JP4395042B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、正常時に電気制動手段により車輪を制動し、電気制動手段が作動不能になる異常時にドライバーのブレーキ操作によりマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で車輪を制動するブレーキ装置に関する。

ブレーキ液圧を発生する電動式流体圧出力手段が作動可能な正常時には、ドライバーがブレーキペダルを踏むことでブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと車輪を制動するディスクブレーキ装置との連通をフェイルセーフ用電磁切換弁で遮断した状態で、電動式流体圧出力手段が発生するブレーキ液圧でディスクブレーキ装置を作動させ、また電動式流体圧出力手段が作動不能になる異常時には、フェイルセーフ用電磁切換弁を開弁してマスタシリンダが発生するブレーキ液圧でディスクブレーキ装置を作動させる、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。
特許第３２０５５７０号公報

ところで、ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置に異常が発生したときは、正常時よりも大きな制動力を発生可能にして確実に緊急状態を回避できるようにすることが望ましいが、上記従来のものは異常時にも正常時と同じディスクブレーキ装置を作動させるようになっているため、異常時に発生する制動力の大きさが必ずしも充分であるとは言えなかった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置において、電気制動手段が作動不能になる異常時に、ドライバーのブレーキ操作により発生するブレーキ液圧で正常時を上回る制動力を発生可能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、ドライバーのブレーキ操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、少なくとも一つの車輪をドライバーのブレーキ操作に応じた制動力で電気的に制動可能な電気制動手段と、前記電気制動手段で制動される車輪に設けられて該電気制動手段の故障時にだけ該車輪を制動するのに用いられるホイールシリンダと、マスタシリンダおよびホイールシリンダを接続する液路と、前記液路に設けられ、正常時は閉弁して電気制動手段の故障時に開弁する遮断弁とを備え、前記ホイールシリンダは、前記電気制動手段の故障時に前記遮断弁の開弁により導通した前記液路を通して前記マスタシリンダより該ホイールシリンダに出力されたブレーキ液圧によりドラムブレーキ装置を作動させる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、前記電気制動手段は、電動モータで作動するブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生する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３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記電気制動手段は、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるブレーキ液圧を発生させることを特徴とすることを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施例の第２ホイールシリンダ１７は本発明のホイールシリンダに対応し、実施例の踏力遮断弁１９は本発明の遮断弁に対応する。

請求項１の構成によれば、電気制動手段が作動可能な正常時には、遮断弁を閉弁してマスタシリンダとホイールシリンダとの連通を遮断した状態で、電気制動手段により車輪をドライバーのブレーキ操作に応じた制動力で制動することができる。また電気制動手段が故障した異常時には、遮断弁を開弁してマスタシリンダとホイールシリンダとを液路を通して連通させた状態で、ドライバーのブレーキ操作により作動するマスタシリンダが発生するブレーキ液圧をホイールシリンダに供給して車輪を制動することができる。このとき、前記ブレーキ液圧は制動機能が高いドラムブレーキ装置のホイールシリンダを作動させるので、車両を確実に停止させることができる。

請求項２の構成によれば、電気制動手段が電動モータで作動するブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生するので、ブレーキ液圧を発生させる手段を不要にして構造の簡素化を図ることができる。

請求項３の構成によれば、電気制動手段により発生するブレーキ液圧でブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生するので、既存の液圧式のディスクブレーキ装置をそのまま利用してコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の第１実施例を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図、図２は図１に対応する異常時の液圧系統図である。

図１に示すように、タンデム型のマスタシリンダ１０は、ドライバーがブレーキペダル１１を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する第１、第２出力ポート１２ａ，１２ｂを備えており、第１出力ポート１２ａは例えば左前輪のディスクブレーキ装置１３および右後輪のドラムブレーキ装置１４に接続されるとともに、第２出力ポート１２ｂは例えば右前輪のディスクブレーキ装置および左後輪のドラムブレーキ装置に接続される。図１には、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統だけが図示されており、第２出力ポート１２ｂに連なる他方のブレーキ系統は図示されていないが、一方および他方のブレーキ系統の構造は実質的に同一である。以下、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統について説明する。

マスタシリンダ１０の第１出力ポート１２ａと前輪のディスクブレーキ装置１３の第１ホイールシリンダ１５とは液路１６ａ，１６ｂ，１６ｃで接続されており、液路１６ｂから分岐する液路１６ｄが後輪のドラムブレーキ装置１４の第２ホイールシリンダ１７に接続される。ドラムブレーキ装置１４は第２ホイールシリンダ１７により作動する一対のブレーキシュー１８，１８で後輪を制動する。

