JP4403682B2 - 車両制動システム及び車両制動装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、車両に用いられる制動装置に関するもので、特に運転者によるブレーキの操作程度に応じ、補助圧力源で加圧された高いブレーキ液圧を調圧して車輪のブレーキ操作を行う車両用の制動装置に関する。
背景技術
今日の車両用の制動装置（以下、「車両制動装置」という。）においては、車両搭載制御装置の発達や、アンチスキッド・ブレーキシステム（以下、「ＡＢＳ」という。）、トラクションコントロールなどの車両走行時の挙動安定化要求の高まりに伴い、運転者自身によるブレーキ操作に代えて、電子制御装置が最適な制動条件を運転者の操作から読み取って演算し、各車輪のブレーキ操作を行う方式が普及している。このような方式においては、運転者の踏力によってブレーキ圧を発生させる機構とは別に、より高いブレーキ圧力を発生させる補助圧力源を設けたものがある。
そのような例として特開平１０−８６８０２号公報に示された制動装置によれば、運転者のブレーキ操作に応じて発生したブレーキ液圧信号を制御装置に入力し、その制御装置の指令に基づいて別の独立した圧力発生装置で発生したブレーキ液圧を車輪に供給するようになっている。この出願によれば、運転者の操作により発生する液圧は単に制御信号の発信を目的とするものであって、その発生した液圧が直接車輪に制動力を及ぼすものではない。
また、特開平１０−３５４５５号公報に示された制動装置は、やはりペダル操作量に応じて制動力を演算し、その演算結果に基づいて補助圧力源で発生する高圧を比例圧力制御弁で調圧して各車輪に伝達する形式の制動装置であるが、ここでは運転者のペダル操作により発生した液圧も車輪制動に及ぼし得る仕組みとなっている。
従来技術における車両制動装置例の１つにつき、図面を参照して説明する。図１１は、従来技術における補助圧力源を有する車両制動装置の一例を示したもので、図において、１は運転者によって操作されるブレーキペダル、２は前記ブレーキペダルの操作によって液圧を発生させる液圧発生装置（以下、「マスターシリンダ」という。）で、このマスターシリンダ２には、配管３及び配管４を介して５のリザーバから必要なブレーキ液が供給されている。
前記マスターシリンダ２は、シリンダ内にピストンが２つ直列に配置されるタンデム式のもので、この形式のマスターシリンダでは２系統の液圧を発生させ、一方のピストンに対応して配管６が、他方のピストンに対応して配管１６が結合されている。この内、配管６の方は、７の切り換え弁（以下、「電磁弁」というが、これに限定されるものではない。）を経た後、配管８と配管９とに分岐し、例えばＸ配管車では配管８は１０の右側前輪の制動装置に、配管９は１１の左側後輪の制動装置に結合されている。ここでＸ配管車とは、２系統のブレーキ液圧の内の１系統が右側前輪と左側後輪を、他系統が左側前輪と右側後輪をそれぞれ制動するよう両系統の配管がＸ状にクロスして配置された車両をいい、故障時の安全性を高めたものである。前記電磁弁７は、電気回路に通電されていない状態（以下、「非通電状態」という。）においては、弁の左側の双方向矢印が配管とつながった連通状態にあり、逆に電気回路に通電された状態（以下、「通電状態」という。）においては、弁の右側に当たる閉鎖部が配管６とつながった閉鎖状態になる。１３及び１４はブレーキ液圧センサで、それぞれが前記電磁弁７前後の配管６内の各液圧を検出する。
同様にして配管１６の方は、電磁弁１７を経た後配管１８と配管１９とに分岐し、配管１８は左前輪２０の制動装置に、配管１９は右後輪２１の制動装置に結合されている。前記電磁弁１７と液圧センサ２３、２４の配置状態、及び機能は、配管６における場合と同様である。なお、冒頭に記したように、通常の車両制御装置には、この他もＡＢＳやトラクションコントロールのための配管、及び調整弁が設けられているが、説明簡略化のために図面ではこれらを除いている。
以上までの構成にかかる車両制動装置の動作は、図１１に示す非通電状態で運転者がブレーキペダル１を操作することにより、マスターシリンダ２内の２つのピストンが内部に充填されたブレーキ液を圧縮することから２系統の液圧を発生させる。一方の系統の液圧は配管６に伝達され、連通状態にある電磁弁７を介して配管８及び配管９にそれぞれ伝えられ、配管８の液圧は右前輪１０の制動装置に圧力を伝えて同車輪に制動力を発生させ、配管９の液圧は左後輪１１の制動装置に圧力を伝えて同車輪に制動力を発生させる。
同様に他方の系統の液圧は、配管１６、電磁弁１７、配管１８を介して左前輪２０の制動装置に、分岐した配管１９を介して右後輪２１の制動装置へ伝えられ、それぞれの車輪に制動力を発生させる。運転者によってブレーキペダルの操作が解除されると、ブレーキ液圧を発生させていたマスターシリンダ２内の２つのピストンによる圧縮力が開放される結果、配管６及び配管１６を介して伝達されていた液圧が解除され、全車輪の制動が解除される。
次に、同図１１を参照して、補助圧力源を含む他の制動装置部分について説明する。補助圧力源３０を構成する要素として、まず３１はモータで、その出力軸は２つのポンプ３２に結合されている。このポンプ３２の吸引側は、配管３４を介して前記リザーバ５に結合され、一方の吐出側は、配管３５を介してアキュムレータ３６、及び液圧センサ３７につながっている。３８はリリーフバルブで、異常加圧防止の目的で配置されている。以上の要素によって補助圧力源３０が構成されている。配管３５は、後に詳細説明をする４０の比例圧力制御弁の入力ポート４１に結合されている。比例圧力制御弁４０にはこの他に、出力ポート４２には配管４３が、リターンポート４４には配管４５が結合されている。配管４５は前記配管３４から分岐したもので、その先はリザーバ５につながれている。
次に、前記比例圧力制御弁４０の出力ポート４２に結合された配管４３は、配管４６と配管４８とに分岐し、前著は電磁弁４７（図面の非通電状態では閉鎖）を介して先に説明した配管８、９につながり、後者は電磁弁４９を介して先に説明した配管１８、１９につながっている。７０は電子制御装置（以下、単に「制御装置」という。）であり、その端子Ａは、同じくＡで表示された端子を有するモータ３１、比例圧力制御弁４０との間に電気的に接続されており、図面ではその配線を省略している。図の制御装置７０には便宜的に１つの端子Ａしか示されていないが、実際には接続先に応じて複数の端子となることがあり得る。又、この他にも図面上には表示はないが、制御装置７０は、図面上に示された全ての液圧センサ１３、１４、２３、２４、３７、及び全ての電磁弁７、１７、４７、４９との間においても電気的に接続されている。
以上のような構成にかかる車両制動装置の補助圧力源３０及びそれに関連する要素にかかる動作を説明する。モータ３１の回転により２つのポンプ３２が駆動され、リザーバ５から配管３４を介してブレーキ液を吸引し、３６のアキュムレータに圧送する。アキュムレータ３６には各種形式があるが、例えば円筒状容器の内部にバネで付勢されたピストンを設ける形式のものでは、ポンプ３２によってブレーキ液をアキュムレータ３６内に圧送し、前記ピストンを押し込んで前記バネを圧縮し、その結果内部に高圧のブレーキ液圧（制動エネルギ）を蓄積する。隣接する液圧センサ３７が前記アキュムレータ３７のブレーキ液圧を検出し、その圧力が所定の圧力に達すると液体センサ３７が信号を発し、その信号を得た制御装置７０からの指令でモータ３１の駆動が停止する。
蓄積された高圧ブレーキ液がブレーキ操作によって使用され、その圧力が所定圧力以下に低下した場合には、液圧センサ３７からの信号入力を得た制御装置７０の指令により、モータ３１が駆動されて再び前記補助圧力源３０へ圧力を蓄積する。すなわち、この補助圧力源３０においては、ブレーキ液圧の低下に応じてその都度ポンプ駆動を行い、車両の通電状態においては常時所定の圧力の制動エネルギが蓄積されている。ブレーキペダル１の操作と、ポンプ３２の駆動とは直接にはリンクしていない。このことは、通常の走行状態で何らかの要因により、突然車両の電気回路が故障しても、補助圧力源には十分な制動エネルギが蓄積されていることを意味している。
前記加圧されたブレーキ液圧は、配管３５を介して比例圧力制御弁４０の入力ポート４１に伝達され、以下に詳述する所定の制御操作を経て、同制御弁４０の出力ポート４２から配管４３に伝えられ、その後配管４６と４８に分岐して、それぞれ電磁弁４７、４９に伝わる。図１１に示す非通電状態では、電磁弁４７、４９は閉じ、電磁弁７、１７が開いており、制動装置に伝達されるブレーキ液圧は、マスターシリンダ２から伝達される状態となっている。通電状態になると電磁弁が切り換わり、電磁弁４７、４９は開き、電磁弁７、１７が閉じるため、電磁弁４７からは配管８、９を介して右前輪１０と左後輪１１の制動装置に、電磁弁４９からは配管１８、１９を介して左前輪２０と右後輪２１の制動装置に、それぞれブレーキ液圧が伝えられ、各車輪を制動する。この制動の際には、前述のようなマスターシリンダ２から直接伝わるブレーキ液圧に比較し、より高圧である補助圧力源３０からのブレーキ液圧が利用されることから、運転者はより少ないブレーキ踏力でより大きな制動力を得ることができる。
