JP2024046712A - 車両のブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のブレーキ装置の構成を簡素化しつつ、切換弁の故障時にブレーキ液圧を発生可能にする。【解決手段】ブレーキ装置1は、切換弁24a、24bを備える。切換弁24a、24bは、第1液圧発生装置(15)と車両挙動安定化装置(26)とを連通させる第1状態と、第2液圧発生装置(13)と車両挙動安定化装置とを連通させる第2状態とで切り換わる。切換弁24a、24bが故障によって第1液圧発生装置及び第2液圧発生装置のそれぞれと摩擦ブレーキ(7)とを連通させる第3状態になった場合(ST5:Yes、図5参照)、制御装置11は、ピストン(21a、21b)によって大気開放ポート23c、23dを閉塞するように第2液圧発生装置を制御する(ST6、図4参照)。【選択図】図4
Description
本開示は、車両のブレーキ装置に関する。
自動車のブレーキ装置として、マスターシリンダと、スレーブシリンダとを備え、バイ・ワイヤ式のブレーキシステムと、油圧式のブレーキシステムとの双方の機能を備えたものが公知である(特許文献1)。このブレーキ装置は、車輪ブレーキに向けて供給する作動油の供給源を、マスターシリンダとスレーブシリンダとで切り換えるべく油路の接続状態を切り換える切換弁を備えている。切換弁には三方向弁が使用されており、これにより、ブレーキ装置の油路が短尺化され、ブレーキ装置全体が小型化される。またこのブレーキ装置は、車輪ブレーキ(摩擦ブレーキ)に作用する液圧を制御し、車両挙動の安定化を支援する液圧制御装置(車両挙動安定化装置)を更に備えている。車両挙動安定化装置は切換弁と車輪ブレーキとの間に配置されている。
スレーブシリンダには、作動していない状態、すなわちピストンが液圧を発生させない所期位置にある状態でリザーバタンクから作動油が供給されるように、油室に通じる給油ポート(大気開放ポート)が設けられている。ところで、切換弁は、故障によってマスターシリンダ及びスレーブシリンダのそれぞれと車輪ブレーキとを連通させた状態(両油路に開弁した状態)で作動不能になることがある。スレーブシリンダの非作動時には、スレーブシリンダの大気開放ポートは切換弁に連通しているため、そのような故障が発生した場合には、マスターシリンダが液圧を発生させたとしても、オイルが大気開放ポートからリザーバタンクへ流出する。そのため液圧が上昇しない。また、マスターシリンダが液圧を発生させている状態で切換弁が上記故障に陥った場合には、液圧が低下する。よって、ブレーキ装置は液圧をホイールシリンダに供給できなくなり、制動力を発生できないという課題がある。
特許文献1のブレーキ装置は、油路における切換弁とスレーブシリンダとの間に設けられた遮断弁を備えているため、切換弁が故障した場合には遮断弁を閉じることで、スレーブシリンダからの油圧漏洩を防止することができる。しかしながら、特許文献1のブレーキ装置の構成では、部品点数が多くなり、コストも高くなる。本発明は車両のブレーキ装置の構成を簡素化しつつ、切換弁の故障時にブレーキ液圧を発生可能にすることを課題とする。
本発明は、上記課題の解決のため、車両の安全性の向上を目的としたものであり、延いては交通の安全性をより一層改善して持続可能な輸送システムの発展に寄与するものである。
上記課題を解決するために本発明のある態様は、車両のブレーキ装置(1)であって、ブレーキ操作子(10)に対する運転者のブレーキ操作量(PS)に応じた液圧を発生する第1液圧発生装置(15)と、電動アクチュエータ(12)によってピストン(21a、21b)を移動させることで液圧を発生させる第2液圧発生装置(13)と、各車輪(2)に設けられ、液圧によって駆動される摩擦ブレーキ(7)と、前記摩擦ブレーキが前記第1液圧発生装置及び前記第2液圧発生装置の一方と機能的に接続されるように液路(16)を切り換える切換弁(24a、24b)と、前記第2液圧発生装置及び前記切換弁を制御する制御装置(11)と、を備え、前記切換弁は、前記第1液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを連通させると共に前記第2液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを遮断させる第1状態と、前記第1液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを遮断させると共に前記第2液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを連通させる第2状態とで切り換わるように構成され、前記第2液圧発生装置は、前記切換弁に接続された液圧供給ポート(23e、23f)と、リザーバタンク(20)に接続された大気開放ポート(23c、23d)と、を有し、前記切換弁が故障によって前記第1液圧発生装置及び前記第2液圧発生装置のそれぞれと前記摩擦ブレーキとを連通させる第3状態になった場合(ST5:Yes、ST13:Yes)、前記制御装置は、前記ピストンによって前記大気開放ポートを閉塞するように前記第2液圧発生装置を制御する(ST6、ST14)。
この態様によれば、切換弁が故障によって第1液圧発生装置及び第2液圧発生装置のそれぞれと摩擦ブレーキとを連通させる第3状態になった場合に、第2液圧発生装置のリザーバタンクに接続された大気開放ポートがピストンによって閉塞される。これにより、第2液圧発生装置の液室が大気開放状態になることが防止される。よって、従来の遮断弁を必要とせずに車両のブレーキ装置の構成の簡素化を図りながらも、切換弁の故障時に摩擦ブレーキに供給されるブレーキ液圧を発生させることが可能である。
上記の態様において、当該ブレーキ装置は、前記液路における前記切換弁と前記第1液圧発生装置又は前記第2液圧発生装置との間に配置された圧力センサ(25b)を更に備え、前記制御装置は、前記ピストンのストローク量及び前記圧力センサの検出値に基づいて、前記切換弁が前記第3状態になったか否かを判定し、前記切換弁が前記第3状態になったと判定した場合(ST5:Yes)、前記ピストンによって前記大気開放ポートを閉塞する(ST6)とよい。
この態様によれば、ピストンのストローク量及び圧力センサの検出値に基づいて切換弁が故障して第3状態になったことを判定することができ、切換弁の故障時に速やかにフェールセーフを行うことができる。
上記の態様において、前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態になったと判定した場合(ST5:Yes)、前記ピストンを前記切換弁が前記第3状態になったと判定した時点の位置で停止させる(ST6)とよい。
