JP4970096B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータの駆動力でブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、軸荷重が大きい側の車輪を制動する第１ホイールシリンダと、軸荷重が小さい側の車輪を制動する第２ホイールシリンダ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動制動力発生手段としてのモータシリンダを作動させ、このモータシリンダ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。
特開２００５−３４３３６６号公報

ところで、上記従来のＢＢＷ式ブレーキ装置は、タンデム型のマスタシリンダの二つの液圧室に対応してスレーブシリンダが二つの液圧室を備えており、スレーブシリンダの一方の液圧室を例えば左前輪および右後輪の制動系統に接続し、スレーブシリンダの他方の液圧室を例えば右前輪および左後輪の制動系統に接続することで、スレーブシリンダの異常時のバックアップを図っている。

しかしながら、上記二つの制動系統を共にＢＢＷで構成すると、スレーブシリンダの構造の複雑化や部品点数の増加がコストアップの要因となる問題があるため、ＢＢＷの機能を持つ低コストのブレーキ装置の出現が望まれていた。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＢＢＷの機能を持つ低コストのブレーキ装置を提供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、運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生する液圧室を有したマスタシリンダと、運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータの駆動力でブレーキ液圧を発生する液圧室を有したスレーブシリンダと、軸荷重が大きい側の車輪を制動する第１ホイールシリンダと、軸荷重が小さい側の車輪を制動する第２ホイールシリンダとを備えたブレーキ装置において、前記マスタシリンダの液圧室及び前記第１ホイールシリンダ間を前記スレーブシリンダの液圧室とそのスレーブシリンダの下流側に在って常開型開閉弁として機能するインバルブとを介して接続する第１の液路と、前記マスタシリンダの液圧室及び前記第２ホイールシリンダ間を前記スレーブシリンダを介さずに接続する第２の液路とを備え、前記第１，第２の液路のうちの第１の液路にのみ常開型遮断弁が設けられると共に、その遮断弁が前記スレーブシリンダよりも上流側に配置され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、前記軸荷重が大きい側の車輪は回生制動が可能であ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、前記マスタシリンダは第１、第２液圧室を備えるタンデム型のものであり、前記第２液圧室が発生したブレーキ液圧は、前記第２の液路を介して前記第２ホイールシリンダに供給され、前記第１液圧室が発生したブレーキ液圧は、前記スレーブシリンダの故障時に、前記第１の液路を介して前記第１ホイールシリンダに供給されることを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態の前輪のホイールシリンダ１６，１７は本発明の第１ホイールシリンダに対応し、実施の形態の後輪のホイールシリンダ２０，２１は本発明の第２ホイールシリンダに対応する。

請求項１の構成によれば、第１ホイールシリンダをスレーブシリンダにより作動させ、第２ホイールシリンダをマスタシリンダにより作動させるので、第１、第２ホイールシリンダの両方をスレーブシリンダにより作動させる場合に比べて、スレーブシリンダの構造を簡素化してコストダウンを図ることができるだけでなく、スレーブシリンダの故障時に少なくとも第２ホイールシリンダをマスタシリンダにより確実に作動させて必要最小限の制動力を確保することができる。しかも軸荷重が大きい側の車輪を制動する第１ホイールシリンダをスレーブシリンダにより作動させるので、軸荷重が大きいために大きな制動力を必要とする第１ホイールシリンダにスレーブシリンダから大きなブレーキ液圧を供給して充分な制動力を発生させることができる。その結果、軸荷重が小さいために小さな制動力しか必要としない第２ホイールシリンダにブレーキ液圧を供給するマスタシリンダを、例えば負圧ブースタを持たない簡素なものとして更なるコストダウンを図ることができる。

また請求項２の構成によれば、スレーブシリンダが発生するブレーキ液圧で液圧制動される軸荷重が大きい側の車輪が回生制動されるので、回生制動力の大きさに応じてスレーブシリンダが発生するブレーキ液圧を変化させることで、軸荷重が大きい側の車輪のトータルの制動力を適切な大きさに制御することができる。

また請求項３の構成によれば、タンデム型のマスタシリンダが第１、第２液圧室を備え、スレーブシリンダの故障時に、第２液圧室からのブレーキ液圧で第２ホイールシリンダに通常どおり作動させることに加え、第１液室からのブレーキ液圧で第１ホイールシリンダを作動させるので、スレーブシリンダが故障してもマスタシリンダが発生するブレーキ液圧で第１、第２ホイールシリンダの両方を支障なく作動させることができる。

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および図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通常時の液圧回路図、図２は図１に対応するＡＢＳ制御時の液圧回路図である。