通電状態においては、図１１に示す状況とは異なってマスターシリンダ２から直接各車輪につながる配管６、１６の経路に配置された電磁弁７と１７とは共に閉じた状態に切り換わっており、したがって先に説明したような運転者のブレーキペダル１の操作によってマスターシリンダ２で発生するブレーキ液圧が各車輪に伝わることはない。通電状態におけるマスターシリンダ２の液圧情報信号は、液圧センサ１３、２３の出力端子を介して制御装置７０に伝えられ、制御装置７０はその入力信号に基づいて制動に必要なブレーキ液圧を演算する。次に制御装置７０はその演算結果に基づいて比例圧力制御弁４０に指令を発し、比例圧力制御弁はその指令に応じて補助圧力源３０からの高圧出力を調圧して必要なブレーキ液圧を各車輪の制動装置に伝える。
なお、車両のイグニションがオフにされる通常の非通電状態のほか、何らかの原因によって車両電気系統が故障した場合には、全電磁弁は図に示す非通電状態に戻る。このとき運転者のブレーキペダル１の操作で発生するブレーキ液圧は直接各車輪１０、１１、２０、２１に伝えられる構成となっており、前記補助圧力源３０の高圧出力は利用されないものの、緊急時における最低限の制動力は確保される。
図１２は、前記比例圧力制御弁４０の一例として、その詳細と他の要素との関係を示した図である。本図を含め、これ以降、先に説明した同一要素の部品については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本図においては説明簡略化のため、ブレーキは１系統のみ、車輪は一輪のみを表示しており、また、センサ類ほかを省略した模式図としているが、車両全体での構成は、図１１で説明したものと同様である。
図１２において、比例圧力制御弁４０は、図面上で上部に当たるバルブ作動部５０と、下部に当たるバルブ制御部６０とから構成される。前記バルブ作動部５０は、一端を閉塞された中空円筒状のスリーブ５１と、そのスリーブ５１の中空部内に液密に嵌装され、軸方向に移動可能な円柱状のスプール５２とから成り、前記スリーブ５１には、その外周部と中空内部とを連通させる入力ポート４１、出力ポート４２、リターンポート４４の３つの通路が設けられている。この各ポートには、先に説明したようにそれぞれ配管３５、４３、４５が結合されている。
前記スプール５２は、その長手方向の中央部に小径部５３を有し、この小径部５３はスプール５２の軸方向の動きに伴って前記入力ポート４１とリターンポート４４との開閉を行うバルブの役割を果たす。出力ポート４２はスプール５１の移動に拘わらず、常に前記小径部５３に開口している。小径部５３には、スプール５２の軸心を通って軸に垂直に貫通する横孔５４が設けられており、その横孔５４は、スプール５２の軸方向に向かって下から開けられた縦孔５５とつながり、スプール５２の内部でＴ字型の連通孔を形成している。前記縦孔５５内には、円筒状のピン５６が液密に嵌装され、このピン５６はスプール５２の軸方向に移動可能である。
比例圧力制御弁４０の下部にあるバルブ制御部６０は、前記バルブ作動部５０と同軸に配置されており、その外周部は中空円筒部材６１で形成されている。円筒部材６１の長手方向の一端は閉塞されて前記比例圧力制御弁４０の端末部を形成し、他端は開放されて前記スリーブ５１の下端面と密着固定されている。円筒部材６１の内径は、スリーブ５１の内径よりも大きく、したがって両円筒部材の接合部においては段差が生じている。円筒部材６１の外周部にはコイル６２が巻かれ、また中空部内部にはその軸心を通る棒状のストッパ６３が閉塞端面６４から上方に延び、そのストッパ６３の上端部は前記ピン５６の下端部に接してピン５６の下方への動きを規制している。
円筒部材６１の内周部には、前記スプール５２の下部にある円筒状の大径部５７が下方に延びており、この大径部５７とスプール５２との間の径が拡大する部分に段差部が形成されている。前記スリーブ５１の内径と円筒部材６１の内径との間にも前述の段差部があることから、この両段差部の間でストッパが形成され、このストッパがスプール５２及び大径部５７の上方への動きを規制している。前記大径部５７には下方から中ぐりが設けられ、その中ぐり部分で前記棒状のストッパ６３を収容するほか、中ぐり部には段差部５８が設けられ、この段差部５８と円筒部材６１の閉塞面６４との間に装着されたばね６５により、大径部５７、更にはスプール５２を上方へ付勢している。
次に、前記のように構成された比例圧力制御弁４０の動作を説明する。図１２は、先の図１１とは異なり、通電状態、すなわちイグニションキーがオンになった状態を示している。運転者がブレーキペダル１を操作すると、マスターシリンダ２でブレーキ液圧を発生し、配管６にその液圧が伝達される。しかし、通電状態においては図示のように電磁弁７が閉じているため、この液圧が車輪１０に直接伝わることはない。マスターシリンダ２の液圧情報は、液圧センサ１３を介して信号として制御装置７０に伝えられ、次いで制御装置７０がその液圧に応じて必要な車輪ブレーキ圧を演算し、そのブレーキ圧を発生させるために必要な電流をコイル６２に流すよう、比例圧力制御弁４０のバルブ制御部６０に指令する。コイル６２とスプール５２の大径部５７とはソレノイドを構成しており、大径部５７がコイル６２の通電によって形成される磁場に引かれ、バネ６５の付勢力に抗して下方へ移動する結果、スプール５２も下方へ移動する。
前記スプール５２の下方移動に伴い、スプール５２の小径部５３に連通していたリターンポート４４が閉じられ、ついで入力ポート４１が小径部５３につながる。入力ポート４１は、配管３５を介してポンプ３２の駆動で加圧された高圧ブレーキ液を蓄積するアキュムレータ３６とつながっているため、入力ポート４１の小径部５３への開口によって、この高圧ブレーキ液が配管３５から入力ポート４１、そして小径部５３の外周部を経て出力ポート４２に伝えられ、更に通電状態では開いている電磁弁４９を通過して配管４３から配管８に至り、車輪１０に制動液圧を伝える。
運転者がブレーキペダル１の操作をやめ、制動を中止したときには、それに伴うマスターシリンダ２のブレーキ液圧の低下は液圧センサ１３の端子から制御装置７０に伝えられ、制御装置７０からの指令によってコイル６２への通電が停止され、ソレノイド部の押し下げ力が解消してスプール５２はバネ６５の付勢力により上方へ移動する。このとき小径部５３は入力ポート４１を閉じて高圧ブレーキ液の流入がカットされ、更に小径部５３がリターンポート４４につながるので車輪１０にかけられていた制動圧が出力ポート４２からリターンポート４４に開放され、車輪１０の制動力は解除される。
次に、ブレーキペダルの操作量とブレーキ液圧との関係について説明する。前述のように、運転者によるブレーキペダル１の操作によって生じたマスターシリンダ２内のブレーキ液圧の信号は、液圧センサ１３を介して制御装置７０に伝えられ、これに応答して制御装置７０は、比例圧力制御弁４０のバルブ制御部６０に、前記ブレーキ圧に比例した大きさの電流１をコイル６２に通電するよう指令を出す。一般に、ソレノイドにおけるスプールを動かす力は、電流の２乗に比例することが知られている。
スプール５２には、前述のように横孔５４と縦孔５５が設けられており、縦孔５５内にはピン５６が嵌装されている。このピン５６の下端部は、ブレーキ液圧の影響を受けない外部（中空円筒部材６１の内径部）に露出していることから、
Ｓ：ピン５６の軸に垂直な断面積（したがって、縦孔５５の断面積）
Ｐ：入力ポート４１を介して導入されるブレーキ液圧
とすると、横孔５４内部においては、Ｐ×Ｓの力が上向き方向に余分にかかっていることになる。ここで、
Ｆ：スプール５２に加わるバネ６５による上方への付勢力
とすると、上向き方向の力Ｐ×Ｓとバネ６５による上方への付勢力Ｆとの和と、コイル６１による下方への引張り力とがバランスした位置でスプール５２が停止することになる。
この関係を式に表すと、
Ｐ×Ｓ＋Ｆ＝ａ×Ｉ^２ （ａ：比例定数）
となり、これを書き直すと、

となる。これをグラフに表すと図１３に示すようになり、比例圧力制御弁４０においては、電流（したがってブレーキ踏力）の２乗に比例した制動圧を発生している。すなわち、比例圧力制御部４０は、アキュムレータ３６に蓄積された高圧のブレーキ液を利用して、運転者のブレーキ操作に応じた必要な制動ブレーキ液圧を調圧し、各車輪に伝えていることになる。
次に、図１４は、従来技術による異なる形式の車両制動装置を示すもので、本形式では、運転者がブレーキペダル１を操作したことによって生ずるマスターシリンダ２の液圧を車輪１０に直接伝達する手段は持っておらず、代わりに同液圧情報を信号として制御装置７０に伝え、制動のために必要な液圧は、制御装置７０からの指令に基づく比例圧力制御弁４０の作動のみによって発生させる形式のものである。
図において、マスターシリンダ２には、制御装置７０への液圧信号を伝達する液圧センサのみを有しており、また、車輪１０の制動力となるブレーキ液圧は、比例圧力制御弁４０から伝わるものが唯一となる。このため、先の形式で示された経路切り換え用の電磁弁は必要なくなり、構造が簡略化される。その他の構成は先の従来技術例と同様であり、説明を省略する。このような形式の制動装置によれば、構造は簡単となるものの、何らかの原因によって電気系統が故障した場合に、車輪１０に最低限の制動力を及ぼす手段をこの構成の中には含んでおらず、したがって緊急時の対応として何らかの別系統の制動力を確保する手段を設けてやる必要がある。
上述のような従来の制動装置においては、何らかの異常により車両の電気系統が故障したり、システムが障害を受けたりした場合、補助圧力源に十分な制動エネルギが蓄えられているにも係わらず、その制動エネルギが車両制動に何ら利用されることはなかった。すなわち、特開平１０−８６８０２号公報に説明される制動装置によれば、電気系統が故障した場合には、補助圧力源に高圧ブレーキ液が蓄えられていても、その圧力は電磁弁によって遮断されて車輪までは届かない。又、運転者がブレーキペダルを操作して発生する液圧も車輪に到達する構造になっておらず、このシステムのみにおいては無制動状態となり得るため、別途何らかの補助制動システムを必要としている。
