、概略以上のような車両用制動システム１０において実行する制御の内容について説明する。
図２は、車両用制動システム１０の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。制御部１０１は、車両用制動システム１０を集中的に制御する制御装置である。制御部１０１には、前記のモータ７２と、第１遮断弁６０ａと、第２遮断弁６０ｂとが接続されている。

また、制御部１０１には、前記のブレーキ液圧センサＰｈと、ブレーキペダル１２の操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサ１１２とが接続されている。ブレーキ液圧センサＰｈは、ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ側のブレーキ液圧を検出する。
制御部１０１は、マイクロコンピュータを中心に構成され、当該制御部１０１が車両の通信システムであるＣＡＮ（Controller Area Network）と通信を行う通信制御装置１１１を備えている。また、制御部１０１は、所定の故障を検出する故障検出部１２１、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂの開閉を制御する弁制御部１２２、モータ７２の駆動を制御する駆動制御部１２３の各機能を実行する。

図３は、制御部１０１の故障検出部１２１、弁制御部１２２、駆動制御部１２３が実行する処理を説明するフローチャートである。前記のとおり、車両用制動システム１０においては、通常はブレーキ・バイ・ワイヤの制御を行っている。すなわち、運転者がブレーキペダル１２を操作すると、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを閉じ、ブレーキペダルストロークセンサ１１２で検出するブレーキペダル１２の操作量等に応じてモータ７２を駆動し、スレーブシリンダ１６で必要なブレーキ液圧を発生させて摩擦制動力を発生させている。

この場合に、まず、故障検出部１２１は、車両用制動システム１０において所定の故障が発生しているか否かを判断する（Ｓ１）。このような故障としては、例えば、車両の通信システムであるＣＡＮによる通信の異常が挙げられる。このような通信異常は、故障検出部１２１が、通信制御装置１１１の動作を判定することにより検出することができる。また、このような故障としては、ブレーキ液のエア噛み（リークを含む）を挙げることもできる。このようなエア噛みの発生は、故障検出部１２１が、ブレーキ液圧センサＰｈによるブレーキ液圧の検出値の低下から判断することができる。
車両用制動システム１０において所定の故障が発生していたときは（Ｓ１のＹｅｓ）、故障検出部１２１は、当該故障が前記のブレーキ液のエア噛みか否かを判断する（Ｓ２）。当該故障が前記のエア噛みであるときは（Ｓ２のＹｅｓ）、Ｓ７に移行する。

一方、当該故障が前記のエア噛みでないときは（Ｓ２のＮｏ）、弁制御部１２２は、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを制御して、当該第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを開く（なお、第３遮断弁６２は閉じる）。これにより、車両用制動システム１０におけるシステムの異常の際のバックアップが可能となる。すなわち、運転者のブレーキペダル１２の操作に応じたマスタシリンダ３４のブレーキ液圧が、スレーブシリンダ１６を介してホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ側に直接伝達される。これにより、車両用制動システム１０は既存の油圧式のブレーキシステムとして動作可能となる。

このとき、駆動制御部１２３は、モータ７２を駆動制御してボールねじ軸７５の位置を現在の位置に維持することで、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂの現在の位置を維持する（Ｓ４）。
すなわち、図１に示すスレーブシリンダ１６の状態は、モータ７２によってボールねじ軸７５を図示左方向に駆動し、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂをコイルばね７６ａ，７６ｂに抗して移動させて、当該スレーブシリンダ１６でブレーキ液圧を発生させている状態である。

この状態で、前記の通信異常等の故障の発生により、既存のバイ・ワイヤ・ブレーキ・システムにおいて、バックアップのためにモータ７２を停止させてしまうと次のようになる。すなわち、図４に示すように、運転者がブレーキペダル１２を操作してマスタシリンダ３４からブレーキ液圧がかかると、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂ、並びにボールねじ軸７５は図示右方向（矢印方向）に戻ってしまう。この第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂの移動はスレーブシリンダ１６の減圧方向の移動となるため液損が発生し、バックアップの際に摩擦制動力のロス（低下）を生じてしまうことになる。