この態様によれば、ピストンを切換弁が第3状態になったと判定された時点の位置で停止させることで、大気開放ポートからリザーバタンクへ作動液が流れ出ない状態(大気開放ポートが閉じた状態)に第2液圧発生装置が維持される。これにより、第2液圧発生装置が大気開放状態になることを抑制できる。
上記の態様において、前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態になったときに(ST13:Yes)、前記第2液圧発生装置を制御して、前記大気開放ポートを閉塞する位置に前記ピストンを変位させる(ST14)とよい。
この態様によれば、切換弁の故障によって第2液圧発生装置の大気開放ポートが開いた状態になっても、大気開放ポートを閉塞する位置にピストンが変位する。よって、従来の遮断弁を要することなく、第2液圧発生装置が大気開放状態になることを抑制でき、車両のブレーキ装置を簡素化することができる。
上記の態様において、当該ブレーキ装置は、前記液路における前記切換弁と前記摩擦ブレーキとの間に設けられ、前記第1液圧発生装置又は前記第2液圧発生装置より供給される作動液の液圧を調整し、調整された液圧を前記摩擦ブレーキに作用させる車両挙動安定化装置(26)を更に備え、前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態になった場合(ST13:Yes)、前記ブレーキ操作量に応じた液圧を前記摩擦ブレーキに作用させるべく前記車両挙動安定化装置を駆動する(ST16)とよい。
この態様によれば、切換弁が故障によって第3状態になった場合においても、前記第2液圧発生装置と車両挙動安定化装置とがそれぞれ制動力を発生させる状態(ダブルブースト)になることを抑制しつつ、車両挙動安定化装置によって各車輪に対して制動力を発生させることができる。よって、制動制御による車両の安全を確保することが可能である。
以上の態様によれば、構成を簡素化しつつ、切換弁の故障時にブレーキ液圧を発生可能にして車両の安全性を向上させ、延いては交通の安全性をより一層改善して持続可能な輸送システムの発展に寄与することができる。
以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。
≪第1実施形態≫
図1~図6を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。図1は本発明に係るブレーキ装置1が適用された電気自動車又はハイブリッド自動車(以下、単に自動車Vと記す。)のブレーキ系の概略構成図である。自動車Vは、車両前側に配設された左右一対の前輪2Fと、車両後側に配設された左右一対の後輪2Rとを有する。左右の前輪2Fに連結された前輪車軸3にはモータ・ジェネレータ4が機械的に連結されている。なお、差動機構は図示省略する。図示の例では自動車Vは前輪駆動とされているが、他の実施形態では、後輪2Rを駆動するモータ・ジェネレータ4を設けて後輪駆動又は四輪駆動とすることもできる。
図1~図6を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。図1は本発明に係るブレーキ装置1が適用された電気自動車又はハイブリッド自動車(以下、単に自動車Vと記す。)のブレーキ系の概略構成図である。自動車Vは、車両前側に配設された左右一対の前輪2Fと、車両後側に配設された左右一対の後輪2Rとを有する。左右の前輪2Fに連結された前輪車軸3にはモータ・ジェネレータ4が機械的に連結されている。なお、差動機構は図示省略する。図示の例では自動車Vは前輪駆動とされているが、他の実施形態では、後輪2Rを駆動するモータ・ジェネレータ4を設けて後輪駆動又は四輪駆動とすることもできる。
モータ・ジェネレータ4は、車両走行用の電動機と回生用の発電機とを兼ねたものである。モータ・ジェネレータ4は、二次電池であるバッテリ5を電源として、後述する制御装置11によってインバータ6を介してバッテリ5からの電力供給とバッテリ5に対する電力供給(充電)とを制御される。モータ・ジェネレータ4は、減速時には減速エネルギを電力に変換回生して回生制動力を発生する回生制動手段をなす。
前輪2F及び後輪2Rの各車輪2には、摩擦制動を行う摩擦ブレーキとして、車輪2(前輪2F、後輪2R)と一体のディスク7a及びホイールシリンダ7bを備えるキャリパによって構成される公知のディスクブレーキ7が設けられている。ホイールシリンダ7bには、公知のブレーキ配管を介してブレーキ液圧発生装置8が接続されている。ブレーキ液圧発生装置8は、後に詳述するが、車輪別にブレーキ圧を増減させて配分可能な油圧回路によって構成されている。
前輪2F及び後輪2Rの各車輪2には、対応する車輪速を検出する車輪速検出手段としての車輪速センサ9が設けられている。自動車Vには運転者のブレーキ操作に供されるブレーキ操作子としてブレーキペダル10が設けられ、ブレーキペダル10には、その操作量(踏み込み量)を検出するペダルストロークセンサ10aが設けられている。
自動車Vには、車両の各種制御を行い、制動力制御手段として機能する制御装置11が設けられている。制御装置11は、演算処理装置(CPU、MPU等のプロセッサ)、記憶装置(ROM、RAM等のメモリ)を備え、各種処理を実行するように構成されたコンピュータからなる電子制御装置(ECU)である。制御装置11が各種処理を実行するように構成されているとは、制御装置11を構成する演算処理装置(プロセッサ)が、記憶装置(メモリ)から必要なデータ及びアプリケーションソフトウェアを読み取り、当該ソフトウェアに従って当該所定の演算処理を実行するようにプログラムされていることを意味する。制御装置11は1つのハードウェアとして構成されていてもよく、複数のハードウェアからなるユニットとして構成されていてもよい。
制御装置11には、上記インバータ6が電気的に接続されている。制御装置11には車輪速センサ9とペダルストロークセンサ10aとの各検出信号が入力する。なお、電気自動車の場合にはこの構成のままでよいが、ハイブリッド自動車の場合には、前輪車軸3に図の二点鎖線で示されるエンジンE(内燃機関)の出力軸が連結される。
制御装置11は、ブレーキペダル10のペダルストロークセンサ10aの出力信号が初期値(=0)から増大した場合に制動の指令が発生したと判断し、ブレーキ液圧発生装置8による制動時の制御を行う。このように、回生制動を行い且つ油圧制動も行う回生協調制御を行うことから、ブレーキ装置1にはブレーキ・バイ・ワイヤが採用される。