図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブのハイブリッド車両に設けられる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第１、第２液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、第１液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを介して軸荷重が大きい左右の前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、第２液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃを介して軸荷重が小さい左右の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２２が配置され、液路Ｐｂ，Ｐｃ間にスレーブシリンダ２３が配置され、液路Ｐｃ，Ｑａと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｂ，Ｑｃとの間にＡＢＳ装置２４が配置される。

スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１は、電動モータ５２の回転軸に設けた駆動ベベルギヤ５３と、駆動ベベルギヤ５３に噛合する従動ベベルギヤ５４と、従動ベベルギヤ５４により作動するボールねじ機構５５とを備える。アクチュエータハウジング５６に一対のボールベアリング５７，５７を介してスリーブ５８が回転自在に支持されており、このスリーブ５８の内周に出力軸５９が同軸に配置されるとともに、その外周に従動ベベルギヤ５４が固定される。

スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の内部にリターンスプリング３７で後退方向に付勢されたピストン３８が摺動自在に配置されており、ピストン３８の前面に液圧室３９が区画されるとともに、ピストン３８の後端に出力軸５９の前端が当接する。液圧室３９はポート４０，４１を介して液路Ｐｂ，Ｐｃにそれぞれ連通する。

ＡＢＳ装置２４の構造は周知のもので、左右の前輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統と、左右の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。その代表として左右の前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２２、スレーブシリンダ２３の電動モータ５２およびＡＢＳ装置２４の作動を制御する図示せぬ電子制御ユニットには、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａが発生するブレーキ液圧（液路Ｐａの液圧）を検出する液圧センサＳａと、左右の前輪のディスクブレーキ装置１４，１５に伝達されるブレーキ液圧（液路Ｐｃの液圧）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２２が消磁されて開弁する。この状態で液路Ｐａ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、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１が作動する。即ち、電動モータ５２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４およびボールねじ機構５５を介して出力軸５９が前進することで、出力軸５９に押圧されたピストン３８が前進する。ピストン３８が前進を開始した直後に液路Ｐｂに連なるポート４０が閉塞されるため、液圧室３９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…を介して左右の前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に伝達され、左右の前輪を制動する。

また液路Ｐｂに連なるポート４０をピストン３８が閉塞することで、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａが発生したブレーキ液圧は左右の前輪のディスクブレーキ装置１４，１５に伝達されることはない。

そして液路Ｐｃに設けた液圧センサＳｂで検出したスレーブシリンダ２３によるブレーキ液圧が、液路Ｐａに設けた液圧センサＳａで検出したマスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａによるブレーキ液圧に応じた大きさになるように、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１の作動を制御することで、運転者がブレーキペダル１２を踏む踏力に応じた制動力を左右の前輪のディスクブレーキ装置１４，１５に発生させることができる。

一方、マスタシリンダ１１の第２液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は、液路ＱａからＡＢＳ装置２４の開弁したインバルブ４２…を介して左右の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に伝達され、左右の後輪を制動する。

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、スレーブシリンダ２３を作動状態に維持した状態で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、スレーブシリンダ２３あるいはマスタシリンダ１１の第２液圧室１３Ｂ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，Ｑａに戻される。

上述したＡＢＳ制御を実行している間、図２に示すように、遮断弁２２を励磁して閉弁することで、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の第１液室１３Ａ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。

電源の失陥等によりスレーブシリンダ２３が作動不能になると、スレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧に代えて、マスタシリンダ１１の第１液室１３Ａが発生するブレーキ液圧により左右の前輪の制動が行われる。

即ち、電源が失陥すると、図１に示すように、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２は自動的に開弁し、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において発生したブレーキ液圧は、遮断弁２２、スレーブシリンダ２３の液圧室３９およびインバルブ４２…を通過して左右の前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を作動させ、支障なく制動力を発生させることができる。

もちろん、電源の失陥等の異常に関わりなく、マスタシリンダ１１の第２液室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は、左右の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を作動させることができる。但し、電源が失陥するとインバルブ４２…およびアウトバルブ４４…を制御できなくなるため、ＡＢＳ装置２４は機能を停止する。

以上のように、前輪および後輪のうち、軸荷重が大きい前輪のみをスレーブシリンダ２３により制動し、軸荷重が小さい後輪をマスタシリンダ１１により制動するので、前輪および後輪の両方をスレーブシリンダ２３により制動する場合に比べて、スレーブシリンダ２３の構造を簡素化してコストダウンを図ることができる。