そこで、本実施形態では、駆動制御部１２３が、モータ７２を制御して第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを現在の位置に維持することで、運転者のブレーキペダル１２の操作による液損の発生をなくして、摩擦制動力の低下を防止することができる。
図３において、駆動制御部１２３は、Ｓ４の状態を、運転者によりブレーキペダル１２の操作が解除されるまで維持する（Ｓ５のＮｏ）。そして、運転者によりブレーキペダル１２の操作が解除されると（Ｓ５のＹｅｓ）、モータ７２を駆動して第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを初期位置に戻す（Ｓ６）。

すなわち、運転者がブレーキペダル１２の操作をしている際は、運転者が制動力を要求している場合であるため、バックアップの際の摩擦制動力の低下を防止する。他方で、運転者によりブレーキペダル１２の操作が解除された際は、運転者が制動力を要求しない場合であるため、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを初期位置に戻す。すなわち、運転者がブレーキペダル１２を次回に操作した場合でも、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂは初期位置にあるので、液損は発生しない。

一方、車両用制動システム１０の故障が、ブレーキ液のエア噛みであったときは（Ｓ２のＹｅｓ）、弁制御部１２２は、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを制御して、当該第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを閉じる（閉じた状態を保持）（Ｓ７）。そして、駆動制御部１２３は、モータ７２を駆動制御して、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを前後動作（ポンピング動作）させる。
すなわち、第１、第２遮断弁６０ａ，６０ｂを閉じた状態で、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを前後動作（ポンピング動作）させることで、ブレーキ液のエアを抜けるようにしてエア噛みを解消させ、エア噛みによるブレーキ液圧不足に対処することができる。
また、ブレーキ液のリークの場合は、第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを前後動作（ポンピング動作）させることで、リークするブレーキ液量よりも多くのブレーキ液を補充できるので、当該前後動作（ポンピング動作）をさせない場合に比べて、長い時間の加圧ができる。

１０ 車両用制動システム
１６ スレーブシリンダ（電気的液圧発生部）
３４ マスタシリンダ
６０ａ 第１遮断弁（弁）
６０ｂ 第２遮断弁（弁）
７２ モータ（電気的アクチュエータ）
７７ａ 第１スレーブピストン（ピストン）
７７ｂ 第２スレーブピストン（ピストン）
１１２ ブレーキペダルストロークセンサ
１２１ 故障検出部
１２２ 弁制御部
１２３ 駆動制御部

Claims (3)

1. 電気的アクチュエータを作動させることによりピストンを駆動して、液圧で車両に制動力を発生させる電気的液圧発生部と、
   前記電気的液圧発生部に連通し、ブレーキペダルの操作により液圧を発生するマスタシリンダと、
   前記電気的液圧発生部と前記マスタシリンダとの連通を開閉する弁と、
   システムの所定の故障を検出する故障検出部と、
   前記故障検出部で前記故障を検出したときは、前記弁を開いて前記マスタシリンダの液圧を前記電気的液圧発生部側に伝達する弁制御部と、
   前記故障検出部で前記故障を検出したときは、前記ピストンの現在の位置を維持するように前記電気的アクチュエータを制御する駆動制御部とを備えることを特徴とする車両用制動システム。
2. 前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサを備え、
   前記駆動制御部は、前記ピストンの現在の位置を維持するように前記電気的アクチュエータの制御を開始した後、前記ブレーキペダルストロークセンサにより前記ブレーキペダルの操作が解除されたことを検出したときは、前記ピストンを初期位置に戻すように前記電気的アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用制動システム。
3. 前記弁制御部は、前記故障検出部で検出した前記故障がシステム内でのブレーキ液のエア噛みがあった場合は、前記弁を閉じた状態にし、
   前記駆動制御部は、前記故障検出部で検出した前記故障が前記エア噛みであった場合は、前記ピストンの現在の位置の維持に代えて、当該ピストンに前後動作をさせるように前記電気的アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制動システム。

Images