JP2024048594A

JP2024048594A - 車両のブレーキ装置

Info

Publication number: JP2024048594A
Application number: JP2022154596A
Authority: JP
Inventors: 幸男平松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-04-09

Abstract

【課題】液圧駆動系と機械駆動系を備えたブレーキ装置において、液圧駆動系による押圧力を減少させた後のブレーキ力の低下を抑制する。【解決手段】ブレーキ力を液圧駆動系による液圧系押圧力Ｈから機械駆動系による機械系押圧力Ｍに移行する際、機械系押圧力Ｍの増加に応じて、液圧系押圧力Ｈを減少させる。機械系押圧力Ｍの増加と液圧系押圧力Ｈの減少が並行して進行するため、総押圧力Ｔ、すなわちブレーキ力の低下が抑制される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のブレーキ装置、特に電動駐車ブレーキを備えたブレーキ装置に関する。

電動アクチュエータによって、ブレーキパッド等のブレーキ部材をディスクロータ等の被ブレーキ部材に機械的に押圧して、車輪の動きを拘束する電動駐車ブレーキが知られている。下記特許文献１には、運転者のブレーキペダルの操作が液体を介して伝えられるピストン（１９）を、機械的に、具体的にはＥＰＢモータ（１０）に駆動される直動部材（１８）によって押し出して、ブレーキパッド（１１）をディスクロータ（ブレーキディスク１２）に押圧する電動駐車ブレーキ（２）が示されている。なお、上記の（）内の部材名および符号は、下記特許文献１で用いられたものであり、本願の実施形態の説明で用いられる部材名および符号とは関連しない。

特開２０１９－２６１２２号公報

ピストンに液圧をかけてブレーキ部材の被ブレーキ部材に対する押圧力を発生させているとき、伝達部材を介して電動アクチュエータによってピストンを押し出して押圧力を付加し、その後に液圧を低下させると、ブレーキ部材の押圧力の反力のうち、それまで液圧で担っていた反力が機械的な伝達部材に加わる。機械的な伝達部材は、この反力により圧縮されて短縮し、ブレーキ部材の押圧力が低下して、ブレーキ部材と被ブレーキ部材の間に生じる摩擦力、すなわちブレーキ力が低下する。

本発明は、車両のブレーキ装置において、液圧によるブレーキ力から機械的伝達部材によるブレーキ力に移行する際、液圧を低下させた後、機械的な伝達部材によって作用するブレーキ力の低下を抑制する。

本発明に係る車両のブレーキ装置は、車輪と一体に回転する被ブレーキ部材に向けてブレーキ部材を押し出すピストンと、液圧によってピストンを駆動し、ブレーキ部材を押し出して被ブレーキ部材に対する押圧力を生じさせる液圧駆動系と、機械的に直接ピストンを駆動し、ブレーキ部材を押し出して被ブレーキ部材に対する押圧力を生じさせる機械駆動系とを備え、液圧駆動系によって被ブレーキ部材に対する押圧力が生じているときに機械駆動系によって押圧動作が開始された場合、液圧駆動系は、機械駆動系の押圧動作による押圧力の増加に応じて、当該液圧駆動系による押圧力を減少させる。

機械駆動系の押圧動作による押圧力の増加に伴って液圧駆動系による押圧力が減少することで、機械駆動系は、当該機械駆動系による押圧力が増加する過程で、液圧駆動系が担っていたブレーキ部材の押圧力の反力を順次担うようになる。よって、液圧駆動系による押圧力の減少分に対応する、機械駆動系の部材に付加される反力による当該部材の圧縮（短縮）は、機械駆動系の押圧力の増加過程ですでに生じている。そして、当該増加過程において、この圧縮に対応した押圧力の低下を加味して機械駆動系の押圧力が増加する。よって、機械駆動系による押圧力が所定の値に達したときには、機械駆動系が、液圧駆動系が担っていた反力をすでに担っており、液圧駆動系による押圧力が低下した後、機械駆動系の伝達部材が圧縮されて短縮することが抑えられ、総押圧力の低下を抑制できる。

前述の車両のブレーキ装置において、増加する機械駆動系の押圧力と、減少する液圧駆動系による押圧力との和が一定である装置とすることができる。これにより、総押圧力を一定にすることができる。