次に、図2を参照して本発明が適用されたブレーキ装置1について説明する。本実施形態のブレーキ装置1は、運転者の操作から独立して制動力を制御可能ないわゆるブレーキ・バイ・ワイヤを構成している。すなわち、ブレーキ装置1は、ブレーキペダル10の操作を機械的に伝達されるマスターシリンダ15(第1液圧発生装置)が発生させた液圧をブレーキ液圧として利用しない。制御装置11は、ブレーキペダル10の操作量(ブレーキペダル操作量PS)をペダルストロークセンサ10aで検出し、この操作量検出値に基づいて油路16(16c、16d)を切り換える。また制御装置11は、マスターシリンダ15が発生させた液圧に基づいて電動サーボモータ12(電動アクチュエータ)を駆動してモータ駆動シリンダ13(第2液圧発生装置、スレーブシリンダ)の作動を制御し、これによりブレーキ液圧を発生させる。
ブレーキペダル10は車体に回動自在に支持されており、運転者の制動操作に応じて円弧運動を行う。ブレーキペダル10にはその円弧運動を略直線運動に変換するロッド14の一端が連結されており、ロッド14の他端は、直列的に配設されたマスターシリンダ15の第1ピストン15aに対し、運転者の制動操作に応じて押し込むように係合している。マスターシリンダ15における第1ピストン15aのロッド14と相反する側には、第2ピストン15bが直列的に配設されており、第1ピストン15a及び第2ピストン15bはそれぞれロッド14側にばね付勢されている。なお、ブレーキペダル10は、ばね付勢され、図示されないストッパによって止められて図2の状態である待機位置に位置している。
ブレーキ装置1は、モータ駆動シリンダ13及びマスターシリンダ15に油路16a、16bを介して接続されてこれらにブレーキ液を補充するためのリザーバタンク20を備えている。マスターシリンダ15の筒内には、第1ピストン15aと第2ピストン15bとの間に第1液室17aが形成され、第2ピストン15bの第1ピストン15aと相反する側に第2液室17bが形成されている。マスターシリンダ15の第1液室17a及び第2液室17bには、リザーバタンク20に油路16bを介してそれぞれ接続された2つの大気開放ポート17c、17dが設けられている。マスターシリンダ15の第1ピストン15a及び第2ピストン15bには、第1液室17a及び第2液室17bをシールするための公知構造のシール部材が適所に設けられている。
また、第1液室17a及び第2液室17bには、ディスクブレーキ7に油路16cを介してそれぞれ接続された2つの油圧供給ポート17e、17fが設けられている。2つの油圧供給ポート17e、17fは、第1ピストン15a及び第2ピストン15bが如何なる位置にあってもシール部材によって塞がれることはなく、常に対応する第1液室17a及び第2液室17bに連通している。一方、大気開放ポート17c、17dは、第1ピストン15a及び第2ピストン15bが図2の初期値から移動すると、シール部材が通過することによって対応する第1ピストン15a及び第2ピストン15bによって遮断される。
一方、上記したモータ駆動シリンダ13には、上記電動サーボモータ12と、電動サーボモータ12に連結されたギアボックス18と、ねじ溝付きロッド19と、第1ピストン21a及び第2ピストン21bとが設けられている。ねじ溝付きロッド19は、ギアボックス18にボールねじ機構を介してトルク伝達されることにより軸線方向に変位する。第1ピストン21a及び第2ピストン21bは、ねじ溝付きロッド19と同軸且つ互いに直列的に配設されている。第1ピストン21a及び第2ピストン21bはそれぞれねじ溝付きロッド19側に戻しばねによってばね付勢されている。なお、第1ピストン21aの前進(第2ピストン21b側への変位)時は第2ピストン21bと別個に変位可能であり、第1ピストン21aが前進状態から図2の初期状態に戻る後退時には、第2ピストン21bも初期位置まで戻る。
モータ駆動シリンダ13の筒内には、第1ピストン21aと第2ピストン21bとの間に第1液圧発生室23aが形成され、第2ピストン21bの第1ピストン21aと相反する側に第2液圧発生室23bが形成されている。モータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bには、上記リザーバタンク20に油路16aを介してそれぞれ接続された2つの大気開放ポート23c、23dが設けられている。モータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bのそれぞれには、第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bをシールするための公知構造のシール部材が適所に設けられている。
また、第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bには、ディスクブレーキ7に油路16dを介してそれぞれ接続された2つの油圧供給ポート23e、23fが設けられている。2つの油圧供給ポート23e、23fは、第1ピストン21a及び第2ピストン21bが如何なる位置にあってもシール部材によって塞がれることはなく、常に対応する第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bに連通している。一方、大気開放ポート23c、23dは、第1ピストン21a及び第2ピストン21bが図2の初期値から移動すると、シール部材が通過することによって対応する第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって遮断される。
そして、マスターシリンダ15の第1液室17a及びモータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23aは、三方向弁からなる電磁式の切換弁24aを介して後輪2Rの各ディスクブレーキ7に接続されている。また、マスターシリンダ15の第2液室17b及びモータ駆動シリンダ13の第2液圧発生室23bは、三方向弁からなる電磁式の切換弁24bを介して前輪2Fの各ディスクブレーキ7に接続されている。
切換弁24a、24bにおける、マスターシリンダ15の第1液室17a及び第2液室17bに連通する油路16cとの接続部分及び、モータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bに連通する油路16dとの接続部分のそれぞれにはオリフィスが設けられている。マスターシリンダ15に接続される油路16cに設けられたオリフィスは、モータ駆動シリンダ13に接続される油路16dに設けられたオリフィスのそれぞれに比べて小さい。