液路１６ａと液路１６ｂとの間に常開型電磁弁である踏力遮断弁１９が配置され、液路１６ｂと液路１６ｃとの間にモータシリンダ２０が配置される。モータシリンダ２０に摺動自在に嵌合するピストン２１は電動モータ２２により減速機構２３を介して駆動されるもので、ピストン２１の前面に形成された液室２４にブレーキ液圧を発生させることができる。

液路１６ａの中間部から分岐する液路１６ｅの下流端に接続されたストロークシミュレータ２５は、シリンダ２６にスプリング２７で付勢されたピストン２８を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２８の反スプリング２７側に形成された液室２９が液路１６ｅに連通する。液路１６ｅに中間部には、常閉型電磁弁であるシミュレータ遮断弁３０が配置される。また液路１６ｄの中間部から分岐する液路１６ｆがマスタシリンダ１０のリザーバ３１に連通しており、その液路１６ｆの中間部に常閉型電磁弁である大気遮断弁３２が配置される。

後輪には、前記ドラムブレーキ装置１４に加えて、電気制動手段３３が設けられる。電気制動手段３３は電動モータ３４の駆動力を減速機構３５を介して直接的に（つまりブレーキ液圧を介さずに）ブレーキパッドに伝達し、そのブレーキパッドでブレーキディスク３６を挟持して後輪を制動するようになっている。

踏力遮断弁１９、シミュレータ遮断弁３０、大気遮断弁３２、モータシリンダ２０の電動モータ２２および電気制動手段３３の電動モータ３４の作動を制御する不図示の電子制御ユニットには、液路１６ｅ（あるいは液路１６ａ）の液圧を検出する液圧センサ３８と、液路１６ｃの液圧を検出する液圧センサ３９とが接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１実施例の作用を説明する。

図１に示す正常時には、電子制御ユニットからの指令で踏力遮断弁１９、シミュレータ遮断弁３０および大気遮断弁３２のソレノイドが励磁され、踏力遮断弁１９が閉弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３間の連通を遮断し、シミュレータ遮断弁３０が開弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間を連通させ、かつ大気遮断弁３２が開弁する。この状態でドライバーがブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生すると、踏力遮断弁１９で閉塞された液路１６ａ（あるいは液路１６ｅ）の液圧を液圧センサ３８が検出する。電子制御ユニットは、液圧センサ３８が検出した液圧と同じ液圧を液路１６ｃに発生させるべく電動モータ２２を作動させる。

その結果、電動モータ２２の駆動力が減速機構２３を介してピストン２１に伝達され、モータシリンダ２０の液室２４に発生したブレーキ液圧が液路１６ｃを介してディスクブレーキ装置１３の第１ホイールシリンダ１５に伝達されて前輪が制動される。このとき、液路１６ｃの液圧を液圧センサ３９で検出し、その液圧が液路１６ｅの液圧センサ３８で検出した液圧に一致するように、電子制御ユニットは電動モータ２２の作動をフィードバック制御する。

尚、モータシリンダ２０のピストン２１が電動モータ２２によって僅かに前進すると、液室２４と液路１６ｂとの連通が絶たれるため、モータシリンダ２０が発生したブレーキ液圧が液路１６ｆに設けた大気遮断弁３２を介してリザーバ３１に逃げる虞はない。

ところで、上述した正常時には、電源の失陥のような異常状態が発生しない限り踏力遮断弁１９は閉弁状態に保持されるため、従来はディスクブレーキ装置１３のブレーキパッドが摩耗してモータシリンダ２０およびディスクブレーキ装置１３間の液路１６ｃの容積が増加しても、その分のブレーキ液をリザーバ３１から補給することができず、しかも第１ホイールシリンダ１５の引きずりを低減することができないという問題が発生していた。

しかしながら本実施例では、モータシリンダ２０のピストン２１が後退すると、液室２４が開弁した大気遮断弁３２を介してリザーバ３１に連通するため、ディスクブレーキ装置１３のブレーキパッドの摩耗により不足するブレーキ液をリザーバ３１から補給するとともに、制動力の解放時における第１ホイールシリンダ１５の引きずりを低減することができる。

また正常時にドライバーがブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生すると、そのブレーキ液圧がストロークシミュレータ２５の液室２９に伝達されてピストン２８がスプリング２７の弾発力に抗して移動することで、ブレーキペダル１１の踏込みに対する反力を発生させることができる。これにより、実際には電動モータ２２の駆動力でディスクブレーキ装置１３を作動させているにも関わらず、ドライバーの踏力でディスクブレーキ装置１３を作動させているのと同等の操作フィーリングを得ることができる。