又、特開平１０−３５４５５号公報に説明された制動装置では、非通電状態となった緊急時には、運転者のブレーキペダル操作による油圧は車輪に伝達されるよう構成されているので、一定の制動力を得ることはできるものの、運転手の筋力のみによる法規上最低限の制動力が得られるに過ぎない。この形式においても、補助圧力源に高圧ブレーキ液が蓄えられてはいても、その圧力が電磁弁によって遮断されてしまうため、緊急時の制動には有効活用されることはない。
発明の開示
従って本発明は、従来技術における上述の問題点を解消し、何らかの異常により電気回路が故障したり、システムが障害を受けた場合においても、補助圧力源に十分なエネルギが蓄えられている限りにおいて、その制動エネルギを通常の制動時と同様に制動目的に有効活用することができ、緊急事態への対応を図ることが可能な車両用の制動システム、並びに車両制動装置を提供することを目的としている。
加えて本発明は、入力信号に基づいた制御装置による比例圧力制御弁の制御に加えて、運転者によるブレーキペダル操作量が所定量を越えた場合には、そのブレーキ操作が直接比例圧力制御弁の制御にも及ぶものとし、高圧液圧をより有効に利用して十分な制動力が得られるようにすると共に、緊急時における安全性を高めた制動システム、並びに車両制動装置を提供することを目的としている。
前記課題を解決するため、本発明では、車両の電気回路の故障などの緊急事態においても比例圧力制御弁を作動させることができる補助制御手段を設け、もしくは通常の運転状態においても比例圧力制御弁をブレーキペダルの操作量に応じてより大きく作動させる補助制御手段を設け、補助圧力源に蓄積された制動エネルギーを各車輪に伝えて、十分な制動力を発生させるようにするものであり、具体的には以下の内容を含む。
すなわち、本発明の１つの態様は、ブレーキペダルの操作量に応じた信号を発生する信号発生手段と、ブレーキ液を高圧化して常時それを蓄えておく高圧液蓄積手段と、前記高圧液蓄積手段からの高圧出力を、前記信号発生手段からの信号に応じてブレーキペダル操作量に見合うブレーキ液圧に調圧して車輪に伝達する比例圧力制御手段と、を備えた車両制御システムであって、非通電状態となった場合に、前記信号に代わって前記比例圧力制御手段を制御できる補助制御手段を更に備え、前記高圧液蓄積手段に蓄積された高圧ブレーキ液を制動力に利用可能とすることを特徴とする車両制動システムに関する。電気系統故障時などの非通電状態においても前記高圧液蓄積手段に蓄積された高圧ブレーキ液を利用し、有効な制動力を得られるようにするものである。
本発明の他の態様は、ブレーキペダルの操作量に応じた信号を発生する信号発生手段と、ブレーキ液を高圧化して常時それを蓄えておく高圧液蓄積手段と、前記高圧液蓄積手段からの高圧出力を、前記信号発生手段からの信号に応じてブレーキペダル操作量に見合うブレーキ液圧に調圧して車輪に伝達する比例圧力制御手段と、を備えた車両制御システムであって、ブレーキペダル操作量が所定以上になった場合に前記比例圧力制御手段を制御できる補助制御手段を更に備え、前記信号に基づく制御と前記補助制御手段に基づく制御とにより、前記高圧液蓄積手段に蓄積された高圧ブレーキ液を制動力に利用することを特徴とする車両制動システムに関する。非通電状態のほか、通電状態においても、ブレーキペダル操作により、比例圧力制御手段を制御可能とするものである。
本発明の更に他の態様は、前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作により発生する液圧によって前記比例圧力制御手段を作動させるものであることを特徴としている。前記補助制御手段は、運転者のブレーキペダル操作により発生する液圧によって弾性体を介して前記比例圧力制御手段を作動させるものであってもよい。
本発明の更に他の態様は、前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作により前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御手段に直接作用力を及ぼすものであることを特徴としている。前記補助制御手段は、運転者のブレーキペダル操作によりペダルと連動する部材が前記比例圧力制御手段に弾性体を介して作用力を及ぼすものであってもよい。
本発明の更に他の態様は、ブレーキペダルの操作に応じた液圧を発生させるマスターシリンダと、前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサと、ブレーキ液を溜めるリザーバと、前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、前記液圧センサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置であって、前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達する配管と、前記配管の途中に設けられ、前記マスターシリンダの液圧を非通電状態のときには伝達させ、通電状態のときには遮断する切り換え弁と、前記配管を通して前記マスターシリンダから比例圧力制御弁へ伝達される液圧に応じ、前記補助圧力源から出力される高圧を前記車輪ブレーキ圧に調圧するよう比例圧力制御弁を操作する補助制御機構と、を更に備えたことを特徴とする車両用制動装置に関する。マスターシリンダの液圧が直接車輪には伝達されない形式の車両制動システムに対して、非通電状態においても十分な制動力を得られるようにするものである。
前記配管の途中に設けられる前記切り換え弁の代わりに、前記マスターシリンダの液圧が所定の圧力を越えた場合に前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達するリリーフ弁と、前記マスターシリンダの液圧が解除された場合にブレーキ液を前記比例圧力制御弁から前記マスターシリンダに戻すリターン弁と、を備えるものとしても良い。この場合には、非通電状態のほか、通電状態においてもブレーキペダルによる比例圧力制御弁の制御を可能にするものである。
本発明に係る更に他の態様は、ブレーキペダルの操作に応じた液圧を発生させるマスターシリンダと、前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサと、前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキに伝達する第１の配管と、前記第１の配管の途中に設けられ、非通電状態のときは前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキに伝達させ、通電状態のときは前記伝達を遮断する第１の切り換え弁と、ブレーキ液を溜めるリザーバと、前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、それを蓄える補助圧力源と、前記液圧センサの検出情報に基づいて、必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を前記車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ圧を車輪ブレーキに伝達する第２の配管と、前記第２の配管の途中に設けられ、通電状態のときは、前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ圧を車輪ブレーキに伝達させ、非通電状態のときは遮断する第２の切り換え弁と、を備えた車両制御装置であって、前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達する第３の配管と、前記第３の配管の途中に設けられ、前記液圧を非通電状態のときに伝達させ、通電状態のときには遮断する第３の切り換え弁と、前記第３の配管を通して前記マスターシリンダから比例圧力制御弁へ伝達される液圧に応じ、前記補助圧力源からの高圧出力を前記車輪ブレーキ圧に調圧するよう比例圧力制御弁を操作する補助制御機構と、前記比例圧力制御弁と車輪ブレーキとの間でブレーキ液圧の伝達／遮断を行う前記第２の切り換え弁との間で分岐する第４の配管と、前記第４の配管経路の先に配置され、前記第２の切り換え弁が閉じて前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ液圧が前記第４の配線回路に作用した場合に、その液圧を受けて移動し前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキへ伝達する第１の配管経路を遮断すると共に車輪ブレーキ圧を加圧する遮断弁付きブーストピストンと、を更に備えたことを特徴とする車両用制動装置に関する。非通電状態にマスターシリンダの液圧が車輪ブレーキに作用する形式の車両制動装置に対して、非通電状態においても補助圧力源の高圧出力を有効活用可能にするものである。
前記第３の配管の途中に設けられる前記第３の切り換え弁の代わりに、前記マスターシリンダの液圧が所定の圧力を越えた場合に前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達するリリーフ弁と、前記マスターシリンダの液圧が解除された場合にブレーキ液を前記比例圧力制御弁から前記マスターシリンダに戻すリターン弁と、を備えるものとしても良い。この場合には、非通電状態に加え、通電状態においてもブレーキペダル操作による比例圧力制御弁の操作を可能にする。
