JP5263407B2 - ブレーキシステム - Google Patents

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Description

本発明は、車輪の回転を抑制する複数のブレーキを含むブレーキシステムに関するものである。
特許文献1〜3には、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の4つの車輪を備えた車両に設けられたブレーキシステムが記載されている。
特許文献1,2に記載のブレーキシステムにおいては、前後左右の各輪毎にそれぞれ摩擦ブレーキとしての液圧ブレーキが設けられる。
特許文献1には、左前輪、右後輪の液圧ブレーキのブレーキシリンダを含む第1の液圧系統と、右前輪、左後輪の液圧ブレーキのブレーキシリンダを含む第2の液圧系統とを備えたX配管のブレーキシステムが記載されている。このブレーキシステムにおいては、第1,第2の液圧系統のうちの一方が失陥した場合に、他方の液圧系統に含まれるブレーキシリンダの液圧の増加勾配が抑制される。それによって、一方の液圧系統が失陥したことに起因して車両に生じるヨーモーメントを抑制することができる。
特許文献2に記載のブレーキシステムにおいては、旋回走行中に制動が行われた場合において、旋回外側の接地荷重が大きい方の車輪の液圧ブレーキのブレーキシリンダの液圧が増加させられる。左右後輪の液圧ブレーキに対応してそれぞれPバルブ(プロポーショニングバルブ)が設けられた車両においては、旋回走行中に制動が行われた場合に、左右後輪のうち旋回外輪の接地荷重が大きくなるため、旋回外輪のブレーキシリンダの液圧が旋回内輪のブレーキシリンダの液圧より大きくなる。これらの液圧差に起因してアクチュエータが作動させられ、液圧が大きい方の後輪と同じ側の前輪(左右前輪のうちの旋回外側輪)の液圧ブレーキのブレーキシリンダの液圧が増加させられる。このように、接地荷重が大きい旋回外側の前輪、後輪のブレーキシリンダの液圧が大きくされるため、車両全体の制動力を大きくすることができる。
特許文献3に記載のブレーキシステムが搭載された車両には、前後左右の4つの車輪の各々に対応して、車輪を保持する車輪側部材と車体との間に懸架シリンダが設けられる。このブレーキシステムにおいては、衝突を回避するための緊急ブレーキ作動時に、懸架シリンダの液圧が制御されることにより上下加速度が制御され、接地荷重が大きくされる。それによって、最大制動力を大きくすることができる。
特許文献4には、1つの前輪と2つの左右後輪とを備えた車両において、各輪毎に油圧ブレーキを設けることが記載されている。また、1つの前輪と、1つの後輪と、これら前輪と後輪との中間の左右輪とを備えた車両において、各輪毎に油圧ブレーキを設けることが記載されている。運転者がブレーキペダルを踏み込むと、各輪毎の油圧ブレーキが作動させられ、車輪の回転が抑制される。
特開2002−120715号公報 特開平7−9968号公報 特開平11−34 629号公報 特開2006−130985号公報
本発明の課題は、左側車輪および右側車輪と、それらと前後方向に隔てて設けられた中央車輪とを有する車両に適したブレーキ装置を得ることである。
課題を解決するための手段および効果
本願発明に係るブレーキシステムは、(i)車両の幅方向に隔てて設けられた左側車輪および右側車輪と、(ii)それら左側車輪と右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪と前記車両の前後方向に隔てて設けられた前輪および後輪とを含む車両に設けられ、互いに独立した2つ以上のブレーキ系統を含むブレーキシステムであって、
(1)前記前輪、前記後輪、前記左側車輪および前記右側車輪の各々に設けられ、ブレーキアクチュエータの作動により車輪の回転を抑制するブレーキと、(2)互いに独立して設けられ、前記ブレーキアクチュエータにエネルギを供給する2つ以上のエネルギ源とを含み、かつ、(3)前記2つ以上のブレーキ系統のうちの1つである第1ブレーキ系統が、(a)前記2つ以上のエネルギ源のうちの1つである第1エネルギ源と、(b)その第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記前輪に設けられたブレーキアクチュエータとを含み、(4)前記2つ以上のブレーキ系統のうちの前記第1ブレーキ系統とは別の1つである第2ブレーキ系統が、(c)前記2つ以上のエネルギ源のうちの1つである第2エネルギ源と、(d)その第2エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記左側車輪のブレーキアクチュエータ、前記右側車輪のブレーキアクチュエータおよび前記後輪のブレーキアクチュエータとを含むものである。
本願請求項1に記載のブレーキシステムには、互いに独立した複数のブレーキ系統が含まれるため、そのうちの1つのブレーキ系統が失陥しても、他の1つのブレーキ系統が正常であれば、その他の1つのブレーキ系統の作動により、車両に制動力を付与することができる。
その場合に、第1ブレーキ系統は、少なくとも1つも中央車輪のブレーキアクチュエータを含み、第2ブレーキ系統は、左側車輪のブレーキアクチュエータと右側車輪のブレーキアクチュエータとを含むため、第1ブレーキ系統が失陥した場合に第2ブレーキ系統のみが作動させられる場合であっても、第2ブレーキ系統が失陥した場合に第1ブレーキ系統のみが作動させられる場合であっても、車両にヨーモーメントが生じることがない。
特許請求可能な発明
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組を、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