機械駆動系による押圧力の増加に伴って液圧駆動系による押圧力を減少させることにより、液圧駆動系による押圧力が減少した後のブレーキ力の低下を抑制することができる。

本実施形態のブレーキ装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態のブレーキ装置の押圧力の制御の一例を示す図である。本実施形態のブレーキ装置の押圧力の制御の他の例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の車両のブレーキ装置１０の概略構成を模式的に示す図である。ブレーキ装置１０は、車両の車輪と一体となって回転する円板状のディスクロータ１２と、回転するディスクロータ１２と摺接し、ディスクロータ１２に摩擦力によりブレーキ力を付与するブレーキパッド１４を含む。ディスクロータ１２は、車輪と一体となって回転する被ブレーキ部材の一例であり、被ブレーキ部材の他の例として例えばブレーキドラムが挙げられる。ブレーキパッド１４は、被ブレーキ部材に摺接するブレーキ部材の一例である。前述のブレーキドラムに対応するブレーキ部材としてブレーキシューが挙げられる。

ブレーキ装置１０は、さらにブレーキパッド１４が組み込まれたブレーキキャリパ１６（以下、キャリパ１６と記す。）を含み、キャリパ１６には、さらにブレーキパッド１４をディスクロータ１２に向けて押し出すためのブレーキピストン１８（以下、ピストン１８と記す。）が、キャリパ１６内に規定されたシリンダ室２０に摺動可能に組み込まれている。ピストン１８は、中空の円筒部１８ａと、円筒部１８ａのブレーキパッド１４側の端をふさぐように設けられた端面部１８ｂを含む。ブレーキ装置１０は、液圧を介してピストン１８を駆動する液圧駆動系２２と、液圧等の流体圧を介さず直接機械的にピストン１８を駆動する機械駆動系２４を含む。

液圧駆動系２２は、ブレーキペダル２６の操作量に応じた液圧を発生するマスタシリンダ２８と、マスタシリンダ２８により発生された液圧を増減可能な液圧回路３０を含む。液圧回路３０は、液圧ポンプ（不図示）を備え、マスタシリンダ圧が不足するとき、当該液圧ポンプによりシリンダ室２０に供給される液圧を増圧する。液圧回路３０は、車両挙動制御装置、横滑り防止装置などと呼ばれる装置の液圧回路を用いることができる。車両挙動制御装置は、各車輪に発生するブレーキ力を個々に制御し、ブレーキ力によって車両のヨーモーメントを生じさせて、車両の挙動を安定化させる装置である。マスタシリンダ２８からの液圧は、液圧回路３０を介してシリンダ室２０に供給され、この圧力によってピストン１８が駆動され、ピストン１８がブレーキパッド１４をディスクロータ１２に向けて押し出す。これにより、ディスクロータ１２は、ディスクロータ１２を挟んで対向するブレーキパッド１４によって挟持され、ブレーキ力が発生する。

機械駆動系２４は、電気モータ３２（以下、モータ３２と記す。）と、モータ３２の回転を伝達し、直線動作に変換してピストン１８を駆動する機械伝達機構３４を含む。よって、機械駆動系２４は、ピストン１８を電動駆動する電動アクチュエータである。機械伝達機構３４は、モータ３２の回転を減速して伝達するギヤ列３６と、ギヤ列３６に回転駆動される送りねじ軸３８と、送りねじ軸３８とねじ結合するスラストナット４０を含む。送りねじ軸３８と、スラストナット４０は、ピストン１８の円筒部１８ａの内側に、ピストン１８と同軸に配置されている。スラストナット４０は、ピストン１８およびキャリパ１６に対して回転しないよう規制されており、送りねじ軸３８が回転すると、送りねじ軸３８の軸線方向に沿って移動する。送りねじ軸３８とスラストナット４０は、モータ３２の回転動作を直線動作に変換する動作変換機構を構成する。スラストナット４０がピストン１８の端面部１８ｂ側に駆動されると、ピストン１８はブレーキパッド１４をディスクロータ１２に向けて押し出す。これにより、ディスクロータ１２は、ディスクロータ１２を挟んで対向するブレーキパッド１４によって挟持され、ブレーキ力が発生する。