切換弁24a、24bは、ディスクブレーキ7がマスターシリンダ15及びモータ駆動シリンダ13の一方と機能的に接続されるように油路16c、16dを切り換える。具体的には、切換弁24a、24bは、対応する車輪2のディスクブレーキ7を、油路16cを介してマスターシリンダ15に連通させる図2に示す第1状態と、同じくディスクブレーキ7を、油路16dを介してモータ駆動シリンダ13に連通させる図3に示す第2状態とを選択的に取り得るように構成されている。なお、切換弁24a、24bはそれぞれ非通電時において第1状態となる。
第1状態では、切換弁24a、24bは、ディスクブレーキ7のホイールシリンダ7bをマスターシリンダ15の対応する第1液室17a又は第2液室17bに連通させる。また第1状態では、切換弁24a、24bは、モータ駆動シリンダ13の対応する第1液圧発生室23a又は第2液圧発生室23b側からホイールシリンダ7b側への液体の流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁としても機能する。
第2状態では、切換弁24a、24bは、ディスクブレーキ7のホイールシリンダ7bをモータ駆動シリンダ13の対応する第1液圧発生室23a又は第2液圧発生室23bに連通させる。また第2状態では、切換弁24a、24bは、マスターシリンダ15の対応する第1液室17a又は第2液室17b側からホイールシリンダ7b側への液体の流れを許容し、その逆の流れを阻止する逆止弁としても機能する。
切換弁24a、24bが図2に示す第1状態にあるとき、運転者がブレーキペダル10を操作し、マスターシリンダ15が液圧を発生させると、発生した液圧はホイールシリンダ7bに伝達されディスクブレーキ7が制動力を発生させる。モータ駆動シリンダ13がマスターシリンダ15による液圧を超える液圧を発生させると、その液圧は切換弁24a、24bを介してホイールシリンダ7bに伝達され、ディスクブレーキ7がより大きな制動力を発生させる。
切換弁24a、24bが図3に示す第2状態にあるとき、モータ駆動シリンダ13が液圧を発生させると、発生した液圧はホイールシリンダ7bに伝達されディスクブレーキ7が制動力を発生させる。運転者によるブレーキペダル10の操作によってモータ駆動シリンダ13が発生した液圧を超える液圧をマスターシリンダ15が発生させると、その液圧は切換弁24a、24bを介してホイールシリンダ7bに伝達される。これにより、ディスクブレーキ7はより大きな制動力を発生させる。
第2液室17bと切換弁24bとの間には、マスターシリンダ15が発生するマスターシリンダ側液圧を検出するマスターシリンダ15側の圧力センサであるブレーキ圧センサ25aが接続されている。切換弁24aと第1液圧発生室23aとの間には、モータ駆動シリンダ13が発生する実ブレーキ液圧を検出するモータ駆動シリンダ13側の圧力センサであるブレーキ圧センサ25bが接続されている。
更に、両切換弁24a、24bは、それぞれVSA装置26を介して複数(図示例では4つ)のホイールシリンダ7bに接続されている。VSA装置26は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐABS、加速時などの車輪空転を防ぐTCS(トラクションコントロールシステム)、旋回時のヨーモーメント制御、ブレーキアシスト機能、衝突回避のための自動ブレーキ機能等を備えた車両挙動安定化装置として公知のものであってよい。ここではその詳細な説明は省略する。なお、VSA装置26には、前輪2Fの各ホイールシリンダ7bに対応する第1系統及び、後輪2Rの各ホイールシリンダ7bに対応する第2系統の油圧回路が設けられている。VSA装置26は、各油圧回路に供給する油圧を発生する液圧発生装置としての油圧モータ26aを備え、制御装置11によって作動を制御される。
第1液室17aと切換弁24aとの間には、並列に配置された電磁式の遮断弁27a及び一方向弁27bを介してシリンダ型のシミュレータ28が接続されている。シミュレータ28には、そのシリンダ内を分断するピストン28aが設けられ、ピストン28aの遮断弁27a側に貯液室28bが形成され、ピストン28aの貯液室28b側と相反する側には圧縮コイルばね28cが受容されている。圧縮コイルばね28cが設けられた室はマスターシリンダ15及び油路16bを介してリザーバタンク20に連通している。
遮断弁27aは、第1液室17aと貯液室28bとを遮断する図2に示す第1状態と、逆止弁として機能する図3に示す第2状態とを選択的に取り得るように構成されている。第2状態では、遮断弁27aは、第1液室17a側から貯液室28b側への液体の流れを許容し、その逆の流れを阻止する。なお、遮断弁27aは非通電時において第1状態となる。一方向弁27bは、貯液室28b側から第1液室17a側への液体の流れを許容しその逆の流れを阻止する逆止弁である。
両切換弁24a、24b及び遮断弁27aが図3に示す第2状態にあるときに、運転者がブレーキペダル10を踏み込むと、第1液室17a内のブレーキ液が貯液室28bに入り込み、圧縮コイルばね28cの付勢力がブレーキペダル10に伝達される。これによりマスターシリンダ15とホイールシリンダ7bとが直結されている公知のブレーキシステムと同様の踏み込みに対する反力が得られる。
このようにして構成されたブレーキ液圧発生装置8は、上記制御装置11によって総合的に制御されるようになっている。制御装置11には、ペダルストロークセンサ10aと各ブレーキ圧センサ25a、25bとの各検出信号が入力し、また車両の挙動を検出するための各種センサ(図示せず)からの検出信号も入力している。制御装置11は、ペダルストロークセンサ10aからの検出信号及び上記各種センサからの検出信号に基づき、モータ駆動シリンダ13を駆動制御してディスクブレーキ7に発生させる摩擦制動力を制御する。また、本実施形態のように対象車両がハイブリッド車(又は電気自動車)である場合には、モータ・ジェネレータ4による回生制御が行われる。制御装置11は、回生制御を行う場合の回生制動力の大きさに対するモータ駆動シリンダ13による摩擦制動力の大きさの配分制御も行う。
更に、制御装置11は、レベル:2以上の自動運転制御を行うように構成されている。具体的には、制御装置11は、運転者からの入力に基づいて、特定条件下にて前後方向の車両制御(駆動、制動制御)及び左右方向の車両制御(ステアリング制御)を実行する。自動運転制御の実行中、制御装置11は、運転者のブレーキ操作に関わりなくディスクブレーキ7に液圧を供給する自動ブレーキ制御を実行する。自動ブレーキ制御の実行中、制御装置11は、両切換弁24a、24bを図3に示す第2状態にしてモータ駆動シリンダ13を駆動することによって制動力を発生させる。