(1)少なくとも、(i)車両の幅方向に隔てて設けられた左側車輪および右側車輪と、(ii)それら左側車輪と右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪と前記車両の前後方向に隔てて設けられた1つ以上の中央車輪とを含む車両に設けられ、互いに独立した2つ以上のブレーキ系統を含むブレーキシステムであって、
前記1つ以上の中央車輪のうちの少なくとも1つの車輪、左側車輪および右側車輪の各々に設けられ、ブレーキアクチュエータの作動により車輪の回転を抑制するブレーキと、
互いに独立して設けられ、前記ブレーキアクチュエータにエネルギを供給する2つ以上のエネルギ源と
を含み、かつ、
前記2つ以上のブレーキ系統のうちの1つである第1ブレーキ系統が、(a)前記2つ以上のエネルギ源のうちの1つである第1エネルギ源と、(b)その第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記少なくとも1つの中央車輪のブレーキアクチュエータとを含み、
前記2つ以上のブレーキ系統のうちの前記第1ブレーキ系統とは別の1つである第2ブレーキ系統が、(c)前記2つ以上のエネルギ源のうち1つである第2エネルギ源と、(d)その第2エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記左側車輪のブレーキアクチュエータおよび前記右側車輪のブレーキアクチュエータとを含むことを特徴とするブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムにおいて、車輪に設けられるブレーキは摩擦ブレーキである。摩擦ブレーキは、後述するように、液圧ブレーキでも電動ブレーキでもよく、ブレーキシステムに、これらの両方が含まれる場合もある。例えば、複数のブレーキ系統のうちの1つが液圧ブレーキのブレーキアクチュエータを含み、他の1つに電動ブレーキのブレーキアクチュエータを含むものとすることができる。また、ブレーキは、ドラムブレーキでもディスクブレーキでもよい。
また、本項に係るブレーキシステムには、互いに独立した2つ以上のブレーキ系統が設けられるが、3つ以上のブレーキ系統を設けることもできる。『互いに独立した』とは、複数のブレーキ系統のうちの1つが失陥(制動力を出力できない状態あるいは出力可能な制動力が非常に小さい状態をいう)しても他のブレーキ系統の作動により制動力を付与できる状態をいう。
さらに、本項に係るブレーキシステムが搭載される車両は、(x)左側車輪、右側車輪、それより前方の中央車輪を有する車両であっても、(y)左側車輪、右側車輪、それより後方の中央車輪を有する車両であっても、(z)左側車輪、右側車輪、それより前方の中央車輪、それより後方お中央車輪を有する車両であってもよい。また、(z)の車両において、ブレーキを前方の中央車輪、後方の中央車輪の両方に設けても、いずれか一方に設けてもよい。
なお、第1エネルギ源と第2エネルギ源とは互いに別個のものとしても共通のものとしてもよい。
(2)前記ブレーキアクチュエータがブレーキシリンダであり、前記ブレーキが、前記ブレーキシリンダが液圧により摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、前記エネルギ源が、前記エネルギとしての液圧を発生させるとともに、その液圧を前記ブレーキシリンダに供給する液圧源である(1)項に記載のブレーキシステム。
液圧源は、(a)運転者のブレーキ操作部材の操作により液圧を発生させるマニュアル液圧源としたり、(b)動力の供給により液圧を発生させる動力式液圧源としたり、(c)これらの両方を含むものとしたりすることができる。ブレーキシステムがマスタシリンダを含む場合には、マスタシリンダが1つのマニュアル液圧源に該当すると考えたり、加圧室が1つのマニュアル液圧源に該当すると考えたりすることができる。ブレーキシステムに、マニュアル液圧源と動力式液圧源との両方が含まれる場合もある。
(3)前記ブレーキアクチュエータが電動モータであり、前記ブレーキが、前記電動モータの作動により摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより前記車輪の回転を抑制する電動ブレーキであり、前記エネルギ源が、前記電動モータに前記エネルギとしての電力を供給する電源である(1)項または(2)項に記載のブレーキシステム。
電源は、(a)電力を貯える蓄電装置としたり、(b)電力を発生させる発電装置としたり、(c)蓄電装置と発電装置との両方を含むものとしたりすることができる。(c)の場合において、複数の電源の間で、発電装置が共通とされることがある。
(2)項に従属する本項に記載のブレーキシステムには、液圧ブレーキと電動ブレーキとの両方が含まれることになる。
(4)当該ブレーキシステムが、前記電動モータに対応してそれぞれ設けられ、その電動モータへの供給電流を制御する電動モータ制御装置を含み、前記第1ブレーキ系統に属する電動モータに対応する電動モータ制御装置に前記第1電源から電力が供給され、前記第2ブレーキ系統に属する電動モータに対応する電動モータ制御装置に前記第2電源から電力が供給される(3)項に記載のブレーキシステム。
複数の電源のうちの1つに異常が生じても、他の電源により、その他の電源が属するブレーキ系統を作動させることができるのであり、電力供給系について2系統とされている。
電動モータ制御装置は、駆動回路とコンピュータを主体とする電流制御部とを含むものであり、電流制御部による駆動回路の制御により、電動モータへの供給電流が制御される。