このようにしてディスクブレーキ装置１３で前輪が制動されるのと同時に、電子制御ユニットからの指令で電気制動装置３３の電動モータ３４が作動し、その駆動力が減速機構３５を介して伝達されるブレーキパッドがブレーキディスク３６を挟持して後輪を制動する。その結果、前輪は電動モータ２２の駆動力で発生するブレーキ液圧により制動され、後輪は電動モータ３４の駆動力により直接的に制動される。

さて、バッテリ外れ等により電源が失陥したような異常時には、図２に示すように踏力遮断弁１９が開弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３間が連通し、シミュレータ遮断弁３０が閉弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間の連通を遮断し、かつ大気遮断弁３２が閉弁してマスタシリンダ１０およびリザーバ３１間の連通を遮断する。その結果、ドライバーがブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧は、液路１６ａ、開弁した踏力遮断弁１９、液路１６ｂおよび液路１６ｃを介してディスクブレーキ装置１３の第１ホイールシリンダ１５に伝達され、前輪が制動される。

これと同時に、マスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧は、液路１６ａ、開弁した踏力遮断弁１９、液路１６ｂおよび液路１６ｄを介してドラムブレーキ装置１４の第２ホイールシリンダ１７に伝達され、後輪が制動される。またシミュレータ遮断弁３０の閉弁によりストロークシミュレータ２５とマスタシリンダ１０との連通が遮断されるため、ストロークシミュレータ２５は機能を停止する。その結果、ブレーキペダル１１のストロークが不必要に増加してドライバーに違和感を与えるのを防止することができ、しかもマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧はストロークシミュレータ２５に吸収されることなく前後の第１、第２ホイールシリンダ１５，１７に伝達され、高い応答性で制動力を発生させることができる。

しかして、電源が失陥して踏力遮断弁１９、シミュレータ遮断弁３０、大気遮断弁３２および電動モータ２２，３４が作動不能になっても、ドライバーがブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧で前輪および後輪の第１、第２ホイールシリンダ１５，１７を支障なく作動させることができ、これにより異常時に前輪だけでなく後輪をも制動して車両をより安全に停止させることができる。

一般的に、ディスクブレーキ装置は放熱性が良く、連続的に使用しても性能が低下し難いという特性を持ち、またドラムブレーキ装置は自己サーボ機能を有しており、制動機能は高いが放熱性が悪いという特性を持っている、従って、正常時に使用するブレーキ装置としてはディスクブレーキ装置が優れており、緊急時に一時的に大きな制動力を発生させるのはドラムブレーキ装置が優れている。

本実施例では、異常時に制動機能が高い後輪をドラムブレーキ装置１４で制動するため、後輪をディスクブレーキ装置１３で制動する場合に比べて車両を更に安全に停止させることができる。

次に、図３および図４に基づいて本発明の第２実施例を説明する。尚、第２実施例以降の実施例において、第１実施例の構成要素に対応する構成要素に第１実施例と同じ符号を付すことで重複する説明を省略する。

第２実施例は第１実施例の変形であって、第１実施例ではマスタシリンダ１０および前輪のディスクブレーキ装置１３を接続する液路１６ｂ，１６ｃ間にモータシリンダ２０の液室２４が介在しているが、第２実施例では液路１６ｂ，１６ｃが直接連通し、それらの液路１６ｂ，１６ｃがモータシリンダ２０の液室２４の出力ポートに連通している。従って、図４に示す異常時にマスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧で前輪のディスクブレーキ装置１３を作動させる際に、第１実施例では前記ブレーキ液圧はモータシリンダ２０の液室２４を介して伝達されるが、第２実施例ではモータシリンダ２０の液室２４を介さずに伝達される。

この第２実施例によっても、異常時にマスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧で前輪だけでなく後輪をも制動して車両を確実に停止させることができ、しかも後輪に制動機能が高いドラムブレーキ装置１４を採用したことで車両を更に確実に停止させることができる。

次に、図５および図６に基づいて本発明の第３実施例を説明する。

第３実施例は第１実施例の変形であって、ストロークシミュレータ２５のスプリング２７が収納されている背室４２が、液路１６ｂ，１６ｄの分岐部に液路１６ｇを介して連通する。