具体的には、図4に示すように、制御装置11は電動サーボモータ12を駆動してモータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bを押し出す向きに移動させる。シール部材が大気開放ポート23c、23dを通過し、大気開放ポート23c、23dが第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって閉塞されると、第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bにて油圧が発生する。モータ駆動シリンダ13が発生させた油圧は油圧供給ポート23e、23f(液圧供給ポート)から油路16dを介してディスクブレーキ7のホイールシリンダ7bに供給される。これにより、各車輪2が制動力を発生させる。
ところで、自動運転制御の実行に支障を来す故障が自動車Vに発生することがある。このような異常が自動車Vの手動運転中に発生した場合、制御装置11は、モータ駆動シリンダ13を用いたブレーキ・バイ・ワイヤによる制御を終了し、その後のレベル:2以上の自動運転を禁止する。具体的には、制御装置11は原則として、両切換弁24a、24bを第1状態にすると共に、遮断弁27aを第1状態にする。一方、このような異常が自動車Vの自動運転中に発生した場合、制御装置11は、運転者に対して異常の発生を通知し、運転への介入要求(ハンドオーバー要求)を行う。運転者によって運転への介入が開始されると、制御装置11は、原則として、両切換弁24a、24bを第1状態にすると共に、遮断弁27aを第1状態にする。両切換弁24a、24bが第1状態にあることにより、マスターシリンダ15が発生した液圧がディスクブレーキ7に直接供給され、運転者のブレーキ操作量に応じた制動力が発生する。
一方、このような異常が発生した場合でも、制御装置11は、上記ABS、TCS、ヨーモーメント制御、ブレーキアシスト機能、自動ブレーキ機能等のVSA装置26による車両挙動安定化制御は継続する。すなわち、制御装置11はその後も車両挙動安定化制御を含む一部の自動運転を許可する。
ここで、自動運転の継続に支障を来す故障の中には、切換弁24a、24bがマスターシリンダ15及びモータ駆動シリンダ13のそれぞれとディスクブレーキ7とを連通させた第3状態(両油路16c、16dに開弁した状態)で作動不能になる故障がある。図5は、切換弁24aが第3状態にあるブレーキ装置1の油圧回路を示している。図5に示すように、モータ駆動シリンダ13の非作動時には、モータ駆動シリンダ13の大気開放ポート23c、23dは切換弁24a、24bに連通している。そのため、このような故障が発生した場合には、運転者がブレーキ操作を行ってマスターシリンダ15が液圧を発生させたとしても、オイルが大気開放ポート23cからリザーバタンク20へ流出する。よって、切換弁24aが設けられた油路16の油圧は、運転者が期待する値にまで上昇しない。また、マスターシリンダ15が油圧を発生させている状態で切換弁24aが故障によって第3状態になった場合には、切換弁24aが設けられた油路16の油圧が低下する。このように、ブレーキ装置1は所望の油圧をホイールシリンダ7bに供給できなくなり、対応する後輪2Rに所望の制動力を発生させることができない。
そこで制御装置11は、モータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって大気開放ポート23c、23dを閉塞するようにモータ駆動シリンダ13を制御する。詳細については後に説明する。つまり、切換弁24aが故障によって第3状態になった場合に、モータ駆動シリンダ13のリザーバタンク20に接続された大気開放ポート23c、23dが第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって閉塞される。これにより、モータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23aが大気開放状態になることが防止される。よって、従来のような遮断弁を必要とせずにブレーキ装置1の構成の簡素化を図りながらも、切換弁24aの故障時にディスクブレーキ7に供給されるブレーキ液圧を発生させることが可能である。
次に、通常時の制動制御要領について説明する。図2は、両切換弁24a、24bが第1状態にあり、且つ遮断弁27aが第1状態にある場合(手動運転中に運転者がブレーキペダル10を操作していないとき)を示している。手動運転中に運転者がブレーキペダル10を操作したとき、或いは、自動運転制御の実行中には、図3に示すように、両切換弁24a、24bは第2状態になり、且つ遮断弁27aは第2状態になる。運転者がブレーキペダル10を操作していないときには、ペダルストロークセンサ10aの検出値は初期値(=0)であり、基本的には制御装置11からブレーキ液圧発生信号は出力されない。
ブレーキペダル10が踏み込まれて、ペダルストロークセンサ10aの検出値が0よりも大きくなった場合には、制御装置11は、ブレーキ・バイ・ワイヤによる制御を行う。具体的には、制御装置11は、両切換弁24a、24bを図3に示す第2状態にし、マスターシリンダ15で発生する液圧がモータ駆動シリンダ13へ伝達されるのを遮断する。また制御装置11は、遮断弁27aを図3に示す第2状態にして、マスターシリンダ15で発生する液圧がシミュレータ28に伝達されるようにする。そして制御装置11は、マスターシリンダ15側のブレーキ圧センサ25aで検出された液圧に基づいて、回生制動力を考慮した上で目標ブレーキ液圧を設定し、この目標ブレーキ液圧に対応する目標電流を電動サーボモータ12に出力する。これにより、ねじ溝付きロッド19及び第1ピストン21aが押し出される向きに駆動されて、ブレーキペダル操作量PSに応じたブレーキ液圧が第1液圧発生室23aに発生する。同時に、第1液圧発生室23aの液圧によって押圧されて第2ピストン21bが戻しばねの付勢力に抗して変位し、第2液圧発生室23bにも同じ大きさのブレーキ液圧が発生する。
運転者がブレーキペダル10を戻す方向に変位させた場合には、制御装置11は、マスターシリンダ15側のブレーキ圧センサ25aで検出された液圧に応じて、電動サーボモータ12によってねじ溝付きロッド19を初期位置側に戻す。これにより、ブレーキペダル10の操作量に応じてブレーキ液圧が低減される。また、ブレーキペダル10が図示されない戻しばねによって初期位置に戻された場合には、制御装置11が両切換弁24a、24bを図2に示す第1状態にする。