本発明に係る更に他の態様は、前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサに代えて、もしくはその液圧センサと共に、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサを備え、前記制御装置が、前記液圧センサの検出情報に代えて、もしくはその検出情報と共に、前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算することを特徴としている。より適切なブレーキ操作性を得るものである。
本発明に係る更に他の態様は、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサと、ブレーキ液を溜めるリザーバと、前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置であって、前記ブレーキペダルの操作量が所定量を越えた場合に、前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御弁を直接作動させる補助制御機構を更に備えたことを特徴とする車両制動装置に関する。通電状態、及び非通電状態において、ブレーキペダル操作により、機械的に比例圧力制御弁の制御を可能にするものである。
本発明に係る更に他の態様は、前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールとの間、もしくは前記スプールの軸方向に伸展した延長ロッドとの間に所定の間隙を設けて軸方向に対向する、前記ブレーキペダルに取り付けられプッシュロッドからなり、所定のブレーキペダルの操作量の後に前記プッシュロッドが前記スプール、もしくは前記延長ロッドと当接してこれを押し込むよう形成されていることを特徴としている。前記スプール、前記スプールの軸方向に伸展した延長ロッド、もしくはプッシュロッドのいずれかの一部が、弾性体で形成されていてもよく、また前記弾性体がばねであってもよい。
本発明に係る更に他の態様は、前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールの軸方向に伸展した延長ロッドと、前記ブレーキペダルに取り付けられた電磁クラッチとからなり、所定のブレーキペダルの操作量を越えると前記ストロークセンサからの信号に応じて前記電磁クラッチが前記延長ロッドを拘束して前記スプールを押し込むよう形成されていることを特徴としている。
本発明に係る更に他の態様は、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサと、ブレーキ液を溜めるリザーバと、前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置において、非通電状態になった場合に、前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御弁を直接作動させる補助制御機構を更に備えたことを特徴とする車両制動装置に関する。マスターシリンダを備えていない形式の車両制動装置に対して、非通電状態においてブレーキペダル操作で比例圧力制御弁を作動させ、緊急時の制動力を確保するものである。
本発明に係る更に他の態様は、前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールの軸方向に伸展した延長ロッドと、前記ブレーキペダルに取り付けられた電磁クラッチとからなり、非通電状態になった場合に前記電磁クラッチが前記延長ロッドを拘束し、前記ブレーキペダルの操作に応じて前記延長ロッドを介して前記スプールを押し込むよう形成されていることを特徴としている。
発明の詳細な説明
本発明にかかる車両制動システム、及び車両制動装置の各実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る車両制動装置の１つの実施の形態を示したものであり、従来技術で説明した図１１に示す車両制動装置に、本実施の形態にかかる要素を新たに追加したものである。図１において、７５は追加された配管で、マスターシリンダ２と比例圧力制御弁８０とを結んでおり、その中間には電磁弁７６が配備されている。図に示す非通電状態においては、この電磁弁７６は開いており、したがってマスターシリンダ２の液圧が比例圧力制御弁８０に伝達される構成となっている。この比例圧力制御弁８０は、従来の比例圧力制御弁４０に一部機能追加をしたもので、その内容については後に説明する。
符号９０と１００とは、２系統の各ブレーキ配管にそれぞれ設けられるブーストピストンで、補助圧力源からの高圧側配管４３、４６と、マスターシリンダ２からの低圧側の配管６、１６との間にそれぞれ設けられて、高圧側配管と低圧側配管との間での経路の切替と、各車輪の制動装置に加えられるブレーキ液の増圧とを行う装置で、その内容は後に説明する。又、符号１２０はオプションのストロークセンサで、運転者によるブレーキペダル１の操作量を検出するものである。
図２は、本実施の形態にかかる比例圧力制御弁８０の構成と、他の要素との関係を示す図である。本図においては、説明簡略化のためにブレーキは１系統のみ、車輪は一輪のみを表示し、センサ類ほかを省略した模式図としている。全体の構成は、図１に示すものと同様である。この比例圧力制御弁８０は、従来技術にかかる前述の図１２に示す比例圧力制御弁４０を構成するバルブ作動部５０及びバルブ制御部６０に加え、補助制御部８１が追加されている。この補助制御部８１のケーシング８２は、軸方向の両端部が閉鎖された中空円筒材で形成されており、その一方の閉鎖面は前記バルブ作動部５０の上端面に前記バルブ作動部５０と同軸に密着固定され、他方の閉鎖面は比例圧力制御弁８０の端部を形成している。ケーシング８２の内部には、一端につば部８３を備え、他端は前記ケーシング８２のバルブ作動部５０側閉塞面の中心を貫通してスプール５２に対向する補助ピストン８４が備えられている。補助ピストン８４が貫通する前記閉塞面の部分には、補助ピストン８４を比例圧力制御弁８０の軸方向に移動可能にシールするＯリング８５が設けられている。補助ピストン８４のつば部８３と前記ケーシング８２のバルブ作動部５０側閉塞面との間にはばね８６が装着され、補助ピストン８４を上方に付勢している。なお、図面上では省略しているが、前記補助ピストン８４は、前記閉塞面から下方に突出した部分の円周方向に溝を設けてそこにＥリングを取り付けることなどにより、補助ピストン８４がばね８６の付勢力で上方へ抜け出ることを規制している。
前記補助制御部８１のケーシング８２には液圧ポート８７が設けられ、そこへ配管７５が結合されることによって、ケーシング８２とマスターシリンダ２とが電磁弁７６を介してつなげられる。図２に示す通電状態では電磁弁７６は閉じられており、すなわち、通常の走行状態においては、この補助制御部８１は、ブレーキ操作に関して何らの作用もしておらず、一方この部分を除いた比例圧力制御弁８０のバルブ作動部５０とバルブ制御部６０は、補助制御部８１とは関係なく前述のように機能している。
次に、以上のように構成された比例圧力制御弁８０の動作について説明する。従来技術においては、図２に示す通常運転状態（通電状態）において、何らかの原因により電気系統が故障して非通電状態に至ると、比例圧力制御弁８０のバルブ制御部６０のコイル６２には通電されることはなくなり、したがって比例圧力制御弁８０は機能停止する。このためアキュムレータ３６に十分に高い制動エネルギが蓄えられていたとしても、それを利用することはできなくなる。但し、非通電状態になると同時に、図中のすべての電磁弁７、４９、７６が切り換わる結果、電磁弁７が開いてマスターシリンダ２の液圧が車輪１０の制動装置に伝わるため、最低限の制動力は確保される。
本実施の形態にかかる比例圧力制御弁８０によれば、追加された電磁弁７６が非通電状態になって開かれることから、配管７５を介してマスターシリンダ２の液圧が液圧ポート８７を通って補助制御部８１のケーシング８２内に伝達される。このケーシング内には、前記のように補助ピストン８４が配備されている。その補助ピストン８４のつば部８３において、上面にはつば部全面に前記液圧が作用し、下面には他端が外部に露出した補助ピストン８４が固着されていることから、つば部８３には補助ピストン８４の断面積に相当する分だけの圧力が上から下に作用し、よって補助ピストン８４は、ばね８６の付勢力に抗して押し下げられる。
補助ピストン８４の下端部は比例圧力制御弁８０のスプール５２の上端部と接するかもしくは近接しているので、補助ピストン８４の下降によりスプール５２が押されてバネ６５の付勢力に抗して下降する。その結果スプール５２の小径部５３が入力ポート４１とつながり、アキュムレータ３６に蓄積された高圧のブレーキ液が、入力ポート４１から小径部５３を通過し、出力ポート４２から配管４３に伝達される。ここで、電磁弁４９は図の通電時の状態からは変化して閉じた状態となっているため、前記ブレーキ液圧は、本実施の形態の追加要素の１つであるブーストピストン９０に伝達されることとなる。
