JP4974685B2 - 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、電動モータで作動するアクチュエータによりブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記マスタシリンダあるいは前記スレーブシリンダが発生するブレーキ液圧で車輪を制動するホイールシリンダと、前記マスタシリンダおよび前記スレーブシリンダを接続する第１液路の連通を遮断可能な遮断弁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（スレーブシリンダ）を作動させ、このスレーブ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。
特許第３２０５５７０号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置の電気的液圧発生手段（スレーブシリンダ）は、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンを電動モータで進退駆動してブレーキ液圧を発生させるものであるが、電動モータでピストンが前進を開始してからシリンダ内にブレーキ液圧が発生するまでにピストンのロスストロークがあり、そのために制動力発生の応答性が低下する問題がある。

前記ロスストロークは、例えば以下のような理由で発生する。サイドポート式のスレーブシリンダでは、ピストンに設けたカップシールがリザーバを連なるリリーフポートを通過した瞬間にシリンダ内にブレーキ液圧が発生するが、ピストンが制動開始前に停止している初期位置から前進を開始したカップシールがリリーフポートを通過するまではブレーキ液圧が発生せず、その間のピストンの前進距離が前記ロスストロークとなる。

またピストンの中央を前後に貫通する貫通孔にバルブを配置したセンターポート式のスレーブシリンダでは、ピストンが初期位置から前進を開始して前記バルブが閉じた瞬間にシリンダ内にブレーキ液圧が発生するが、ピストンが前進を開始してからバルブが閉じるまではブレーキ液圧が発生せず、その間のピストンの前進距離が前記ロスストロークとなる。

このようなロスストロークを最小限に抑えて制動力発生の応答性を高めるにはピストンの初期位置を精密に制御し，ピストンが前進を開始すると直ちカップシールがリリーフポートを通過し、あるいはピストンが初期位置から前進を開始すると直ちバルブが閉じるようにする必要がある。そのために従来は、制動終了後に後退限まで一旦後退したピストンを電動モータで前進させ、適切な初期位置で停止させるという面倒な制御を行う必要があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、スレーブシリンダのピストンの初期位置の調整を必要とせずにピストンのロスストロークを最小限に抑え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マスタシリンダと、電動モータで作動するアクチュエータによりブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記マスタシリンダあるいは前記スレーブシリンダが発生するブレーキ液圧で車輪を制動するホイールシリンダと、前記マスタシリンダおよび前記スレーブシリンダを接続する第１液路の連通を遮断可能な遮断弁とを備えたブレーキ装置において、前記スレーブシリンダは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体に摺動自在に嵌合して前記アクチュエータにより進退駆動されるピストンと、前記ピストンに設けられてブレーキ液圧を発生するカップシールとを備え、前記遮断弁よりも前記マスタシリンダ側の前記第１液路から分岐した第２液路を前記カップシールの後方で前記シリンダ本体に前記マスタシリンダが発生するブレーキ液を直接供給可能に常時連通するとともに、前記第１液路を前記カップシールの前進限よりも更に前方で前記シリンダ本体に連通したことを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態の前部カップシール６５Ａ，６５Ｂは本発明のカップシールに対応し、実施の形態の液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｑａ，Ｑｂは本発明の第１液路に対応し、実施の形態の液路Ｐｆ，Ｑｆは本発明の第２液路に対応する。

請求項１の構成によれば、スレーブシリンダのシリンダ本体に摺動自在に嵌合してアクチュエータにより進退駆動されるピストンがカップシールを備えており、マスタシリンダおよびスレーブシリンダを連通する第１液路に配置した遮断弁よりも前記マスタシリンダ側から分岐した第２液路をカップシールの後方で前記マスタシリンダが発生するブレーキ液を直接供給可能にシリンダ本体に常時連通し、かつ第１液路をカップシールの前進限よりも更に前方で前記シリンダ本体に連通したので、スレーブシリンダでホイールシリンダを作動させるべく遮断弁が閉弁した状態では、ピストンが前進を開始すると同時にシリンダ本体にブレーキ液圧を発生することができ、しかもブレーキパッドの摩耗等でスレーブシリンダのブレーキ液が不足しても、マスタシリンダに第２液路を介して常時連通するシリンダ本体に該マスタシリンダから支障なくブレーキ液を補給することができる。従って、ピストンが作動する度にアクチュエータを制御して初期位置の調整を行うことなく、ピストンが前進を開始してからブレーキ液圧が発生するまでのロスストロークを最小限に抑えて制動力発生の応答性を高めることができる。

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３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、図３は図１の要部拡大図である。

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との間にスレーブシリンダ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。

図１および図３に示すように、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。ボールねじ機構５５は、スリーブ５８の内周に形成した雌ねじ６０と出力軸５９の外周に形成した雄ねじ６１と、雌ねじ６０および雄ねじ６１間に配置した複数のボール６２…とで構成される。

スレーブシリンダ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。後側のピストン３８Ａの後端に前記出力軸５９の前端が当接する。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。