上記モータ駆動シリンダ13で発生したブレーキ液圧は、VSA装置26が作動していない場合には、前後輪の各ホイールシリンダ7bに均等に供給される。一方、VSA装置26による各輪に対する制動力分配制御が行われる場合には、その制御に応じて各輪のホイールシリンダ7bに供給されるブレーキ液圧が調整される。
自動運転制御の実行中にも、制御装置11は両切換弁24a、24b及び遮断弁27aを図3に示す第2状態にし、モータ駆動シリンダ13を駆動することによって自動運転に必要な摩擦制動力を発生させる。自動運転制御が終了すると、制御装置11は、両切換弁24a、24b及び遮断弁27aを第1状態にする。
次に、異常発生時の制動制御要領について説明する。図6は、第1実施形態に制御装置11による制動制御のフロー図である。制御装置11は、所定の制御間隔をもって図6に示す制御ルーチンを繰り返し実行する。
制御装置11は、自動運転制御の実行に支障を来す所定の異常が自動車Vに発生しているか否かを判定する(ステップST1)。所定の異常が自動車Vに発生している場合(ST1:Yes)、制御装置11は、両切換弁24a、24bを第1状態にし(ステップST2)、本ルーチンを終了する。これにより、マスターシリンダ15が発生した液圧がディスクブレーキ7に直接供給され、運転者のブレーキ操作量に応じた制動力が発生する。
ステップST1で所定の異常が自動車Vに発生していない場合(No)、制御装置11は、運転者のブレーキ操作があるか否か、すなわちペダルストロークセンサ10aの検出値が0よりも大きいか否かを判定する(ステップST3)。運転者のブレーキ操作がない場合(ST3:No)、制御装置11はステップST2の処理を行った上で本ルーチンを終了する。一方、運転者のブレーキ操作がある場合(ST3:Yes)、制御装置11は、両切換弁24a、24bを図3に示す第2状態にし、運転者のブレーキ操作量に応じてモータ駆動シリンダ13を駆動する(ステップST4)。これにより、モータ駆動シリンダ13が発生する液圧がディスクブレーキ7に供給され、運転者のブレーキ操作量に応じて所望の制動力が各車輪2に発生する。
その後、制御装置11は、両切換弁24a、24bが第3状態(マスターシリンダ15及びモータ駆動シリンダ13のそれぞれとディスクブレーキ7とを連通させた故障状態)であるか否かを判定する(ステップST5)。具体的には、制御装置11は、モータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bのストローク量と、ブレーキ圧センサ25a、25bの各検出値とを比較する。制御装置11は、第1ピストン21aのストローク量とモータ駆動シリンダ13側のブレーキ圧センサ25bの検出値とが所定の関係にある場合、切換弁24aが第2状態にあると判定する。一方、両値が所定の関係にない場合(予め設定された所定の関係が崩れている場合)、制御装置11は切換弁24aが第3状態にあると判定する。また、制御装置11は、第2ピストン21bのストローク量とマスターシリンダ15側のブレーキ圧センサ25aの検出値とが所定の関係になる場合、切換弁24bが第2状態にあると判定する。一方、両値が所定の関係にない場合(予め設定された所定の関係が崩れている場合)、制御装置11は切換弁24bが第3状態にあると判定する。
このように、制御装置11は、モータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a又は第2ピストン21bのストローク量及び、対応するブレーキ圧センサ25a、25bの検出値に基づいて、対応する切換弁24a、24bが故障して第3状態になったことを判定する。これにより、制御装置11は切換弁24a、24bの故障時に速やかに後述するフェールセーフを行うことができる。
ステップST5で両切換弁24a、24bが共に第3状態でない場合(No)、制御装置11は何もせずに本ルーチンを終了する。一方、ステップST5で両切換弁24a、24bの少なくとも一方が第3状態である場合(Yes)、制御装置11は、電動サーボモータ12の駆動を即座に停止し(ステップST6)、本ルーチンを終了する。
すなわち、制御装置11はステップST5において、切換弁24a、24bの少なくとも一方が第3状態になったと判定した時点の位置でモータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bを停止させる。モータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bは大気開放ポート23c、23dを閉塞する位置(以下、閉塞位置という)に位置している。そのため、大気開放ポート23c、23dからリザーバタンク20へ作動油が流れ出ない状態(大気開放ポート23c、23dが閉じた状態)にモータ駆動シリンダ13が維持される。これにより、モータ駆動シリンダ13が大気開放状態になることが抑制されるフェールセーフが行われる。
このようにステップST5において切換弁24a、24bが故障によって第3状態になった場合(Yes)、制御装置11はステップST6において第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって大気開放ポート23c、23dを閉塞するようにモータ駆動シリンダ13を制御する。これにより、モータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bが大気開放状態になることが防止される。よって、従来の遮断弁を必要とせずにブレーキ装置1の構成の簡素化を図りながらも、切換弁24a、24bの故障時にディスクブレーキ7に供給されるブレーキ液圧を発生させることができる。
≪第2実施形態≫
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では、制御装置11が行う異常発生時の制動制御の手順が第1実施形態と異なり、ブレーキ装置1の構成は第1実施形態と同様である。第1実施形態と同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では、制御装置11が行う異常発生時の制動制御の手順が第1実施形態と異なり、ブレーキ装置1の構成は第1実施形態と同様である。第1実施形態と同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