従って、図５に示す正常時には、電動モータ２２で作動するモータシリンダ２０が発生するブレーキ液圧で前輪のディスクブレーキ装置１３を作動させ、電動モータ３４で作動する駆動力で後輪の電気制動手段３３を直接作動させることで、車両を制動することができる。このとき、大気遮断弁３２が開弁してストロークシミュレータ２５の背室４２がリザーバ３１に連通するため、マスタシリンダ１０から液室２９に伝達されるブレーキ液圧でピストン２８がスプリング２７の弾発力に抗して移動し、背室４２のブレーキ液が大気遮断弁３２を介してリザーバ３１に逃げることで、ストロークシミュレータ２５が機能を発揮することができる。

また図６に示す異常時には、踏力遮断弁１９が開弁することで、マスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧で前輪のディスクブレーキ装置１３および後輪のドラムブレーキ装置１４を作動させることができる。このとき、マスタシリンダ１０からのブレーキ液圧がストロークシミュレータ２５の液室２９および背室４２の両方に加わり、ピストン２８が移動不能になってストロークシミュレータ２５が機能を停止するため、ブレーキペダル１１のストロークがいたずらに増加して制動フィーリングが低下するのを防止することができる。

この第３実施例によっても、図６に示す異常時にマスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧で前輪だけでなく後輪をも制動して車両を確実に停止させることができ、しかも後輪に制動機能が高いドラムブレーキ装置１４を採用したことで車両を更に確実に停止させることができる。

次に、図７および図８に基づいて本発明の第４実施例を説明する。

上述した第１実施例〜第３実施例は一系統で前輪および後輪の両方の車輪を制動するものであったが、第４実施例では一系統で前輪または後輪の何れか一方の車輪だけを制動するようになっている。

車輪にはドラムブレーキ装置１４とディスクブレーキ装置４３とが設けられており、電動モータ３４でモータシリンダ４１を作動させてブレーキ液圧を発生させる電気制動装置３３が、ディスクブレーキ装置４３のホイールシリンダ４４に接続される。また踏力遮断弁１９およびモータシリンダ４１間の液路１６ｂから分岐する液路１６ｄがドラムブレーキ装置１４の第２ホイールシリンダ１７に接続されるとともに、液路１６ｄから分岐してリザーバ３１に連なる液路１６ｆに大気遮断弁３２が配置される。

従って、図７に示す正常時には、踏力遮断弁１９を閉弁して電動モータ３４で作動するモータシリンダ４１が発生するブレーキ液圧で車輪のディスクブレーキ装置４３を作動させることができる。また図８に示す異常時には、踏力遮断弁１９を開弁することで、マスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧で車輪のドラムブレーキ装置１４を作動させることができる。

この第４実施例によっても、図８に示す異常時に制動機能が高いドラムブレーキ装置１４を作動させることで、車両を更に確実に停止させることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、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。

第１実施例に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図１に対応する異常時の液圧系統図 第２実施例に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図３に対応する異常時の液圧系統図 第３実施例に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図５に対応する異常時の液圧系統図 第４実施例に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図７に対応する異常時の液圧系統図

１０ マスタシリンダ
１４ ドラムブレーキ
１６ａ 液路
１６ｂ 液路
１６ｄ 液路
１７ 第２ホイールシリンダ（ホイールシリンダ）
１９ 踏力遮断弁（遮断弁）
３３ 電気制動手段
３４ 電動モータ
３６ ブレーキディスク

Claims (3)

1. ドライバーのブレーキ操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ（１０）と、 少なくとも一つの車輪をドライバーのブレーキ操作に応じた制動力で電気的に制動可能な電気制動手段（３３）と、
   前記電気制動手段（３３）で制動される車輪に設けられて該電気制動手段（３３）の故障時にだけ該車輪を制動するのに用いられるホイールシリンダ（１７）と、
   マスタシリンダ（１０）およびホイールシリンダ（１７）を接続する液路（１６ａ，１６ｂ，１６ｄ）と、
   前記液路（１６ａ，１６ｂ，１６ｄ）に設けられ、正常時は閉弁して電気制動手段（３３）の故障時に開弁する遮断弁（１９）とを備え、
   前記ホイールシリンダ（１７）は、前記電気制動手段（３３）の故障時に前記遮断弁（１９）の開弁により導通した前記液路（１６ａ，１６ｂ，１６ｄ）を通して前記マスタシリンダ（１０）より該ホイールシリンダ（１７）に出力されたブレーキ液圧によりドラムブレーキ装置（１４）を作動させることを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記電気制動手段（３３）は、電動モータ（３４）で作動するブレーキパッドをブレーキディスク（３６）に押し付けて制動力を発生することを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記電気制動手段（３３）は、ブレーキパッドをブレーキディスク（３６）に押し付けるブレーキ液圧を発生させ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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