(5)当該ブレーキシステムが、コンピュータを主体とする互いに独立した2つ以上のシステム制御装置を含み、それら2つ以上のシステム制御装置のうちの1つである第1システム制御装置には、前記第1電源から電力が供給され、前記第1ブレーキ系統に属する電動モータが、前記第1システム制御装置からの指令に基づいて制御されるものであり、前記2つ以上のシステム制御装置のうちの前記第1システム制御装置とは別の1つである第2システム制御装置には、前記第2電源から電力が供給され、前記第2ブレーキ系統に属する電動モータが、前記第2システム制御装置の指令に基づいて制御されるものである(3)項または(4)項に記載のブレーキシステム。
システム制御装置において制御指令値が作成され、それに基づいて電動モータが制御される。制御指令値は、電動ブレーキにおける目標押付力とすることができる。
本項に記載のブレーキシステムにおいては、互いに独立したシステム制御装置が複数設けられるため、そのうちの1つに異常が生じても、正常なシステム制御装置により、それらが属するブレーキ系統の電動ブレーキを制御することができるのであり、制御系について2系統とされている。
(6)当該ブレーキシステムが、(a)運転者によって操作可能なブレーキ操作部材と、(b)そのブレーキ操作部材の同じ操作状態を検出する2つ以上の操作状態検出装置を含み、前記2つ以上の操作状態検出装置のうちの1つである第1操作状態検出装置が前記第1システム制御装置に接続され、前記2つ以上の操作状態検出装置のうちの前記第1操作状態検出装置とは別の第2操作状態検出装置が前記第2システム制御装置に接続された(5)項に記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムにおいては、2つ以上の操作状態検出装置は、ブレーキ操作部材の同じ操作状態、すなわち、ブレーキ操作部材のストローク、操作力等が同じ時期に、それぞれ、互いに異なる2つ異常の検出体(例えば、圧電素子、歪みゲージ等)によって検出される。そして、それぞれの検出体によって検出された同じ操作状態が、それぞれ、システム制御装置の各々に供給される。2つ以上の操作状態検出装置とは、検出体が2つ以上という意味であり、本体は1つの場合もある。
なお、操作状態検出装置とシステム制御装置とを接続する信号線、エネルギ源と電動モータとを接続する電力線、システム制御装置とモータ制御装置とを接続する信号線のうちの1以上を、それぞれ、2重にすることができる。例えば、第1電源によって、第1ブレーキ系統に属する電動モータと第2ブレーキ系統に属する電動モータとの両方に電力が供給され、かつ、第2電源によって、第1,第2ブレーキ系統に属する電動モータの両方に電力が供給されるようにするのである。この場合には、第1電源に異常が生じても、第2電源により第1ブレーキ系統を作動させることが可能となる。この態様も、互いに独立した2つのブレーキ系統に該当する。
(7)前記第1ブレーキ系統と前記第2ブレーキ系統とのいずれか一方が、(a)前記エネルギとしての液圧を発生させるとともに、その液圧を供給する前記エネルギ源としての液圧源と、(b)その液圧源から供給された液圧により作動させられる前記ブレーキアクチュエータとしてのブレーキシリンダとを含み、前記第1ブレーキ系統と前記第2ブレーキ系統との他方が、(c)前記エネルギとしての電力を供給する前記エネルギ源としての電源と、(d)その電源から供給された電力により作動させられる前記ブレーキアクチュエータとしての電動モータとを含む(1)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
(8)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、当該ブレーキシステムが、前記前輪、後輪の各々に設けられ、ブレーキアクチュエータにより作動させられるブレーキを含み、前記第1ブレーキ系統を、前記前輪のブレーキアクチュエータを含むものとし、前記第2ブレーキ系統を、前記左側車輪、前記右側車輪のブレーキアクチュエータを含むものとし、前記2つ以上のブレーキ系統のうちの前記第1ブレーキ系統および前記第2ブレーキ系統とは別の1つである第3ブレーキ系統を、前記後輪のブレーキアクチュエータを含むものとする(1)項ないし(7)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムには3つのブレーキ系統が設けられる。
(9)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、それら左側車輪、右側車輪、前輪、後輪の各々における、車輪の回転中心線と車輪の幅方向の中心点を通る面との交点をその車輪の位置を表す位置規定点として規定し、平面視において、前記前輪、後輪の位置規定点が、前記左側車輪の位置規定点と右側車輪の位置規定点とを結ぶ線分である左右線の中点の前記左右線の垂線上に位置する状態で、前記前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が設けられた(1)項ないし(8)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
図1(a)〜(e)に示すように、車両は、理論的には、前輪の位置規定点QFと後輪の位置規定点QRとを通る直線と平行に直進する。そして、平面視において、前輪の位置規定点QFと後輪の位置規定点QRとを結ぶ線分である前後線Laと、左側車輪の位置規定点QMLと右側車輪の位置規定点QMRとを結ぶ線分である左右線Lbとが、平面視において、左右線Lbの中点Qboにおいて直交する。