図7は、第2実施形態に制御装置11による制動制御のフロー図である。制御装置11は、所定の制御間隔をもって図6に示す制御ルーチンを繰り返し実行する。図7に示すステップST11及びステップST12の処理は第1実施形態のステップST1及びステップST2の処理と同じである。
ステップST12にて両切換弁24a、24bを第1状態にした後、制御装置11は、両切換弁24a、24bが第3状態であるか否かを判定する(ステップST13)。切換弁24a、24bが第3状態であるか否かの判定は、如何なる方法によって行われてもよい。ステップST5で両切換弁24a、24bが共に第3状態でない場合(No)、制御装置11は何もせずに本ルーチンを終了する。
一方、ステップST13で両切換弁24a、24bの少なくとも一方が第3状態である場合(Yes)、制御装置11は、電動サーボモータ12を駆動してモータ駆動シリンダ13の第1ピストン21a及び第2ピストン21bを、大気開放ポート23c、23dを閉塞する閉塞位置に移動させる(ステップST14)。大気開放ポート23c、23dが第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって閉塞されることにより、モータ駆動シリンダ13は第1液圧発生室23a及び第2液圧発生室23bに発生又は伝達した油圧を維持できる状態になる。
このように制御装置11は、ステップST13で切換弁24a、24bが第3状態になったときに(Yes)、ステップST14にてモータ駆動シリンダ13を制御して、大気開放ポート23c、23dを閉塞する位置に第1ピストン21a及び第2ピストン21bを変位させる。すなわち、切換弁24a、24bの故障によってモータ駆動シリンダ13の大気開放ポート23c、23dが開いた状態になっても、大気開放ポート23c、23dを閉塞する位置に第1ピストン21a及び第2ピストン21bが変位する。よって、従来の遮断弁を要することなく、モータ駆動シリンダ13が大気開放状態になることが抑制され、ブレーキ装置1の簡素化ができる。
その後、制御装置11は、運転者のブレーキ操作があるか否か、すなわちペダルストロークセンサ10aの検出値が0よりも大きいか否かを判定する(ステップST15)。運転者のブレーキ操作がない場合(ST15:No)、制御装置11は何もせずに本ルーチンを終了する。一方、運転者のブレーキ操作がある場合(ST15:Yes)、制御装置11は、運転者のブレーキ操作量に応じてモータ駆動シリンダ13ではなくVSA装置26を駆動する(ステップST16)。これにより、VSA装置26が発生する液圧がディスクブレーキ7に供給され、運転者のブレーキ操作量に応じて所望の制動力が各車輪2に発生する。
なお、VSA装置26が液圧発生のために必要とする作動油は、ブレーキペダル10の踏み込みによって第1液室17a及び第2液室17bから押し出されることでマスターシリンダ15から供給される。
このように制御装置11は、ステップST13で切換弁24a、24bが第3状態になった場合に(Yes)、ステップST16にてVSA装置26を駆動して、ブレーキ操作量に応じた液圧をディスクブレーキ7に作用させる。これにより、切換弁24a、24bが故障によって第3状態になった場合においても、モータ駆動シリンダ13とVSA装置26とがそれぞれ制動力を発生させる状態(ダブルブースト)になることが抑制される。具体的には、VSA装置26によって各車輪2に対して制動力を発生させることができる。よって、制動制御による自動車Vの安全を確保することが可能である。
ステップST11で所定の異常が自動車Vに発生していない場合(No)、制御装置11は、運転者のブレーキ操作があるか否かを判定する(ステップST17)。運転者のブレーキ操作がない場合(ST17:No)、制御装置11は処理をステップST12に進める。一方、運転者のブレーキ操作がある場合(ST17:Yes)、制御装置11は、両切換弁24a、24bを図3に示す第2状態にし、運転者のブレーキ操作量に応じてモータ駆動シリンダ13を駆動する(ステップST18)。これにより、モータ駆動シリンダ13が発生する液圧がディスクブレーキ7に供給され、運転者のブレーキ操作量に応じて所望の制動力が各車輪2に発生する。
なお、切換弁24a、24bが故障によって第3状態になった場合に(ステップST13:Yes)、制御装置11が第1ピストン21a及び第2ピストン21bによって大気開放ポート23c、23dを閉塞するようにモータ駆動シリンダ13を制御する(ステップST6)点は、第1実施形態と同様である。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例として電気自動車又はハイブリッド自動車に本発明が適用されているが、エンジンEのみによって駆動される自動車Vに本発明が適用されてもよい。また上記実施形態では、前輪2F及び後輪2Rに対応する2系統の油圧回路が設けられているためにブレーキ装置1が2つの切換弁24a、24bを備えているが、1つの油圧回路が設けられてブレーキ装置1が1つの切換弁24aのみを備えてもよい。制御装置11は、上記実施形態では油圧制動だけでなく回生制動をも行う回生協調制御を行っているが、回生制動を行わずに油圧制動だけを行う制御を行ってもよい。更に、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、数値、具体的制御態様などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示したブレーキ装置1の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
1 :ブレーキ装置
2 :車輪
2F :前輪
2R :後輪
7 :ディスクブレーキ(摩擦ブレーキ)
10 :ブレーキペダル(ブレーキ操作子)
11 :制御装置
12 :電動サーボモータ(電動アクチュエータ)
13 :モータ駆動シリンダ(第2油圧発生装置)
15 :マスターシリンダ(第1油圧発生装置)
16(16a~16d) :油路(液路)
20 :リザーバタンク
21a :第1ピストン
21b :第2ピストン
23c :大気開放ポート
23d :大気開放ポート
23e :油圧供給ポート(液圧供給ポート)
23f :油圧供給ポート(液圧供給ポート)
24a :切換弁
24b :切換弁
25a :ブレーキ圧センサ(圧力センサ)
25b :ブレーキ圧センサ(圧力センサ)
26 :VSA装置(車両挙動安定化装置)
PS :ブレーキペダル操作量
V :自動車
2 :車輪
2F :前輪
2R :後輪
7 :ディスクブレーキ(摩擦ブレーキ)
