JP4717721B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、電気的に制御可能なアクチュエータによりブレーキ液圧を発生する電気的液圧発生手段とを備えたブレーキ装置に関する。

運転者の制動操作を電気信号に変換して電気的液圧発生手段を作動させ、この電気的液圧発生手段が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させる、いわゆるＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式ブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。

このＢＢＷ式ブレーキ装置は、ブレーキペダル１により作動してブレーキ液圧を発生するフェイルセーフシリンダ２と、モータ５により作動してブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ４と、各車輪毎にブレーキ液圧を減圧、保持、増圧する機能を有するＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）アクチュエータ７と、４個のホイールシリンダ８ａ〜８ｄとを直列に接続して構成されており、モータ５が作動可能な正常時にはマスタシリンダ４が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダ８ａ〜８ｄを作動させ、モータ５が作動不能な異常時にはフェイルセーフシリンダ２が発生するブレーキ液圧でスタシリンダ４を作動させてブレーキ液圧を発生するようになっている。

前記マスタシリンダ４は、第１、第２ピストン４ａ，４ｂと、第１、第２ピストン４ａ，４ｂの前部に区画された第１、第２室４ｃ，４ｄと、後側の第１ピストン４ａに結合されて後方に延びるピストンロッド４ｅと、ピストンロッド４ｅに設けたフランジ部４ｈの後部に摺動自在に嵌合するフェイルセーフピストン４ｇと、フェイルセーフピストン４ｇの後方に区画されたフェイル時加圧室４ｊとを備えており、フェイルセーフシリンダ２の第２室２ｇがフェイルセーフ弁９を介して前記フェイル時加圧室４ｊに連通する。

従って、電源の失陥等によりマスタシリンダ４のモータ５が作動不能になったときにフェイルセーフ弁９を開弁すると、フェイルセーフシリンダ２の第２室２ｇに発生した液圧がフェイルセーフ弁９を介してマスタシリンダ４のフェイル時加圧室４ｊに供給されてフェイルセーフピストン４ｇが前進し、そのフェイルセーフピストン４ｇにフランジ部４ｈを係合させたピストンロッド４ｅと共に第１、第２ピストン４ａ，４ｂが前進することで、第１、第２室４ｃ，４ｄにブレーキ液圧を発生させてフェイルセーフ機能を発揮することができる。
特開２００３−１３７０８４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、フェイルセーフシリンダ２とマスタシリンダ４とが実質的に１系統の液路（フェイルセーフ弁９が設けられた液路）だけを介して連通しているため、その液路がドレンしたり閉塞したりすると、フェイルセーフ機能が全く発揮されなくなる虞があり、バックアップ電源を用意する等の対策が必要となる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＢＢＷ式ブレーキ装置において、異常時のフェイルセーフ機能を高め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、運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生する二つの第１液圧室を有するマスタシリンダと、前記二つの第１液圧室にそれぞれ連通しており、電気的に制御可能なアクチュエータによりブレーキ液圧を発生する二つの第２液圧室を有する電気的液圧発生手段と、前記二つの第２液圧室にそれぞれ連通して車輪を制動する制動力を発生する複数のホイールシリンダと、前記電気的液圧発生手段および前記複数のホイールシリンダ間に配置されて該複数のホイールシリンダが発生する制動力を個別に制御可能なＡＢＳ装置とを備えてなり、前記車輪がロック傾向になったときには、前記電気的液圧発生手段の作動状態を維持しつつ前記ＡＢＳ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、前記マスタシリンダおよび前記電気的液圧発生手段間に設けられ、前記ＡＢＳ装置の作動時に閉弁する開閉弁を備えた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、前記マスタシリンダおよび前記電気的液圧発生手段間に設けられ、回生制動時に閉弁する開閉弁を備えた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４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記二つの第１液圧室の一方に連通可能なストロークシミュレータと、前記ストロークシミュレータおよび前記一方の第１液圧室間に設けられ、電源の失陥時に閉弁する開閉弁とを備えた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５に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記開閉弁が、前記ＡＢＳ装置を利用して車両のヨーモーメントの制御を行う場合には、運転者によりブレーキペダルが踏まれているときに閉弁することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態の遮断弁２２Ａ，２２Ｂおよび反力許可弁２５は本発明の開閉弁に対応し、実施の形態のモータシリンダ２３は本発明の電気的液圧発生手段に対応する。