また、図1(a)〜(c)に示す車両において、各車輪の位置規定点QF,QR,QML,QMRは、平面視において、ひし形の頂点に位置する状態で4輪が配設される。そのため、左右線Lbと前輪の回転軸線との間の距離である前輪側距離LFと左右線Lbと後輪の回転軸線との間の距離である後輪側距離LRとは等しくなる(LF=LR)。その場合に、図1(a)に示すように前後線Laと左右線Lbとの長さを同じにしても(平面視において正方形になる)、図1(b)に示すように前後線Laを左右線Lbより長くしても、図1(c)に示すように前後線Laを左右線Lbより短くしてもよい。
さらに、各車輪の位置規定点QF,QR,QML,QMRが、平面視において、2つの二等辺三角形を合わせた四辺形の頂点に位置する状態で、4輪が配設されるようにすることができる。例えば、図1(d)に示すように、前輪側距離LFを後輪側距離LRより長くしても、図1(e)に示すように、後輪側距離LRを前輪側距離LFより長くしてもよい。
(10)前記車両において、平面視において、前記前輪の前記位置規定点と前記左右線との間の距離と、前記後輪の位置規定点と前記左右線との間の距離とがほぼ同じになる状態で、それら前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が配設された(9)項に記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムが搭載された車両には、例えば、図1(a)、(b)、(c)の記載の車両が該当する。これら車両においては、前後線Laと左右線Tbとが、平面視において、それぞれの中点において直交する。
前輪側距離LFと後輪側距離LRとが同じである車両においては、左側車輪、右側車輪の接地力の合計と、前輪、後輪の接地力の合計とをほぼ同じにすることができる。しかし、前輪側距離LFと後輪側距離LRとが厳密に同じでなくても(多少異なっていても)、ある範囲内であれば、左側車輪、右側車輪の接地力の合計と、前輪、後輪の接地力の合計とがほぼ同じであると考えることができる。換言すれば、左側車輪、右側車輪の接地力の合計と、前輪、後輪の接地力の合計とがほぼ同じであると考え得る範囲が、前輪側距離LFと後輪側距離LRとがほぼ同じである範囲である。
例えば、|LF−LR|/(LF+LR)の値が、0.05以下、0.07以下、0.1以下、0.15以下、0.2以下、0.25以下の場合には、左側車輪、右側車輪の接地力の合計と、前輪、後輪の接地力の合計とがほぼ同じであると考えることができる。
(11)前記車両において、前記前輪、後輪、左側車輪および右側車輪の各々における前記位置規定点が、平面視において、ひし形の頂点に位置する状態で、それら前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が配設された(9)項または(10)項に記載のブレーキシステム。
(12)前記車両において、平面視において、前記前輪の前記位置規定点と前記左右線との間の距離と、前記後輪の前記位置規定点と前記左右線との間の距離とが異なる状態で、それら前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が配設された(9)項に記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムが搭載された車両として図1(d)、(e)に示す車両が該当する。
(13)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、それら左側車輪、右側車輪、前輪、後輪の各々における、車輪の路面に対する接地面の中心的な点を、その車輪の位置を表す位置規定点として規定し、平面視において、前記前輪、後輪の位置規定点が、前記左側車輪の位置規定点と右側車輪の位置規定点とを結ぶ線分の中点の前記線分の垂線上に位置する状態で、前記前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が設けられた(1)項ないし(8)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
接地面の中心的な点とは、荷重が1点に作用すると考えた場合の、その点をいう。本項に記載のブレーキシステムにおいては、(10)項ないし(12)項に記載の特徴を採用することができる。
(14)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、当該ブレーキシステムが、それら前輪と後輪との各々に設けられ、ブレーキアクチュエータにより作動させられ、車輪の回転を抑制するブレーキを含み、前記第1ブレーキ系統が、前記第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記前輪および後輪のブレーキアクチュエータを含む(1)項ないし(13)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムは、前輪の接地力(車輪に加えられる荷重、接地荷重と称することもできる)f1、後輪の接地力f3の合計(f1+f3)と、左側車輪の接地力f2Lと右側車輪の接地力f2Rとの合計f2(=f2L+f2R)とがほぼ同じ{(f1+f3)=f2}車両に適用することが望ましい。例えば、図1(a)、(b)、(c)に記載の車両において、各車輪のサスペンションスプリングのばね定数を同じにすれば、前輪、後輪の接地力の合計(f1+f3)と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計f2とをほぼ同じにすることができる。ただし、車輪が浮いていないこと、サスペンションスプリングがボトミングしていないことが前提である。