10 :ブレーキペダル(ブレーキ操作子)
11 :制御装置
12 :電動サーボモータ(電動アクチュエータ)
13 :モータ駆動シリンダ(第2油圧発生装置)
15 :マスターシリンダ(第1油圧発生装置)
16(16a~16d) :油路(液路)
20 :リザーバタンク
21a :第1ピストン
21b :第2ピストン
23c :大気開放ポート
23d :大気開放ポート
23e :油圧供給ポート(液圧供給ポート)
23f :油圧供給ポート(液圧供給ポート)
24a :切換弁
24b :切換弁
25a :ブレーキ圧センサ(圧力センサ)
25b :ブレーキ圧センサ(圧力センサ)
26 :VSA装置(車両挙動安定化装置)
PS :ブレーキペダル操作量
V :自動車
Claims (5)
- 車両のブレーキ装置であって、
ブレーキ操作子に対する運転者のブレーキ操作量に応じた液圧を発生する第1液圧発生装置と、
電動アクチュエータによってピストンを移動させることで液圧を発生させる第2液圧発生装置と、
各車輪に設けられ、液圧によって駆動される摩擦ブレーキと、
前記摩擦ブレーキが前記第1液圧発生装置及び前記第2液圧発生装置の一方と機能的に接続されるように液路を切り換える切換弁と、
前記第2液圧発生装置及び前記切換弁を制御する制御装置と、を備え、
前記切換弁は、前記第1液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを連通させると共に前記第2液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを遮断させる第1状態と、前記第1液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを遮断させると共に前記第2液圧発生装置と前記摩擦ブレーキとを連通させる第2状態とで切り換わるように構成され、
前記第2液圧発生装置は、前記切換弁に接続された液圧供給ポートと、リザーバタンクに接続された大気開放ポートと、を有し、
前記切換弁が故障によって前記第1液圧発生装置及び前記第2液圧発生装置のそれぞれと前記摩擦ブレーキとを連通させる第3状態となった場合、前記制御装置は、前記ピストンによって前記大気開放ポートを閉塞するように前記第2液圧発生装置を制御する、車両のブレーキ装置。 - 前記液路における前記切換弁と前記第1液圧発生装置又は前記第2液圧発生装置との間に配置された圧力センサを更に備え、
前記制御装置は、前記ピストンのストローク量及び前記圧力センサの検出値に基づいて、前記切換弁が前記第3状態になったか否かを判定し、前記切換弁が前記第3状態になったと判定した場合、前記ピストンによって前記大気開放ポートを閉塞する、請求項1に記載の車両のブレーキ装置。 - 前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態になったと判定した場合、前記ピストンを前記切換弁が前記第3状態になったと判定した時点の位置で停止させる、請求項2に記載の車両のブレーキ装置。
- 前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態となったときに、前記第2液圧発生装置を制御して、前記大気開放ポートを閉塞する位置に前記ピストンを変位させる、請求項1に記載の車両のブレーキ装置。
- 前記液路における前記切換弁と前記摩擦ブレーキとの間に設けられ、前記第1液圧発生装置又は前記第2液圧発生装置より供給される作動液の液圧を調整し、調整された液圧を前記摩擦ブレーキに作用させる車両挙動安定化装置を更に備え、
前記制御装置は、前記切換弁が前記第3状態となった場合、前記ブレーキ操作量に応じた液圧を前記摩擦ブレーキに作用させるべく前記車両挙動安定化装置を駆動する、請求項4に記載の車両のブレーキ装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022152025A JP2024046712A (ja) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 車両のブレーキ装置 |
CN202311219218.1A CN117755259A (zh) | 2022-09-23 | 2023-09-20 | 车辆制动系统 |
US18/470,957 US20240101093A1 (en) | 2022-09-23 | 2023-09-20 | Vehicle brake system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022152025A JP2024046712A (ja) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 車両のブレーキ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024046712A true JP2024046712A (ja) | 2024-04-04 |
Family
ID=90317032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022152025A Pending JP2024046712A (ja) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 車両のブレーキ装置 |
Country Status (3)
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US (1) | US20240101093A1 (ja) |
JP (1) | JP2024046712A (ja) |
CN (1) | CN117755259A (ja) |
-
2022
- 2022-09-23 JP JP2022152025A patent/JP2024046712A/ja active Pending
-
2023
- 2023-09-20 CN CN202311219218.1A patent/CN117755259A/zh active Pending
- 2023-09-20 US US18/470,957 patent/US20240101093A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US20240101093A1 (en) | 2024-03-28 |
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