請求項１の構成によれば、マスタシリンダの二つの第１液圧室を電気的液圧発生手段の二つの第２液圧室にそれぞれ連通させ、前記二つの第２液圧室を複数のホイールシリンダに連通させたので、電気的液圧発生手段が作動可能な正常時には該電気的液圧発生手段が発生するブレーキ液圧で複数のホイールシリンダを作動させ、また電気的液圧発生手段が作動不能になる異常時にはマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で複数のホイールシリンダを作動させることができる。しかも一つの電気的液圧発生手段で複数のホイールシリンダを作動させながら、ＡＢＳ装置で個々のホイールシリンダが発生する制動力を制御してＡＢＳ機能を発揮させることができる。更に、マスタシリンダの一方の第１液圧室から電気的液圧発生手段の一方の第２液圧室を経てホイールシリンダに至る液圧系統と、マスタシリンダの他方の第１液圧室から電気的液圧発生手段の他方の第２液圧室を経てホイールシリンダに至る液圧系統とが分離独立しているので、それら二つの液圧系統の一方に異常が発生しても必要最小限の制動力を確保することができる。

また請求項２の構成によれば、マスタシリンダおよび電気的液圧発生手段間に、ＡＢＳ装置の作動時に閉弁する開閉弁を設けたので、ＡＢＳ装置の作動に伴う液圧変動がキックバックとなってマスタシリンダからブレーキペダルに伝達されるのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、マスタシリンダおよび電気的液圧発生手段間に、回生制動時に閉弁する開閉弁を設けたので、回生制動時にマスタシリンダが発生したブレーキ液圧がホイールシリンダに伝達されないようにして液圧による制動力が発生するのを防止することができる。

また請求項４の構成によれば、マスタシリンダの二つの第１液圧室の一方に連通可能なストロークシミュレータを設けるとともに、ストロークシミュレータおよび前記一方の第１液圧室間に電源の失陥時に閉弁する開閉弁を設けたので、電源が正常であって電気的液圧発生手段が発生したブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させるときは、マスタシリンダが発生したブレーキ液圧をストロークシミュレータで吸収して擬似的なペダル反力を発生させることができ、電源が失陥して電気的液圧発生手段が作動不能になったときは、開閉弁の閉弁によりストロークシミュレータを作動不能にしてマスタシリンダが発生したブレーキ液圧でホイールシリンダを支障なく作動させることができる。

また請求項５の構成によれば、ＡＢＳ装置を利用して車両のヨーモーメントの制御を行うことで、車両の旋回性能や直進安定性能を高めることができる。またこのようなヨーモーメントの制御を行うとき、ブレーキペダルが踏まれている場合には、請求項２の開閉弁が閉弁されるので、ＡＢＳ装置の作動によるキックバックを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図２は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図、図２は図１に対応する異常時の液圧回路図である。

図１に示すように、タンデム型のマスタシリンダ１１は、運転者がブレーキペダル１２を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する二つの第１液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の第１液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを介して例えば左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５のホイールシリンダ１６，１７に接続されるとともに、他方の第１液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ，Ｑｅを介して例えば右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９のホイールシリンダ２０，２１に接続される。

液路Ｐａ，Ｐｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ａが配置され、液路Ｑａ，Ｑｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ｂが配置され、液路Ｐｂ，Ｑｂと液路Ｐｃ，Ｑｃとの間にモータシリンダ２３が配置され、液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間にＡＢＳ装置２４が配置される。