また、図1(d)、(e)に示す車両において、例えば、各輪のサスペンションスプリングのばね定数を異なる大きさとすれば、前輪、後輪の接地力の合計と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計とを同じにすることができる。
ブレーキの作動により、出力可能な最大の制動力FB、すなわち、ロック状態に達する時点(直前)の制動力は、車輪の接地力fに路面とタイヤとの間の摩擦係数μを掛けた大きさ(FB=f・μ)である。そのため、前輪、後輪の接地力の合計(f1+f3)と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計f2とが同じ場合(f1+f3=f2)には、第1ブレーキ系統と第2ブレーキ系統とで出力可能な最大の制動力を同じにすることができる。
一方、左右前輪および左右後輪を有する車両における従来のブレーキシステムを図24に示す。図24(a)に示すブレーキシステムは、左右前輪のブレーキシリンダを備えた第1ブレーキ系統と、左右後輪のブレーキシリンダを備えた第2ブレーキ系統とを含み、図24(b)に示すブレーキシステムは、それぞれ、互いに対角位置にある車輪のブレーキシリンダの備えた第1,第2のブレーキ系統を含む。また、図24(c)に示すブレーキシステムは、左右前輪のブレーキシリンダを備えた第1ブレーキ系統と、左右前輪および左右後輪のブレーキシリンダを備えた第2ブレーキ系統とを含み、図24(d)に示すブレーキシステムは、左右前輪および左後輪のブレーキシリンダを備えた第1ブレーキ系統と、左右前輪および右後輪のブレーキシリンダを備えた第2ブレーキ系統とを含み、図24(e)に示すブレーキシステムは、それぞれ、左右前輪および左右後輪のブレーキシリンダを備えた2つの第1,第2ブレーキ系統を含むものである。
従来のブレーキシステムにおいて、前輪、後輪のブレーキは、前輪、後輪に加えられる接地力を考慮して、前輪の制動力と後輪の制動力との比率が7対3になるように設計されるのが普通である。そのため、図24(a)に示すブレーキシステムにおいて、第1ブレーキ系統が失陥した場合に、第2ブレーキ系統により、両系統が正常な場合の制動力の30%しか出力することができない。また、図24(b)、(d)のブレーキシステムにおいては、いずれか一方のブレーキ系統が失陥すると、ヨーモーメントが生じる。さらに、図24(c)、(d)、(e)のブレーキシステムにおいては、配管やキャリパ構造が複雑となり、コストが高くなる等の問題が生じる。
それに対して、本項に記載のブレーキシステムにおいては、第1ブレーキ系統と、第2ブレーキ系統とのいずれが失陥しても、正常なブレーキ系統の作動により、両系統が正常な場合の50%の制動力を付与することができる。また、その場合に、ヨーモーメントが生じることを良好に回避することができる。さらに、配管、ブレーキの構成を簡単にできるため、コストアップを抑制することができる。
(15)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、当該ブレーキシステムが、前記前輪に設けられ、ブレーキアクチュエータにより作動させられ、車輪の回転を抑制するブレーキを含み、前記第1ブレーキ系統が、前記第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記前輪のブレーキアクチュエータを含む(1)項ないし(13)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムは、制動時に、前輪の接地力f1と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計f2とがほぼ同じ(f1≒f2)車両に適用することが望ましい。例えば、図1(a)〜(c)に示す車両においては、理論的には、前輪、後輪の接地力の合計と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計とは同じになる(f1+f3=f2)が、重心が左右線Lb上あるいは左右線Lbより前方にある場合、重心の高さが高い場合等には、制動時の前輪の接地力が非常に大きくなって、後輪の接地力が非常に小さくなり(f1≫f3)、前輪の接地力と、左側車輪、右側車輪の接地力の合計とがほぼ同じになること(f1≒f2)があるのである。
また、本項に記載のブレーキシステムにおいては後輪のブレーキが不要となる。制動時の前輪の接地力が大きく、前輪に作用する制動力、左側車輪、右側車輪に作用する制動力の和が、車両を減速させるのに充分である場合には、後輪にブレーキを設ける必要性が低いのである。このように、後輪にブレーキを設けない場合には、その分、コストダウンを図り、軽量化を図ることができる。
なお、本項に係るブレーキシステムは、後輪が設けられていない3輪車両に搭載することもできる。
(16)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、当該ブレーキシステムが、それら前輪と後輪との各々に設けられ、ブレーキアクチュエータにより作動させられ、車輪の回転を抑制するブレーキを含み、前記第1ブレーキ系統が、前記第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記前輪のブレーキアクチュエータを含み、前記第2ブレーキ系統が、さらに、前記第2エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記後輪のブレーキアクチュエータを含む(1)項ないし(13)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムは、前輪の接地荷重f1と、左側車輪、右側車輪、後輪の接地力の合計(f2+f3)とがほぼ同じである(f1≒f2+f3)車両に適用することが望ましい。