ディスクロータ１２、キャリパ１６、液圧駆動系２２および機械駆動系２４は、複数の車輪についてそれぞれ配置されており、図１は、１つの車輪についての構成を示している。機械駆動系２４は、一部の車輪のみに対して設けられてよく、例えば一般的な乗用車等の四輪車両においては、２つの後輪のみに設けられてよい。

ブレーキ装置１０は、各車輪の液圧駆動系２２および機械駆動系２４の動作を制御する制御部４２を含む。制御部４２は、液圧回路３０を制御して、液圧駆動系２２によってシリンダ室２０に供給される液圧を制御する。このとき、液圧駆動系２２の液圧を検出する液圧センサ４４の検出した液圧に基づきフィードバック制御を行ってよい。また、制御部４２は、モータ３２に供給する電流を制御して機械駆動系２４によるピストン１８の駆動力を制御する。モータ３２に供給される電流値によってピストン１８を駆動する力を検出することができる。さらに、制御部４２は、乗員による電動駐車ブレーキスイッチ４６（以下、ＥＰＢスイッチ４６と記す。）の操作に基づきモータ３２を駆動制御し、スラストナット４０を進退させる。ＥＰＢスイッチ４６がオン操作されると、スラストナット４０がピストン１８の端面部１８ｂ側に進出駆動され、オフ操作されるとスラストナット４０は反対向きに退避駆動される。

図２は、ブレーキ装置１０の動作、特に駐車ブレーキを掛ける際の動作を説明する図である。図２において、上領域にディスクロータ１２に対するブレーキパッド１４の押圧力が示され、下領域にモータ３２の駆動電流Ｉが示されている。図２中、液圧駆動系２２による押圧力Ｈ（以下、液圧系押圧力Ｈと記す。）が破線で示され、機械駆動系２４による押圧力Ｍ（以下、機械系押圧力Ｍと記す。）が太い実線で示され、液圧系押圧力Ｈと機械系押圧力Ｍの和である総押圧力Ｔが細い実線で示されている。さらに、押圧力Ｆは、駐車時に必要なブレーキ力、例えば所定の傾斜角の道路で車両を止めておくことができるブレーキ力を生じさせるための押圧力であり、以降必要押圧力Ｆと記す。

時点t1において、ＥＰＢスイッチ４６がオン操作されると、制御部４２は、まず液圧回路３０を制御して、液圧系押圧力Ｈを発生させる。制御部４２は、液圧センサ４４によって検出された液圧駆動系２２の液圧に基づき液圧回路３０を制御する。液圧系押圧力Ｈが必要押圧力Ｆに達した時点ｔ2において、制御部４２は、液圧回路３０の駆動を停止し、液圧系押圧力Ｈを維持し、一方、モータ３２の駆動を開始する。モータ３２の駆動によってスラストナット４０がピストン１８の端面部１８ｂに向けて進出する。スラストナット４０がピストン１８に当接して機械系押圧力Ｍが発生し始めた時点ｔ3において、制御部４２は、液圧系押圧力Ｈが減少するように液圧回路３０の制御を開始する。制御部４２は、機械系押圧力Ｍと関連するモータ電流Ｉに基づき、機械系押圧力Ｍの増加に応じて液圧回路３０を制御して液圧系押圧力Ｈを減少させる。このとき、機械系押圧力Ｍの増加と液圧系押圧力Ｈの減少が同時に、または並行して進行する。機械系押圧力Ｍの増加速度と、液圧系押圧力Ｈの減少速度が等しくなるように制御した場合、機械系押圧力Ｍと液圧系押圧力Ｈが変化している間であっても、総押圧力Ｔは一定となる。機械系押圧力Ｍが必要押圧力Ｆに達した時点ｔ4において、制御部４２は、モータ３２への電力供給を停止し、機械駆動系２４の制御を終了する。また、機械系押圧力Ｍの増加速度と液圧系押圧力Ｈの減少速度が等しい場合、時点ｔ4において、液圧駆動系２２の液圧は０になる。機械系押圧力Ｍの増加速度と液圧系押圧力Ｈの減少速度は、時点ｔ3からｔ4の間で一定でなくてもよい。