液路Ｑａから分岐する液路Ｒａ，Ｒｂには、常閉型電磁弁である反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６が接続される。ストロークシミュレータ２６は、シリンダ２７にスプリング２８で付勢されたピストン２９を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２９の反スプリング２８側に形成された液室３０が液路Ｒｂに連通する。

モータシリンダ２３のアクチュエータ３１は、電動モータ３２の出力軸に設けた駆動ベベルギヤ３３と、駆動ベベルギヤ３３に噛合する従動ベベルギヤ３４と、従動ベベルギヤ３４により作動するボールねじ機構３５とを備える。モータシリンダ２３のシリンダ本体３６の内部に一対のリターンスプリング３７Ａ，３７Ｂで後退方向に付勢された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが摺動自在に配置されており、ピストン３８Ａ，３８Ｂの前面に一対の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂが区画される。一方の第２液圧室３９Ａはポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、他方の第２液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

しかして、電動モータ３２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ３３、従動ベベルギヤ３４およびボールねじ機構３５を介して一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進し、液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞された瞬間に第２液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧を発生させ、そのブレーキ液圧をポート４１Ａ，４１Ｂを介して液路Ｐｃ，Ｑｃに出力することができる。

ＡＢＳ装置２４の構造は周知のもので、左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統と、右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９の系統とに同じ構造のものが設けられる。その代表として左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統について説明すると、液路Ｐｃと液路Ｐｄ，Ｐｅとの間に一対の常開型電磁弁よりなるインバルブ４２，４２が配置され、インバルブ４２，４２の下流側の液路Ｐｄ，Ｐｅとリザーバ４３との間に常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４，４４が配置される。リザーバ４３と液路Ｐｃとの間に、一対のチェックバルブ４５，４６に挟まれた液圧ポンプ４７が配置されており、この液圧ポンプ４７は電動モータ４８により駆動される。

遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、反力許可弁２５、モータシリンダ２３およびＡＢＳ装置２４の作動を制御する不図示の電子制御ユニットには、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサＳａと、ディスクブレーキ装置１８，１９に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｂと、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサＳｃ…とが接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

システムが正常に機能する正常時には、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂが消磁されて開弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５が励磁されて開弁する。この状態で液路Ｑａに設けた液圧センサＳａが運転者によるブレーキペダル１２の踏み込みを検出すると、モータシリンダ２３のアクチュエータ３１が作動して一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進することで、一対の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧はＡＢＳ装置２４の開弁したインバルブ４２…を介してディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１に伝達され、各車輪を制動する。

モータシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂが僅かに前進すると、ポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞されて液路Ｐｂ，Ｑｂと第２液圧室３９Ａ，３９Ｂとの連通が遮断されるため、マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧はディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９に伝達されることはない。このとき、マスタシリンダ１１の他方の第１液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は開弁した反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６の液室３０に伝達され、そのピストン２９をスプリング２８に抗して移動させることで、ブレーキペダル１２のストロークを許容するとともに擬似的なペダル反力を発生させて運転者の違和感を解消することができる。

そして液路Ｑｃに設けた液圧センサＳｂで検出したモータシリンダ２３によるブレーキ液圧が、液路Ｑａに設けた液圧センサＳａで検出したマスタシリンダ１１によるブレーキ液圧に応じた大きさになるように、モータシリンダ２３のアクチュエータ３１の作動を制御することで、運転者がブレーキペダル１２に入力する踏力に応じた制動力をディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９に発生させることができる。

上述した制動中に、車輪速センサＳｃ…の出力に基づいて何れかの車輪のスリップ率が増加してロック傾向になったことが検出されると、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂを励磁して閉弁するとともにモータシリンダ２３を作動状態に維持し、この状態でＡＢＳ装置２４を作動させて車輪のロックを防止する。