例えば、図1(d)に示す車両において、重心が左右線Lb上あるいは左右線Lbより前方にある場合において、前輪側距離LFが後輪側距離LRより長い場合(LF>LR)には、制動時に、前輪、後輪の接地力の合計(f1+f3)が左側車輪、右側車輪の接地力の合計f2より大きくなる(f2<f1+f3)。また、制動時には、前輪の接地力が大きくなり、後輪の接地力が小さくなる(f1≫f3)。そのため、前輪の接地力f1と、左側車輪、右側車輪、後輪の接地力の合計(f2+f3)とがほぼ同じになる(f1≒f2+f3)場合がある。この場合においても、第1ブレーキ系統、第2ブレーキ系統のいずれが失陥しても、ヨーモーメントを生じさせることなく、両系統が正常な場合のほぼ50%の制動力を出力することが可能となる。
なお、図1(e)、(a)〜(c)に示す車両においても、各輪のサスペンションスプリングのばね定数を異ならせること等によって実現することが可能である。
(17)前記車両が、前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と、後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含み、それら前輪、後輪、左側車輪および右側車輪の各々について、各車輪を保持する車輪側部材と、車体との間に設けられたサスペンションスプリングを含み、それらサスペンションスプリングを、各々のばね定数が互いに同じものとした(1)項ないし(16)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
車体は剛体であるため、制動状態において、各車輪のサスペンションスプリングの変位量の間には、線形の関係が成立する。そのため、各車輪に設けられたサスペンションスプリングのばね定数を互いに同じにすれば、例えば、前輪、後輪の接地力の合計と、それらの中間の左側車輪、右側車輪の接地力の合計とが同じになるようにすることができる。
それに対して、各車輪に設けられるサスペンションスプリングのばね定数は互いに異なる大きさとすることもできる。
(18)前記車両が、(a)前記左側車輪と前記右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪より前方に位置する前記中央車輪としての前輪と後方に位置する前記中央車輪としての後輪とを含むとともに、(b)それら後輪、前輪、前記左側車輪および右側車輪のうちの少なくとも1輪について、各車輪を保持する車輪側部材と車体との間に互いに直列に設けられた単動式シリンダとサスペンションスプリングとを含む(1)項ないし(17)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
単動式シリンダとサスペンションスプリングとが直列に設けられるため、その車輪に加えられる接地力f、サスペンションスプリングが受ける弾性力(k・x:kはばね定数であり、xはフリー状態からの圧縮量である)、単動式シリンダが受ける力(P・A:Pは液圧室の液圧であり、Aはピストンの受圧面積である)は、互いに同じになる。
f=k・x=P・A
なお、単動式シリンダをすべての車輪に対応して設ける必要は必ずしもなく、少なくとも1輪に設ければよい。
(19)当該ブレーキシステムが、前記第1のブレーキ系統と前記第2のブレーキ系統とのいずれか一方が失陥した場合に、失陥する前より、前記失陥していないブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を大きくし、前記失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を小さくする接地力配分変更装置を含む(1)項ないし(18)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
ブレーキシステムに、出力可能な最大制動力が同じである2つのブレーキ系統が設けられる場合において、2つのブレーキ系統のうちの一方が失陥した場合に、他方の失陥していないブレーキ系統(以下、正常なブレーキ系統と称することがある)に対応する車輪の接地力の和を大きくすれば、その正常なブレーキ系統の作動により、両系統が正常な場合の1/2より大きい制動力を出力することが可能となる。
ブレーキ系統に対応する車輪とは、そのブレーキ系統に属するブレーキが設けられた車輪のことである。また、接地力の和とは、そのブレーキ系統に対応する車輪が1つの場合には、その車輪の接地力の大きさとなる。
接地力配分変更装置は、正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を大きくし、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を小さくするものであるが、(a)正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を大きくする接地力増加部を含むものであっても、(b)失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を小さくする接地力減少部を含むものであっても、(c)これら接地力増加部と接地力減少部との両方を含むものであってもよい。