後側のピストン３８Ａは、前部カップシール６５Ａと後部カップシール６６Ａとを備える。液路Ｐｂに連なるポート４０Ａは後側の第２液圧室３９Ａの前部に設けられており、ピストン３８Ａが前進限まで前進しても前部カップシール６５Ａはポート４０Ａの位置に達することはない。遮断弁２２Ａの上流側の液路Ｐａから分岐した液路Ｐｆがシリンダ本体のポート４０Ａ′に連通しており、このポート４０Ａ′の位置はピストン３８Ａが進退しても常に前部カップシール６５Ａと後部カップシール６６Ａとの間の背室６７Ａに対向するように設定される。

前側のピストン３８Ｂは、前部カップシール６５Ｂと後部カップシール６６Ｂとを備える。液路Ｑｂに連なるポート４０Ｂは前側の第２液圧室３９Ｂの前部に設けられており、ピストン３８Ｂが前進限まで前進しても前部カップシール６５Ｂはポート４０Ｂの位置に達することはない。遮断弁２２Ｂの上流側の液路Ｑａから分岐した液路Ｑｆがシリンダ本体のポート４０Ｂ′に連通しており、このポート４０Ｂ′はピストン３８Ｂが進退しても常に前部カップシール６５Ｂと後部カップシール６６Ｂとの間の背室６７Ｂに対向するように設定される。

図１に戻り、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、スレーブシリンダ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が励磁されて閉弁し、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、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に押圧された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進する。このときポート４０Ａ，４０Ｂに連なる液路Ｐｂ，Ｑｂが閉弁した遮断弁２２Ａ，２２Ｂにより閉塞されているため、ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進を開始した瞬間に第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。

このように、スレーブシリンダ２３の作動時に遮断弁２２Ａ，２２Ｂを閉弁し、かつ液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂを前部カップシール６５Ａ，６５Ｂで閉塞されない位置に配置することで、ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進を開始した瞬間に第２液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧を発生させ、ブレーキ操作を行う度にピストン３８Ａ，３８Ｂの停止位置を電気的に制御することなく、ピストン３８Ａ，３８Ｂのロスストロークを最小限に抑えて制動力発生の応答性を高めることができる。

ブレーキパッドの摩耗等により不足したブレーキ液の補充は、次のようにして支障なく行われる。即ち、マスタシリンダ１１を介してリザーバに連なる液路Ｐａ，Ｑａは、そこから分岐する液路Ｐｆ，Ｑｆを介してスレーブシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂの前部カップシール６５Ａ，６５Ｂの後方の背室６７Ａ，６７Ｂに常時連通しているため、その背室６７Ａ，６７Ｂのブレーキ液が前部カップシール６５Ａ，６５Ｂを前方に通過することでブレーキ液の補充が可能になる。

また遮断弁２２Ａ，２２Ｂが閉弁して液路Ｐａ，Ｑａを閉塞することで、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で検出したスレーブシリンダ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、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、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を閉弁してスレーブシリンダ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。

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が発生するブレーキ液圧による制動が行われる。

即ち、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は自動的に開弁し、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、スレーブシリンダ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。

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、実施の形態では出力軸５９を進退させるアクチュエータ５１にボールねじ機構５５を用いているが、アクチュエータ５１の構造は任意である。

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 図１の要部拡大図

１１ マスタシリンダ
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
２２Ｂ 遮断弁
２３ スレーブシリンダ
３６ シリンダ本体
３８Ａ ピストン
３８Ｂ ピストン
５１ アクチュエータ
５２ 電動モータ
６５Ａ 前部カップシール（カップシール）
６５Ｂ 前部カップシール（カップシール）
Ｐａ 液路（第１液路）
Ｐｂ 液路（第１液路）
Ｐｆ 液路（第２液路）
Ｑａ 液路（第１液路）
Ｑｂ 液路（第１液路）
Ｑｆ 液路（第２液路）

Claims (1)

1. 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（１１）と、
   電動モータ（５２）で作動するアクチュエータ（５１）によりブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダ（２３）と、
   前記マスタシリンダ（１１）あるいは前記スレーブシリンダ（２３）が発生するブレーキ液圧で車輪を制動するホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）と、
   前記マスタシリンダ（１１）および前記スレーブシリンダ（２３）を接続する第１液路（Ｐａ，Ｐｂ，Ｑａ，Ｑｂ）の連通を遮断可能な遮断弁（２２Ａ，２２Ｂ）と、
   を備えたブレーキ装置において、
   前記スレーブシリンダ（２３）は、シリンダ本体（３６）と、前記シリンダ本体（３６）に摺動自在に嵌合して前記アクチュエータ（５１）により進退駆動されるピストン（３８Ａ，３８Ｂ）と、前記ピストン（３８Ａ，３８Ｂ）に設けられてブレーキ液圧を発生するカップシール（６５Ａ，６５Ｂ）とを備え、
   前記遮断弁（２２Ａ，２２Ｂ）よりも前記マスタシリンダ（１１）側の前記第１液路（Ｐａ，Ｑａ）から分岐した第２液路（Ｐｆ，Ｑｆ）を前記カップシール（６５Ａ，６５Ｂ）の後方で前記シリンダ本体（３６）に前記マスタシリンダ（１１）が発生するブレーキ液を直接供給可能に常時連通するとともに、前記第１液路（Ｐｂ，Ｑｂ）を前記カップシール（６５Ａ，６５Ｂ）の前進限よりも更に前方で前記シリンダ本体（３６）に連通したことを特徴とするブレーキ装置。

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