駐車ブレーキを掛ける際、まず液圧駆動系によって押圧力を発生させた後、機械駆動系によって押圧力を発生させることで、機械駆動系の負荷を軽減することができ、モータ３２を低出力の小形のものとすることができる。

図２においては、ＥＰＢスイッチ４６がオン操作された時点ｔ1で、押圧力（ブレーキ力）は生じていないが、運転者がブレーキペダル２６を踏んだ状態でＥＰＢスイッチ４６をオン操作した場合には、時点ｔ1で液圧系押圧力Ｈが発生している。このときの液圧系押圧力Ｈは必要押圧力Ｆとは異なる場合がある。制御部４２は、ＥＰＢスイッチ４６がオン操作されると、液圧系押圧力Ｈを増加または減少させて必要押圧力Ｆとし（時点ｔ2）、時点ｔ2以降、前述と同様に機械駆動系２４および液圧駆動系２２を制御する。

図３は、ＥＰＢスイッチ４６がオン操作されたときに押圧力が生じていた場合の、他の制御の例を示す図である。時点ｔ1において、ＥＰＢスイッチ４６がオン操作されたとき、液圧系押圧力Ｈが必要押圧力Ｆを超えていた場合、制御部４２は、液圧系押圧力Ｈを維持したまま、直ちにモータ３２に電力を供給し、機械駆動系２４を動作させる（時点ｔ2）。時点ｔ3にて機械系押圧力Ｍが立ち上がると、制御部４２は、機械系押圧力Ｍの増加に応じて液圧系押圧力Ｈを減少させる。減少当初の液圧系押圧力Ｈが必要押圧力Ｆより大きいため、制御部４２は、機械系押圧力Ｍの増加よりも、液圧系押圧力Ｈを大きく減少させる。これにより、機械系押圧力Ｍが必要押圧力Ｆに達した時点ｔ4で液圧系押圧力Ｈが０となる。言い換えれば、制御部４２は、時点ｔ4で液圧系押圧力Ｈが０になるように減少量を定め液圧回路３０を制御する。

以上、ブレーキ装置１０が運転者等のＥＰＢスイッチ４６のオン操作によって動作を開始する例を説明した。ブレーキ装置１０が運転者なしで自律制御にて走行する車両に装着された場合、制御部４２は、当該車両の運行計画に応じて動作するようにしてよい。例えば、運行計画上、次の走行までに所定時間以上の長時間にわたっての停車または駐車をする場合、ブレーキ装置１０は、図２または図３に関連して説明した動作を行うようにできる。

１０ブレーキ装置、１２ディスクロータ（被ブレーキ部材）、１４ブレーキパッド（ブレーキ部材）、１６キャリパ、１８ピストン、２０シリンダ室、２２液圧駆動系、２４機械駆動系、２６ブレーキペダル、２８マスタシリンダ、３０液圧回路、３２モータ、３８送りねじ軸、４０スラストナット、４２制御部、４４液圧センサ、４６電動駐車ブレーキ（ＥＰＢ）スイッチ、Ｆ必要押圧力、Ｈ液圧系押圧力、Ｉモータ電流、Ｍ機械系押圧力、Ｔ総押圧力。

Claims

車輪と一体に回転する被ブレーキ部材に向けてブレーキ部材を押し出すピストンと、
液圧によって前記ピストンを駆動し、前記ブレーキ部材を押し出して前記被ブレーキ部材に対する押圧力を生じさせる液圧駆動系と、
機械的に直接前記ピストンを駆動し、前記ブレーキ部材を押し出して前記被ブレーキ部材に対する押圧力を生じさせる機械駆動系と、
を備え、
前記液圧駆動系によって前記被ブレーキ部材に対する押圧力が生じているときに前記機械駆動系によって押圧動作が開始された場合、前記液圧駆動系は、前記機械駆動系の押圧動作による押圧力の増加に応じて、当該液圧駆動系による押圧力を減少させる、
車両のブレーキ装置。
請求項１に記載の車両のブレーキ装置であって、増加する前記機械駆動系の押圧力と、減少する前記液圧駆動系による押圧力との和が一定である、車両のブレーキ装置。