車体の重量が一定である場合には、前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が受ける接地力の和も一定であるため、4輪のうちの一部の車輪の接地力を大きくすれば、残りの車輪の接地力が小さくなる。そのため、接地力配分変更装置は、接地力増加部と接地力減少部とのいずれか一方を含むものであれば、結果的に、正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力を大きくして、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力を小さくすることができる。
なお、接地力増加部、接地力減少部の制御対象は、後述するように、単動式シリンダの液圧とすることができるが、それに限らない。
また、接地力増加部、接地力減少部は、電気的な信号に応じて作動させられるものであっても、機械的な作動に起因して作動させられるものであってもよい。
(20)前記接地力配分変更装置は、前記2つ以上のブレーキ系統のうちの1つに失陥が生じたことを検出する失陥検出部を含む(19)項に記載のブレーキシステム。
(i)ブレーキ作動時に、2つのブレーキ系統の出力の差が予め定められた第1失陥判定しきい値以上である場合に、出力が小さい方のブレーキ系統が失陥したと検出することができる。ブレーキの出力には、車輪に作用する制動力、ブレーキの摩擦材押付力等が該当する。例えば、車輪に作用する前後方向力を車輪の制動力として取得することができる。また、ブレーキが液圧ブレーキである場合に、ブレーキシリンダ、液通路の液圧に基づいて取得したり、ブレーキが電動ブレーキである場合に、電動モータの押圧力、電動モータに流れる電流値に基づいて取得したりすること等ができる。
(ii)ブレーキ作動時に、ブレーキ系統各々における出力が、ブレーキ操作状態等に基づいて決まる第2失陥判定しきい値より小さい場合に、そのブレーキ系統が失陥したと検出することができる。
(iii)エネルギ源に、エネルギを供給できなくなる異常が生じた場合に、ブレーキ系統が失陥したとすることができる。例えば、ブレーキが液圧ブレーキである場合に、液圧源の液圧が第3失陥判定しきい値より低下した場合、ブレーキが電動ブレーキである場合に、電源の電圧が第4異常判定しきい値以下になった場合等が該当する。
(iv)その他、電動モータが作動不能になった場合、システム制御装置、モータ制御装置が、制御不能になった場合に、そのブレーキ系統が失陥したとすることができる。
(21)前記接地力配分変更装置が、前記第1,第2のブレーキ系統のいずれか一方が失陥した場合に、前記少なくとも1つの車輪の単動式シリンダのうちの少なくとも1つの液圧を制御することにより、その液圧の制御が行われる前より、前記失陥した一方のブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を小さくして、前記失陥していない他方のブレーキ系統に対応する車輪の接地力の合計を大きくする液圧制御部を含む(19)項または(20)項に記載のブレーキシステム。
液圧制御部の制御対象は単動式シリンダの液圧室の液圧である。前述のように、単動式シリンダとサスペンションスプリングとが直列に設けられるため、単動式シリンダの液圧室の液圧を制御すれば、サスペンションスプリングの弾性力を制御することができ、接地力を制御することができる。また、単動式シリンダの液圧室の作動液量を制御すれば、サスペンションスプリングの変位量を制御することができ、接地力を制御することができる。この意味において、制御対象は、単動式シリンダの液圧室の作動液量であると考えることもできる。
(22)前記ブレーキが、ブレーキシリンダの液圧により作動させられて、摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより、前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、
前記接地力配分変更装置が、前記2つのブレーキ系統の液圧ブレーキの液圧の差を利用して作動させられるシリンダ装置を含む(19)項ないし(21)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
2つのブレーキ系統のうちの一方が正常で他方が失陥した場合には、これらの間に液圧差が生じるため、その液圧差を利用することは妥当なことである。
(23)前記ブレーキが、ブレーキシリンダの液圧により作動させられて、摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより、前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、前記単動式シリンダが、前記第1ブレーキ系統に対応する車輪のうちの少なくとも1輪と、前記第2ブレーキ系統に対応する車輪のうちの少なくとも1輪とにそれぞれ設けられ、
前記接地力配分変更装置が、
(a)前記第1,第2のブレーキ系統にそれぞれ接続された2つの液圧室と、(b)これら2つの液圧室の液圧差により作動させられる可動部材とを含む差動機構と、
その差動機構の作動により、前記差動機構の作動前より、(c)前記失陥した一方のブレーキ系統に対応する車輪に設けられた前記単動式シリンダの液圧を減少させる減圧機構と、(d)前記失陥していない他方のブレーキ系統に対応する車輪に設けられた前記単動式シリンダの液圧を増加させる増圧機構との少なくとも一方と
を含む(21)項または(22)項に記載のブレーキシステム。
(24)前記ブレーキが、ブレーキシリンダの液圧により作動させられて、摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより、前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、