本実施の形態の車両は車体前部にエンジンおよびモータを搭載して前輪を駆動するハイブリッド車両（あるいはモータのみを駆動源とする電気自動車）であるため、モータで前輪を回生制動することができる。この場合、前輪が必要とするトータルの制動力のうちの一部を回生制動により負担するので、ブレーキ液圧を任意に制御可能なスレーブシリンダ２３で残りの制動力を負担すれば良い。つまり、回生制動が可能な駆動輪である前輪の制動をスレーブシリンダ２３により行うことで、回生制動と液圧制動との協調が容易になる。

また軸荷重が大きい前輪の制動力を大きなブレーキ液圧を発生可能なスレーブシリンダ２３により負担するので、マスタシリンダ１１は軸荷重が小さい後輪の制動力だけを負担すれば良く、従ってマスタシリンダ１１に負圧ブースタのような倍力装置を設ける必要がなくなり、更なるコストダウンが可能である。もちろん、スレーブシリンダ２３の故障を想定してマスタシリンダ１１に負圧ブースタを設けても良い。

またスレーブシリンダ２３の故障時には、通常どおり後輪をマスタシリンダ１１の第２液圧室１３Ｂからのブレーキ液圧で制動し、それに加えて前輪をマスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａからのブレーキ液圧で制動することで、前後輪を支障なく制動することができる。しかも、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａからのブレーキ液圧が、万一故障したスレーブシリンダ２３において塞き止められた場合でも、後輪をマスタシリンダ１１の第２液圧室１３Ｂからのブレーキ液圧で制動して必要最小限の制動力を確保することができる。

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、実施の形態ではハイブリッド車両（あるいは電気自動車）を例示したが、本発明はエンジンだけを駆動源とする車両に対しても適用することができる。

また車体後部に走行用駆動源を搭載したことで後輪の軸荷重が大きくなった車両の場合には、後輪をスレーブシリンダ２３により制動し、前輪をマスタシリンダ１１で制動することも可能である。

車両用ブレーキ装置の通常時の液圧回路図 図１に対応するＡＢＳ制御時の液圧回路図

１１ マスタシリンダ
１３Ａ 第１液圧室（マスタシリンダの液圧室）
１３Ｂ 第２液圧室（マスタシリンダの液圧室）
１６ ホイールシリンダ（第１ホイールシリンダ）
１７ ホイールシリンダ（第１ホイールシリンダ）
２０ ホイールシリンダ（第２ホイールシリンダ）
２１ ホイールシリンダ（第２ホイールシリンダ）
２２ 常開型遮断弁
２３ スレーブシリンダ
３９ スレーブシリンダの液圧室
４２ インバルブ
５２ 電動モータ
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ 液路（第１の液路）
Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ 液路（第２の液路）

Claims (3)

1. 運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生する液圧室（１３Ａ，１３Ｂ）を有したマスタシリンダ（１１）と、
   運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータ（５２）の駆動力でブレーキ液圧を発生する液圧室（３９）を有したスレーブシリンダ（２３）と、
   軸荷重が大きい側の車輪を制動する第１ホイールシリンダ（１６，１７）と、
   軸荷重が小さい側の車輪を制動する第２ホイールシリンダ（２０，２１）とを備えたブレーキ装置において、
   前記マスタシリンダ（１１）の液圧室（１３Ａ）及び前記第１ホイールシリンダ（１６，１７）間を前記スレーブシリンダ（２３）の液圧室（３９）とそのスレーブシリンダ（２３）の下流側に在って常開型開閉弁として機能するインバルブ（４２）とを介して接続する第１の液路（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ）と、
   前記マスタシリンダ（１１）の液圧室（１３Ｂ）及び前記第２ホイールシリンダ（２０，２１）間を前記スレーブシリンダ（２３）を介さずに接続する第２の液路（Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ）とを備え、
   前記第１，第２の液路（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ）のうちの第１の液路（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ）にのみ常開型遮断弁（２２）が設けられると共に、その遮断弁（２２）が前記スレーブシリンダ（２３）よりも上流側に配置されることを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記軸荷重が大きい側の車輪は回生制動が可能であることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記マスタシリンダ（１１）は第１、第２液圧室（１３Ａ，１３Ｂ）を備えるタンデム型のものであり、前記第２液圧室（１３Ｂ）が発生したブレーキ液圧は、前記第２の液路（Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ）を介して前記第２ホイールシリンダ（２０，２１）に供給され、前記第１液圧室（１３Ａ）が発生したブレーキ液圧は、前記スレーブシリンダ（２３）の故障時に、前記第１の液路（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ）を介して前記第１ホイールシリンダ（１６，１７）に供給され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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