図３は、ブーストピストン９０の構成と、他の一部の要素との関連を示した模式図である。本図においては、先の図２と異なり、非通電状態を示している。ブーストピストン９０は、軸方向の両端に閉鎖面を有する中空円筒部材が二重に重なった構造をしており、その外側の円筒部材はシリンダ９１を、内側の円筒部材はピストン９２を形成する。前記ピストン９２は、前記シリンダ９１内で軸方向に移動可能に液密状態に嵌装されている。前記ピストン９２の一方の閉鎖端面には貫通孔９３が設けられ、内部からニードル弁９４が突出している。ニードル弁９４は、ピストン９２の他方の閉鎖端面と前記ニードル弁９４のピストン９２内側端末部との間に装着されたばね９６によって、貫通孔９３の設けられた閉鎖端面側に向けて付勢されている。ピストン９２は、シリンダ９１のニードル弁９４に対向する側の閉塞端面９７とピストン９２との間に装着されたばね９８によって、ニードル弁９４を押し下げてバルブを開く方向（図面上で右側）に付勢されている。
前記シリンダ９１の閉塞端面９７の中心軸上で前記ニードル弁９４に対向する位置には、バルブ座を兼ねるポート９９が開口しており、このポート９９は、マスターシリンダ２につながる配管６に結合している。前記閉塞端面９７には、更にポート１０１も貫通しており、このポート１０１は、本ブーストピストン９０と車輪１０との間を配管６’を介して結合する役割を果たす。又、シリンダ９１の前記閉塞端面９７とは反対側の閉塞端面９５には、ポート１０２が開口し、このポート１０２は、配管４３を介して前記比例圧力制御弁８０の出力ポート４２に結合されている。
このような構成にかかるブーストピストン９０の動作は、電気系統の故障などの非通電状態におけるブレーキ操作により、図２を参照して説明した補助制御部８１が比例圧力制御弁８０を作動させる。これによって補助圧力源の高いブレーキ液圧が、出力ポート４２から配管４３に伝わるが、電磁弁４９が閉じられるため、そのすべての圧力がブーストピストン９０側に導かれる。そのブレーキ液圧がブーストピストン９０のポート１０２を通ってシリンダ９１内に伝わり、その結果ピストン９２の前後の圧力差からピストン９２がばね９８の付勢力に抗してニードル弁９４を進める方向（図の左側）に移動し、その結果ニードル弁９４がポート９９を閉鎖する。これによってそれまで連通していたマスターシリンダ２から車輪１０につながる液圧経路の配管６はカットされる。ニードル弁９４は、ばね９６の付勢力によってこの弁の閉鎖状態を維持する。ピストン９２がポート１０２からの液圧で更に前進すると、前記ニードル弁９４によるポート９９閉鎖によってシリンダ９１内部に閉じ込められたブレーキ液が加圧され、その圧力がポート１０１及び配管６’を介し、制動圧力として車輪１０の制動装置に伝達され、制動力を生む。
補助圧力源に高圧ブレーキ液が蓄積されていないときには、ブーストピストン９０は作動せず、したがってニードル弁９４が開いたままの状態となっているため、配管６がポート９９及び１０１を介して配管６’とつながり、マスターシリンダ２で生ずる液圧は、直接車輪１０に伝えられる。補助圧力源に高圧ブレーキ液が蓄積されていれば前記のようにブーストピストン９０が作動し、その高い液圧を利用してより少ない運転者の踏力でより強い制動力が得られ、緊急時の安全確保が可能となるが、高圧ブレーキ液が蓄積されていない場合でも、最低限の制動力は確保できる構造となっている。
なお、通常時の通電状態下では、電磁弁４９が開いており、ブーストピストン９０のピストン９２前後の圧力が同一であることから、ばね９８の付勢力によってピストン９２は作動せず、ニードル弁９４が開いた位置に維持される。すなわち、正常時のブレーキ操作においては、ブーストピストン９０は何らその操作に関与せず、全てのブレーキ液圧は前記電磁弁４９を介して車輪１０に伝えられる。
次に、本発明にかかる車両制動装置の他の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図４は、本実施の形態にかかる制動装置の概要を示している。本実施の形態では、マスターシリンダ２から車輪１０へ直接ブレーキ液圧を伝達する手段を持たず、もっぱら比例圧力制御弁からの液圧のみを車輪へ伝達する形式の制動装置に、本発明を適用したものである。図において、８０は補助制御部８１を備えた本発明にかかる比例圧力制御弁で、その液圧ポート８７は、電磁弁７６を介して配管７５によりマスターシリンダ２とつながれている。この補助制御部８１は、先に説明した実施の形態と同一の構成である。また、本形式の制動装置では、車輪１０への液圧伝達が比例圧力制御弁８０からのみであるため、中間での配管切換えのための電磁弁は必要とされず、ブーストピストン９０も不要となり、構造が簡略化される。
上記のような構成にかかる車両制動装置の動作も、基本的には図１から図３を参照して説明した先の実施の形態と同様であり、通常の運転状態（通電状態）では、図４に示すように電磁弁７６が閉じており、したがって補助制御部８１が作動することはなく、制動力は、制御部７０からの指令によりソレノイドを備えた比例圧力制御弁８０のバルブ制御部６０が作動し、これによる調圧されたブレーキ液圧が車輪１０に伝えられる。何らかの原因によって車両の電気系統が故障した場合には、電磁弁７６が開かれ、マスターシリンダ２の液圧が比例圧力制御弁８０の補助制御部８１に伝えられ、先に説明したように補助ピストン８４が下降することによって比例圧力制御弁８０が操作され、車輪１０にアキュムレータ３６で蓄積された高圧ブレーキ液が伝達される。本形式によれば、電気系統の故障時には全く制動力を発生しない、すなわちフェイルセーフ機能を持たない車両制動装置に対し、本実施の形態にかかる簡単な要素を追加することによって緊急時にも通常通りの制動力を発揮できるものとする点で効果がある。
次に、本発明にかかる車両制動装置の更に他の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図５は、本実施の形態にかかる車両制動装置を示している。本実施の形態にかかる比例圧力制御弁１１０は、図１４を参照して説明した従来技術にかかる比例圧力制御弁４０に対して、スプール５２の軸方向上部に延長ロッド１１１が設けられ、スリーブ５１の閉塞面には貫通孔１１２が開口して延長ロッド１１１が貫通しており、この貫通部分においてＯリング８５が延長ロッド１１１をシールしている点が相違している。延長ロッド１１１はばね８６により図の上方に付勢されており、延長ロッド１１１にはこの付勢力による上方への抜けを防ぐための抜け止めフランジが設けられている。ブレーキペダル１には電磁クラッチ１１３が設けられ、この電磁クラッチ１１３は延長ロッド１１１を拘束し、もしくは解放する。本実施の形態においてこの電磁クラッチ１１３は、車両の通電状態においては延長ロッド１１１を解放して非拘束状態とし、非通電状態においては延長ロッド１１１を拘束するように形成されている。ブレーキペダル１にはストロークセンサ１２０が設けられているが、これはマスターシリンダ２と液圧センサ１３の組み合わせや他の踏力センサであってもよい。その他の構成は図１４に示す従来技術による車両制動装置と同様である。
以上の構成にかかる本実施の形態の車両制動装置の動作時には、運転者によりブレーキペダル１が操作されると、これをストロークセンサ１２０が検出する。ストロークセンサ１２０が検出信号を制御装置７０に送信することによって、制御装置７０は操作されたストローク量に応じて比例圧力制御弁１１０を作動させる。この比例圧力制御弁１１０の作動により、アキュムレータ３６に蓄積された高圧ブレーキ液が導入され、この液圧が制動力に有効利用される。この動作は図１４に示す従来技術によるものと同様である。
車両が非通電状態になった場合には、従来技術においては上述のように高圧液圧を利用するための比例圧力制御弁４０の制御は不能であった。本実施の形態では、非通電状態になると電磁クラッチ１１３が延長ロッド１１１を把持、拘束する。これにより、ブレーキペダル１の操作が電磁クラッチ１１３を介して直接延長ロッド１１１に伝えられるものとなり、更に延長ロッド１１１を介してスプール５２が押し下げられることから、入力ポート４１が開孔してアキュムレータ３６に蓄積された高圧ブレーキ液の導入が可能となる。この高液圧を利用することによって、非通電状態においても有効な制動力を得ることができるようになる。
なお、図５は、図１４に示す従来技術を対象に本実施の形態を適用した場合を示しているが、本実施の形態の適用はこれに限定されるものではなく、例えば図１２に示すマスタシリンダ２のブレーキ液圧が直接車輪に伝達し得る形式など、他の形式の車両制動装置に対しても同様に適用が可能である。また図５では、延長ロッド１１１を個別に設けた例を示しているが、スプール５２から軸方向上方にスリーブ５１を貫通して延びる延長部分をスプール５２と一体に設け、その延長部分を電磁クラッチ１１３で拘束・解放するものとしてもよい。本実施の形態による車両制動装置によれば、フェイルセーフ機能を持たない車両制動装置であっても簡単な要素を追加することによって、緊急時にも通常通りの制動力を発揮できるものとする点で効果がある。
次に、本発明にかかる車両制動装置の更に他の実施の形態につき、図面を参照して説明する。これまでに述べた各実施の形態では、車両の電気系統が何らかの原因で遮断した場合に、補助圧力源に貯えられた高圧のブレーキ液圧を緊急制動のために有効活用することを目的としたものであった。以下に説明する本発明にかかる車両制動システム及び車両制動装置の各実施の形態では、これに加えて、電気系統が遮断しない通常の運転状態においても、運転者によるブレーキペダル操作に応じて、前記高圧のブレーキ液を制動力に更に有効活用できるようにするものである。