即ち、所定の車輪がロック傾向になると、その車輪のディスクブレーキ装置のホイールシリンダに連なるインバルブ４２を閉弁してモータシリンダ２３からのブレーキ液圧の伝達を遮断した状態で、アウトバルブ４４を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧をリザーバ４３に逃がす減圧作用と、それに続いてアウトバルブ４４を閉弁してホイールシリンダのブレーキ液圧を保持する保持作用とを行うことで、車輪がロックしないように制動力を低下させる。

その結果、車輪速度が回復してスリップ率が低下すると、インバルブ４２を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧が増加させる増圧作用を行うことで、車輪の制動力を増加させる。この増圧作用により車輪が再びロック傾向になると、前記減圧、保持、増圧を再び実行し、その繰り返しにより車輪のロックを抑制しながら最大限の制動力を発生させることができる。その間にリザーバ４３に流入したブレーキ液は、液圧ポンプ４７により上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに戻される。

上述したＡＢＳ制御を実行している間、遮断弁２２Ａ，２２Ｂが閉弁状態に維持されることで、ＡＢＳ装置２４の作動による液圧変化がキックバックとなってマスタシリンダ１１からブレーキペダル１２に伝達されるのを防止することができる。

ＡＢＳ装置２４は４個の車輪の制動力を個別に制御する機能を有するため、このＡＢＳ装置２４を利用して制動力の左右配分によるヨーモーメントの制御を行うことで、車両の旋回性能や直進安定性能を高めることができる。即ち、旋回内輪の制動力を旋回外輪の制動力よりも大きくして旋回性能を高めたり、旋回外輪の制動力を旋回内輪の制動力よりも大きくして直進安定性能を高めたりすることができる。このような制動力の左右配分によるヨーモーメントの制御を行うとき、ブレーキペダル１２が踏まれている場合には、ＡＢＳ装置２４の作動によるキックバックを抑制するために遮断弁２２Ａ，２２Ｂは閉弁される。ブレーキペダル１２が踏まれていない場合には、キックバックの問題は発生しないために遮断弁２２Ａ，２２Ｂは開弁状態に維持される。

また走行用の電動モータを備えたハイブリッド車両や電動車両では、液圧制動と回生制動とを協調させるために以下のような制御が行われる。即ち、ブレーキペダル１２が踏まれた状態で回生制動が可能であると判断されると、モータシリンダ２３の作動を停止し、ブレーキ液圧による制動に代えて回生制動を優先することでエネルギーの回収効率を高めることができる。回生制動の実行中はモータシリンダ２３のポート４０Ａ，４０Ｂが開放しているため、マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧がホイールシリンダ１６，１７，２０，２１に伝達されないように、遮断弁２２Ａ，２２Ｂは閉弁状態に切り換えられる。

尚、回生制動の実行中に何れかの車輪がロック傾向になった場合には、回生制御が中止されてＡＢＳ制御に移行する。

以上のように、４個のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１に単一のモータシリンダ２３からブレーキ液圧を供給することで、ホイールシリンダ１６，１７，２０，２１毎にモータシリンダを設ける場合に比べて部品点数を削減しながら、モータシリンダ２３とは別個にＡＢＳ装置２４を設けることで４個のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１の制動力を個別に制御してＡＢＳ機能を発揮させることができる。

さて、電源の失陥等によりモータシリンダ２３が作動不能になると、モータシリンダ２３が発生するブレーキ液圧に代えて、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧による制動が行われる。

電源が失陥すると、図２に示すように、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂは自動的に閉弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５は自動的に閉弁し、常開型電磁弁よりなるインバルブ４２…は自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４…は自動的に閉弁する。この状態では、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａ，１３Ｂにおいて発生したブレーキ液圧は、ストロークシミュレータ２６に吸収されることなく、遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、モータシリンダ２３の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂおよびインバルブ４２…を通過して各車輪のディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９のホイールシリンダ１６，１７，２０，２１を作動させ、支障なく制動力を発生させることができる。