図６は、本実施の形態にかかる車両制動装置を示している。本実施の形態では、図４を参照して説明した先の実施の形態の車両制動装置の内、マスターシリンダ２と比例圧力制御弁８０とを結ぶ配管７５に設けられた電磁弁７６を、図６に示すようにリリーフ弁１１６及びリターン弁１１７に置き換えたものである。その他の構成は、図４で説明した車両制動装置と同様である。電磁弁７６をリリーフ弁１１６とリターン弁１１７とに置き換えることにより、通常運転における通電状態であっても、ブレーキペダル１の操作によってマスターシリンダ２の液圧をリリーフ弁１１６を介して補助制御部８１に伝達することができる。すなわち、マスターシリンダ２の液圧がリリーフ弁１１６内のバルブ閉鎖スプリングに打ち勝つまでは、従来技術と同様に液圧センサ１３の信号に基づいて制御装置７０が比例圧力制御弁８０を制御する。マスターシリンダ２の液圧がリリーフ弁１１６の前記閉鎖スプリングに打ち勝った段階で、当該液圧が配管７５を通して補助制御部８１に作用するものとなり、補助ピストン８４が押し下げられることによって比例圧力制御弁８０が作動される。この場合には、液圧センサ１３に基づく比例圧力制御弁８０の制御に加えて、更に前記補助制御部８１による作用効果が加わり、比例圧力制御弁８１が更に作動されることによって、より有効な制動力を得ることができる。
その後、運転者によるブレーキペダル１の戻し操作によりマスターシリンダ２の液圧が低下すると、それまで開いていたリリーフ弁１１６が閉じる。補助ピストン８４の戻りによる補助制御部８１内の余剰ブレーキ液は、リターン弁１１７を介してマスターシリンダ２に戻される。
本実施の形態にかかる車両制動装置の有利な点は、上述のように、通常の運転時の通電状態においてもブレーキペダル操作量が所定以上になったときには比例圧力制御弁８０の作動量を増大させ、より有効な制動力を得ることができる点にある。例えばブレーキペダルの操作量に応じた信号を発生するストロークセンサや液圧センサの出力ゲインが小さくなる故障が発生しても有効な制動力を得ることができる。このほかに、非通電状態であっても比例圧力制御弁８０を制御すること示可能となる。これによって通常運転時の制動力を高めるほか、緊急時の安全性を高める効果をも得ることができる。
なお、図６に示す例は、図４を参照して説明した先の実施の形態にかかる車両制動装置の電磁弁７６をリリーフ弁１１６とリターン弁１１７とに置き換えるものであった。本実施の形態の適用は、これに限定されるものではなく、例えば図１及び図２を参照して説明した他の実施の形態にかかる車両制動装置に対しても、電磁弁７６をリリーフ弁１１６とリターン弁１１７とに置き換えることにより、同様に適用が可能である。
図７は、本実施の形態における代替実施例を示している。図６に対する変更部分を対象に車両制動装置の要部のみを示しており、その他の部分は図６に示すもの同じである。まず、図７（ａ）は、図６と同様にブレーキペダル１の操作によるマスターシリンダ２の液圧がリリーフ弁１１６を介して比例圧力制御弁１１０に伝達される。比例圧力制御弁１１０の内径には、新たにばね１１９とピストン１２１がスプール５２の上面に取り付けられている。前記マスターシリンダ２の液圧がピストン１２１に作用し、ピストン１２１がばね１１９を圧縮することによってスプール５２を押し下げる作用を及ぼす。上述の本実施の形態に示す効果と同様の効果を生むほか、ばね１１９が緩衝作用を及ぼす。
次に図７（ｂ）に示す比例圧力制御弁１１０では、スリーブ５１ｂの内部に大径部を設け、その中にピストン１２１とばね１１９をスプール５２の上面に取り付けるほか、前記大径部を設けることによってできる段差を利用して新たにばね１２２を取り付け、ピストン１２１を上方に付勢している。これにより、ブレーキペダル１の操作によるマスターシリンダ２の液圧上昇が当初はばね１２２によって支えられるが、前記液圧が所定量を越えてばね１２２が圧縮され始めるとばね１１９も圧縮され、スプール５２を押し下げる効果を生む。このような構成とすることにより、図６に示すリリーフ弁１１６、リターン弁１１７を廃止することができ、構造を簡略化することができる。通電状態、及び非通電状態における作用効果は図７（ａ）に示す例と同様である。
次に、本発明にかかる車両制動装置の更に他の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図８は、本実施の形態にかかる車両制動装置を示している。本実施の形態にかかる車両制動装置は、図５を参照して説明した先の実施の形態にかかる延長ロッド１１１を備えた比例圧力制御弁１１０と、当該延長ロッド１１１との間に所定の間隙Ｇを設けて対向するプッシュロッド１１８を備えたブレーキペダル１とにより主に構成されている。ブレーキペダル１にはストロークセンサ１２０が設けられているが、これは他の踏力センサであってもよい。他の構成は図５に示す先の実施の形態にかかる車両制動装置と同様である。
以上の構成にかかる本実施の形態の車両制動装置の動作時には、運転者によりブレーキペダル１が操作されると、この操作量をストロークセンサ１２０が検出し、操作量に応じた信号を制御装置７０に送信する。制御装置７０は、前記信号に基づいて比例圧力制御弁１１０を作動させ、これによってアキュムレータ３６に蓄積された高圧のブレーキ液を車輪ブレーキに導く。この動作は従来技術によるものと同様である。本実施の形態にかかる車両制動装置においては、ブレーキペダル１の操作量が前記の所定の間隙Ｇに相当する量に達するとプッシュロッド１１８が延長ロッド１１１に当接し、更にブレーキペダル１が操作されるに及んで延長ロッド１１１が押し込まれる。この延長ロッド１１１の押し込みによってスプール５２も押される結果、入力ポート４１をより大きく開口する方向に比例圧力制御弁１１０が作動される。このように、ブレーキペダル１の操作による直接制御と、ストロークセンサ１２０から送信されるブレーキペダル１の操作量に基づく制御との双方により比例圧力制御弁１１０が制御されることから、アキュムレータ３６に蓄積された高圧のブレーキ液を利用してより有効な制動力を得ることができる。
なお、図８は、図１４に示す従来技術を対象として本実施の形態を適用した例を示しているが、例えば図１２に示す車両制動装置など、他の形式の車両制動装置に対しても本実施の形態を同様にして適用することが可能である。また、図８に示す例においては、個別の延長ロッド１１１を設けているが、スプール５２から軸方向上方にスリーブ５１を貫通して延びる延長部分を設け、この延長部分をプッシュロッド１１８で押し込むものとしてもよい。本実施の形態においても、通常の運転時の通電状態において有効な制動力を得ることができるほか、非通電状態であっても比例圧力制御弁１１０を制御することが可能となり、緊急時の安全性をも高めることができる点で有利である。
図９は、本実施の形態における各種代替実施例を示している。両図は、図８の一点鎖線で示すＸ−Ｘより上にある比例圧力制御弁１１０の要部とブレーキペダル１の構成要素のみを示しており、図示以外の構成は図７と同様である。この内、図９（ａ）は、上述の延長ロッド１１１を廃止し、ブレーキペダル１のプッシュロッド１１８が間隙Ｇを設けて直接スプール５２に対向するよう配置している。ブレーキペダル１の操作量が所定量を越えたときにプッシュロッド１１８がスプール５２を直接押し込む効果を生むほかは、図８を参照して説明した動作と同様である。なお、図８及び図９（ａ）に示す実施例において、それぞれの間隙Ｇにばねなどの弾性体を介在させることであってもよい。この場合には、ブレーキペダル１の操作により、前記ばねが圧縮されてスプール５２を押し下げる作用を及ぼす。前記ばねの圧縮量が増えるに応じてスプール５２を押し下げる力が増大することから、運転者によるブレーキペダル１の操作量に応じて比例圧力制御弁１１０を制御する効果を生む。
図９（ｂ）では、スリーブ５１ａの内側上部に小径部を設け、それによって生じた内径の段差を利用してストッパプレート１１５とばね１１９とをスプール５２の上面に取り付けている。ブレーキペダル１に装着されたプッシュロッド１１８ａは、リターンスプリング８６によって上方に付勢され、ストッパプレート１１５との間に間隙Ｇを設けている。ブレーキペダル１が所定量操作されると、プッシュロッド１１８ａがストッパプレート１１５に当接し、さらにばね１１９を圧縮してスプール５２を押し下げる作用を及ぼす。ばね１１９の圧縮量が増えるに応じてスプール５２を押し下げる力が増大することから、運転者によるブレーキペダル１の操作量に応じて比例圧力制御弁１１０を制御する効果を生む点は、図９（ａ）の実施例と同様であり、これに加えてばね１１９が緩衝効果を生む。
図９に示す各代替実施例は、いずれも図８に示す上述の実施の形態と同様に、制御装置７０による制御に加えて、ブレーキペダル１の操作量に応じて更に比例圧力制御弁１１０を制御することができる。なお、図９（ｂ）に示すばね１１９は、ゴムなどの他の弾性体であっても良い。
更なる代替実施例として、図５を参照して説明した先の実施の形態に係る車両制御装置を、本実施の形態と同様に適用することが可能である。図５に示す例においては、電磁クラッチ１１３は、緊急事態などの非通電状態においてのみ延長ロッド１１１を把持、拘束するものとしている。これを、通電状態においても、ブレーキペダル１の操作量が所定量を越えたときにストロークセンサ１２０が信号を発して電磁クラッチ１１３を作動させ、延長ロッド１１１を拘束させるものとする。これにより、所定量のブレーキペダル１の操作量までは従来通り制御装置７０によってのみ比例圧力制御弁１１０が制御されるが、所定の操作量を越えると電磁クラッチ１１３が作動し、ブレーキペダル１によって直接比例圧力制御弁１１０の操作が可能となる。このときの効果は、上述の本実施の形態で述べた効果と同様である。
次に、本発明にかかる車両制動装置の更に他の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１０は、運転者によって操作されるブレーキペダルの操作量（ストローク）と、マスターシリンダ内に発生するブレーキ液圧との関係を示す図である。図中の実線で示すように、運転者がブレーキペダルの操作を開始するとマスターシリンダ内のピストンが移動し、シリンダ内のブレーキ液を圧縮し始める。しかし、当初のブレーキペダル操作においては、例えば車輪のブレーキ形式がドラムブレーキの場合には、車輪側に装着されたホイールシリンダ内のピストンを移動させるためのブレーキ液が必要とされるため、ブレーキ液圧の上昇は僅かである。これは、ブレーキ形式がディスクブレーキの場合においても同様であり、当初はキャリパのパッドを移動させるためにブレーキ液が必要とされる。この間が過ぎると、ブレーキ液圧はドラムもしくはディスクを推し付ける圧力として作用し、ブレーキ液が非圧縮流体であることから、圧縮圧力による配管、シリンダ、フレキシブルホースのひずみや、踏力によるブレーキペダルアームのたわみなどに起因する僅かのペダルストローク増があるだけで、ストローク変化に対する圧力の上昇が顕著となる。すなわち、図１０に示すように、両者の間には、ストローク量ａまでの僅かな圧力上昇線と、それ以降の急激な圧力上昇線との２つの線の組合せからなる関係が存在する。
従来技術において、マスターシリンダで発生するブレーキ液圧を制動力制御に利用する場合には、この図１０の実線に示すようなマスターシリンダ内の液圧を入力信号として制御装置７０が受け取り、制御装置７０においてはこの液圧と比例した大きさの電流を比例圧力制御弁４０バルブ制御部６０のコイル６２に流すものとしていた。これに対して、図１０の点線で示すようなブレーキペダル操作量に比例して増加する信号を制御装置７０に入力し、それに応じた電流をコイル６２に流すようにすれば、運転者のペダル操作量に応じてより適切な制動力を得ることができるものとなる。
したがって本実施の形態では、運転者のブレーキ操作に伴う制御部７０への入力情報信号を、マスターシリンダ内のブレーキ液圧信号に代えて、運転者のブレーキ操作量（ストローク）信号に改め、これを上述した例えば図２から図９に示す各実施の形態の比例圧力制御弁８０と組合せるものである。これは、例えば図１に示すように、ストロークセンサ１２０をブレーキペダル１に装着し、そのペダル１のストローク量に基づいた図１０の点線で示すような信号を制御装置７０に入力することにより、容易に実施することができる。
次に、同じく図１０において、点線で示すペダル操作量に比例する直線に応じた信号は、図のストローク量ｂにおいてマスターシリンダ液圧カーブとクロスし、それ以降は点線で示すストローク比例直線よりも実線で示すシリンダ液圧曲線の方が大きくなる。すなわち、ブレーキ液によるブレーキドラムもしくはディスクの押し付け力が作用し始めると、それ以上のストロークの増加は僅かであっても、ブレーキ液圧は急激に上昇する。特にこの領域では急制動などの緊急時におけるブレーキ操作に関係するところであり、この領域内で点線で示すようなストローク直線のままでは、運転者の踏力に十分追従できない事態も考えられる。
このための対応の１つは、制御装置７０に入力すべき信号を、図のストローク量ｂもしくはその近傍までは点線で示すストローク比例の大きさの信号とし、そしてストローク量ｂを越えた以降は、実線で示すマスターシリンダのブレーキ液圧に応じた信号に切り換えることである。すなわち、本実施の形態にかかる代替案は、比例圧力制御弁８０のバルブ制御部６０のコイル６２に流す電流に関する制御装置７０からの指令を、ブレーキペダル１のストローク量を基準にする信号と、マスターシリンダ２のブレーキ液圧を基準にする信号との両者の組合せに基づくものとし、より適切な制動力を得よるようにする。これは、図１に示すように、ストロークセンサ１２０を設け、そのストロークセンサ１２０が検出するストローク量と、マスターシリンダ２において検出されるブレーキ液圧との両者を制御装置７０に入力し、制御装置７０にそれを選択的に切り換えて使用するロジックを含めることにより、実施することができる。
以上、本発明に係る各実施の形態の車両制動システム、及び車両制動装置につき説明してきたが、上述の各説明において、ＡＢＳ、トラクション・コントロール等他のブレーキ系統に関連するシステムに関しては触れていない。しかしながら、本発明は、これらのシステムに何ら影響を及ぼすものではなく、更に本発明は、これらシステムと共に実施することができるものである。
発明の効果
本発明にかかる車両制動装置の実施により、緊急の非通電状態に陥った場合においても、補助圧力源に蓄積された高いブレーキ圧力を通常走行時と同様に利用することができ、緊急時に運転者に過剰な負荷をかけることなく、確実な制動力を車輪に与えることができる。
本発明にかかる車両制動装置の実施により、非通電状態には全く制動力を果たすことができない形式の制動装置であっても、僅かな機能要素を追加することにより、補助圧力源に蓄積された高いブレーキ圧力を通常走行時と同様に利用することが可能な制動装置とすることができる。これにより、緊急時においても、運転者に過剰な負荷をかけることなく、確実な制動力を車輪に与えることができる。
本発明にかかる車両制動装置の実施により、通常の運転時の通電状態においても、ブレーキペダル操作量が所定以上になったときには比例圧力制御弁の作動量を増大させてより有効な制動力を得ることができる。この装置によれば、通電状態におけるほか、非通電状態であっても比例圧力制御弁を制御することが可能となり、緊急時の安全性を高める効果をも得ることができる。
そして、本発明にかかるブレーキ液圧とブレーキペダル操作量とを合わせて制御に利用する車両制動装置を実施することにより、ブレーキペダル操作に応じたより適切な制動力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態にかかる車両制動装置の全体構成図である。
図２は、図１に示す車両制動装置の詳細部分図である。
図３は、図２に示す車両制動装置の更なる詳細部分図である。
図４は、本発明の他の実施の形態にかかる車両制動装置の詳細部分図である。
図５は、本発明の更に他の実施の形態にかかる車両制動装置の詳細部分図である。
図６は、本発明の更に他の実施の形態にかかる車両制動装置の詳細部分図である。
図７は、図６に示す実施の形態の代替実施例を示す部分図である。
図８は、本発明の更に他の実施の形態にかかる車両制動装置の詳細部分図である。
図９は、図８に示す実施の形態の代替実施例を示す部分図である。
図１０は、ブレーキペダル操作量とマスターシリンダブレーキ液圧との関係を示す説明図である。
図１１は、従来技術にかかる車両制動装置の全体構成図である。
図１２は、図１１に示す車両制動装置の詳細部分図である。
図１３は、比例圧力制御弁のコイルに流れる電流とブレーキ液圧との関係を示す説明図である。
図１４は、従来技術にかかる他の車両制動装置の詳細部分図である。

Claims (18)

1. ブレーキペダルの操作量に応じた信号を発生する信号発生手段と、
   ブレーキ液を高圧化して常時それを蓄えておく高圧液蓄積手段と、
   前記高圧液蓄積手段からの高圧出力を、前記信号発生手段からの信号に応じてブレーキペダル操作量に見合うブレーキ液圧に調圧して車輪に伝達する比例圧力制御手段と、を備えた車両制御システムにおいて、
   非通電状態となった場合に、前記信号に代わって前記比例圧力制御手段を制御できる補助制御手段を更に備え、前記高圧液蓄積手段に蓄積された高圧ブレーキ液を制動力に利用可能とすることを特徴とする車両制動システム。
2. ブレーキペダルの操作量に応じた信号を発生する信号発生手段と、
   ブレーキ液を高圧化して常時それを蓄えておく高圧液蓄積手段と、
   前記高圧液蓄積手段からの高圧出力を、前記信号発生手段からの信号に応じてブレーキペダル操作量に見合うブレーキ液圧に調圧して車輪に伝達する比例圧力制御手段と、を備えた車両制御システムにおいて、
   ブレーキペダル操作量が所定以上になった場合に前記比例圧力制御手段を制御できる補助制御手段を更に備え、前記信号に基づく制御と前記補助制御手段に基づく制御とにより、前記高圧液蓄積手段に蓄積された高圧ブレーキ液を制動力に利用することを特徴とする車両制動システム。
3. 前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作により発生する液圧によって前記比例圧力制御手段を作動させるものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両制動システム。
4. 前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作により発生する液圧によって弾性体を介して前記比例圧力制御手段を作動させるものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両制動システム。
5. 前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作により前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御手段に直接作用力を及ぼすものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両制動システム。