上述した異常時において、マスタシリンダ１１の一方の第１液圧室１３Ａから液路Ｐａ、遮断弁２２Ａ、液路Ｐｂ、モータシリンダ２３の一方の第２液圧室３９Ａ、液路Ｐｃおよび液路Ｐｄ，Ｐｅを介して左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５のホイールシリンダ１６，１７に連なる第１の液圧系統と、マスタシリンダ１１の他方の第１液圧室１３Ｂから液路Ｑａ、遮断弁２２Ｂ、液路Ｑｂ、モータシリンダ２３の他方の第２液圧室３９Ｂ、液路Ｑｃおよび液路Ｑｄ，Ｑｅを介して右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９のホイールシリンダ２０，２１に連なる第２の液圧系統とは完全に分離独立しているため、それら第１、第２の液圧系統の一方にブレーキ液圧の漏洩や液路の閉塞のようなトラブルが発生しても、四輪のうちの少なくとも二輪に制動力を発生させてフェールセーフを可能にすることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。

例えば、実施の形態の液圧回路は遮断弁２２Ａ，２２Ｂを備えているが、ＡＢＳ制御や制動力の左右配分によるヨーコントロール制御時のキックバックを許容するのであれば、遮断弁２２Ａ，２２Ｂを廃止して部品点数およびコストを削減することができる。

車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図 図１に対応する異常時の液圧回路図

１１ マスタシリンダ
１３Ａ 第１液圧室
１３Ｂ 第１液圧室
１６ ホイールシリンダ
１７ ホイールシリンダ
２０ ホイールシリンダ
２１ ホイールシリンダ
２２Ａ 遮断弁（開閉弁）
２２Ｂ 遮断弁（開閉弁）
２３ モータシリンダ（電気的液圧発生手段）
２４ ＡＢＳ装置
２５ 反力許可弁（開閉弁）
２６ ストロークシミュレータ
３１ アクチュエータ
３９Ａ 第２液圧室
３９Ｂ 第２液圧室

Claims (5)

1. 運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生する二つの第１液圧室（１３Ａ，１３Ｂ）を有するマスタシリンダ（１１）と、
   前記二つの第１液圧室（１３Ａ，１３Ｂ）にそれぞれ連通しており、電気的に制御可能なアクチュエータ（３１）によりブレーキ液圧を発生する二つの第２液圧室（３９Ａ，３９Ｂ）を有する電気的液圧発生手段（２３）と、
   前記二つの第２液圧室（３９Ａ，３９Ｂ）にそれぞれ連通して車輪を制動する制動力を発生する複数のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）と、
   前記電気的液圧発生手段（２３）および前記複数のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）間に配置されて該複数のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）が発生する制動力を個別に制御可能なＡＢＳ装置（２４）とを備えてなり、
   前記車輪がロック傾向になったときには、前記電気的液圧発生手段（２３）の作動状態を維持しつつ前記ＡＢＳ装置（２４）を作動させることを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記マスタシリンダ（１１）および前記電気的液圧発生手段（２３）間に設けられ、前記ＡＢＳ装置（２４）の作動時に閉弁する開閉弁（２２Ａ，２２Ｂ）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記マスタシリンダ（１１）および前記電気的液圧発生手段（２３）間に設けられ、回生制動時に閉弁する開閉弁（２２Ａ，２２Ｂ）を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
4. 前記二つの第１液圧室（１３Ａ，１３Ｂ）の一方に連通可能なストロークシミュレータ（２６）と、前記ストロークシミュレータ（２６）および前記一方の第１液圧室（１３Ｂ）間に設けられ、電源の失陥時に閉弁する開閉弁（２５）とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
5. 前記開閉弁（２２Ａ，２２Ｂ）は、前記ＡＢＳ装置（２４）を利用して車両のヨーモーメントの制御を行う場合には、運転者によりブレーキペダル（１２）が踏まれているときに閉弁することを特徴とする、請求項２に記載のブレーキ装置。

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