6. 前記補助制御手段が、運転者のブレーキペダル操作によりペダルと連動する部材が前記比例圧力制御手段に弾性体を介して作用力を及ぼすものであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両制動システム。
7. ブレーキペダルの操作に応じた液圧を発生させるマスターシリンダと、
   前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサと、
   ブレーキ液を溜めるリザーバと、
   前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、
   前記液圧センサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、
   前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置において、
   前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達する配管と、
   前記配管の途中に設けられ、前記マスターシリンダの液圧を非通電状態のときには伝達させ、通電状態のときには遮断する切り換え弁と、
   前記配管を通して前記マスターシリンダから比例圧力制御弁へ伝達される液圧に応じ、前記補助圧力源から出力される高圧を前記車輪ブレーキ圧に調圧するよう比例圧力制御弁を操作する補助制御機構と、を更に備えたことを特徴とする車両制動装置。
8. 前記配管の途中に設けられる前記切り換え弁の代わりに、前記マスターシリンダの液圧が所定の圧力を越えた場合に前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達するリリーフ弁と、前記マスターシリンダの液圧が解除された場合にブレーキ液を前記比例圧力制御弁から前記マスターシリンダに戻すリターン弁と、を備えたことを特徴とする、請求項７に記載の車両制動装置。
9. ブレーキペダルの操作に応じた液圧を発生させるマスターシリンダと、
   前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサと、
   前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキに伝達する第１の配管と、
   前記第１の配管の途中に設けられ、非通電状態のときは前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキに伝達させ、通電状態のときは前記伝達を遮断する第１の切り換え弁と、
   ブレーキ液を溜めるリザーバと、
   前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、それを蓄える補助圧力源と、
   前記液圧センサの検出情報に基づいて、必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、
   前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を前記車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、
   前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ圧を車輪ブレーキに伝達する第２の配管と、
   前記第２の配管の途中に設けられ、通電状態のときは、前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ圧を車輪ブレーキに伝達させ、非通電状態のときは遮断する第２の切り換え弁と、を備えた車両制御装置において、
   前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達する第３の配管と、 前記第３の配管の途中に設けられ、前記液圧を非通電状態のときに伝達させ、通電状態のときには遮断する第３の切り換え弁と、
   前記第３の配管を通して前記マスターシリンダから比例圧力制御弁へ伝達される液圧に応じ、前記補助圧力源から出力される高圧を前記車輪ブレーキ圧に調圧するよう比例圧力制御弁を操作する補助制御機構と、
   前記比例圧力制御弁と車輪ブレーキとの間でブレーキ液圧の伝達／遮断を行う前記第２の切り換え弁との間で分岐する第４の配管と、
   前記第４の配管経路の先に配置され、前記第２の切り換え弁が閉じて前記比例圧力制御弁で調圧されたブレーキ液圧が前記第４の配管回路に作用した場合に、その液圧を受けて移動し前記マスターシリンダの液圧を車輪ブレーキへ伝達する第１の配管経路を遮断すると共に車輪ブレーキ圧を加圧する遮断弁付きブーストピストンと、を更に備えたことを特徴とする車両制動装置。
10. 前記第３の配管の途中に設けられる前記第３の切り換え弁の代わりに、前記マスターシリンダの液圧が所定の圧力を越えた場合に前記マスターシリンダの液圧を前記比例圧力制御弁へ伝達するリリーフ弁と、前記マスターシリンダの液圧が解除された場合にブレーキ液を前記比例圧力制御弁から前記マスターシリンダに戻すリターン弁と、を備えたことを特徴とする、請求項９に記載の車両制動装置。
11. 前記マスターシリンダの液圧を検出する液圧センサに代えて、もしくはその液圧センサと共に、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサを備え、前記制御装置が、前記液圧センサの検出情報に代えて、もしくはその検出情報と共に、前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算することを特徴とする、請求項７から請求項１０のいずれか一に記載の車両制動装置。
12. ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサと、
    ブレーキ液を溜めるリザーバと、
    前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、
    前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、
    前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置において、
    前記ブレーキペダルの操作量が所定量を越えた場合に、前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御弁を直接作動させる補助制御機構を更に備えたことを特徴とする車両制動装置。
13. 前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールとの間、もしくは前記スプールの軸方向に伸展した延長ロッドとの間に所定の間隙を設けて軸方向に対向する、前記ブレーキペダルに取り付けられたプッシュロッドからなり、所定のブレーキペダルの操作量の後に前記プッシュロッドが前記スプール、もしくは前記延長ロッドと当接してこれを押し込むよう形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の車両制動装置。
14. 前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールの軸方向に伸展した延長ロッドと、前記ブレーキペダルに取り付けられた電磁クラッチとからなり、所定のブレーキペダルの操作量を越えると前記ストロークセンサからの信号に応じて前記電磁クラッチが前記延長ロッドを拘束し、前記延長ロッドを介して前記スプールを押し込むよう形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の車両制動装置。
15. ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサと、
    ブレーキ液を溜めるリザーバと、
    前記リザーバ内のブレーキ液を高圧化し、その高圧ブレーキ液を蓄える補助圧力源と、
    前記ストロークセンサの検出情報に基づいて必要な車輪ブレーキ圧を演算する制御装置と、
    前記制御装置からの電気信号に基づき、前記補助圧力源から出力される高圧を車輪ブレーキ圧に調圧する比例圧力制御弁と、を備えた車両制動装置において、
    非通電状態になった場合に、前記ブレーキペダルと連動する部材が前記比例圧力制御弁を直接作動させる補助制御機構を更に備えたことを特徴とする車両制動装置。
16. 前記補助制御機構が、前記比例圧力制御弁のバルブ開閉操作を行うスプールの軸方向に伸展した延長ロッドと、前記ブレーキペダルに取り付けられた電磁クラッチとからなり、非通電状態になった場合に前記電磁クラッチが前記延長ロッドを拘束し、前記ブレーキペダルの操作に応じて前記延長ロッドを介して前記スプールを押し込むよう形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の車両制動装置。
17. 前記スプール、前記スプールの軸方向に伸展した延長ロッド、もしくはプッシュロッドのいずれかの一部が、弾性体で形成されていることを特徴とする、請求項１３もしくは請求項１６に記載の車両制動装置。
18. 前記弾性体が、ばねであることを特徴とする、請求項１７に記載の車両制動装置。

Images