前記接地力配分変更装置が、前記第1,第2のブレーキ系統と、前記少なくとも1輪に設けられた前記単動式シリンダとを、前記第1,第2の両方のブレーキ系統が正常な場合には遮断し、前記第1,第2ブレーキ系統のうちのいずれか一方が失陥した場合に、これらを連通させる遮断・連通機構を含む(21)項ないし(23)項のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
ブレーキ系統が正常である場合には、ブレーキ系統と単動式シリンダとは、互いに独立していることが望ましい。また、ブレーキ系統が失陥した場合には、液圧差を利用して、単動式シリンダの液圧が制御されるようにすることが望ましい。これらを実現するために、遮断・連通機構を設けることは妥当なことである。
遮断・連通機構は、1つ以上のバルブを含むものとすることができる。バルブは、電気的な信号に応じて開閉させられる電磁弁であっても、液圧等により開閉させられるメカ的な開閉弁であってもよい。
(25)左右前輪、左右後輪を含む車両に設けられ、互いに独立した2つ以上のブレーキ系統を含むブレーキシステムであって、
前記2つ以上のブレーキ系統のうちの1つが失陥した場合に、その失陥前より、前記失陥していない1つのブレーキ系統に対応する車輪の接地力を大きくし、前記失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力を小さくする接地力配分変更装置を含むことを特徴とするブレーキシステム。
本項に記載のブレーキシステムには、(1)項ないし(24)項に記載の技術的特徴を採用することができる。
本発明に係るブレーキシステムが搭載された車両における車輪の配置を概念的に示す平面図である。 本発明の実施例1のブレーキシステムが搭載された車両の平面図である。 上記ブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 上記ブレーキシステムが搭載された車両のサスペンションを概念的に示す図である。 上記サスペンションのスプリングの変位量と車輪に加えられる接地力との関係を示す図である。 上記車両の車輪に加えられる接地力の制御の状態を示す図である。 上記の状態とは別の制御の状態を示す図である。 上記ブレーキシステムに含まれる接地力配分変更装置を示す図である。 本発明の実施例2のブレーキシステムに含まれる接地力配分変更装置を示す図である。 本発明の実施例3のブレーキシステムに含まれる接地力配分変更装置を示す図である。 上記ブレーキシステムのブレーキECUの記憶部に記憶された電磁弁制御プログラムを表すフローチャートである。 本発明の実施例4のブレーキシステムに含まれる接地力配分変更装置を示す図である。 上記ブレーキシステムのブレーキECUの記憶部に記憶されたモータ制御プログラムを表すフローチャートである。 本発明の実施例5のブレーキシステムに含まれる接地力配分変更装置を示す図である。 本発明の実施例6のブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 本発明の実施例7のブレーキシステムが搭載された車両の車輪の配置を示す平面図である。 上記ブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 上記車両の制動時のサスペンションの状態を示す模式図である。 本発明の実施例8のブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 実施例8のブレーキシステムが搭載された車両を概念的に示す図である。 本発明の実施例9のブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 本発明の実施例10のブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 本発明のさらに別の一実施例であるブレーキシステムの全体を概念的に示す図である。 従来のブレーキシステムを概念的に示す図である。
本発明の一実施形態であるブレーキシステムについて、図面に基づいて詳細に説明する。
以下、ブレーキシステムについての複数の実施例について説明する。
〔車両〕
本発明の実施例であるブレーキシステムは、図2に示す車両に搭載される。
車両10は、4つの車輪12,14,16,18を含む。車輪12,14は、車両の幅方向に隔てて設けられた左側車輪、右側車輪であり、車輪16、18は、左側車輪12,右側車輪14の幅方向の中央で、かつ、左側車輪12,右側車輪14より車両の前方、後方に設けられた中央車輪としての前輪、後輪である。車両10は、2つの中央車輪16,18を含む。
本実施例において、これら4つの車輪12〜18の各々において、車輪の回転軸線Loと、その車輪の幅TWの1/2を通る面Moとの交点Qを、その車輪の位置を表す点として規定する(以下、位置規定点と称する。QF,QR,QML,QMR)。そして、これら4つの車輪12〜18は、車両10に、平面視において、各々の位置規定点QF,QR,QML,QMRが、ひし形の頂点となる位置に配設される。
また、各輪がひし形の頂点に位置する状態で配設されるため、左側車輪12,右側車輪14の位置規定点QML,QMRを結ぶ線分である左右線Lbと、前輪16,後輪の位置規定点QF、QRを結ぶ線分である前後線Laとが、それぞれの中点Qoにおいて直交する。すなわち、左右線Lbと前輪16の回転中心線Loとの間の距離である前輪側距離LFと、左右線Lbと後輪18の回転中心線Loとの間の距離である後輪側距離LRとがほぼ同じとされ(LF=LR)、前後線Laの中点Qoと左側車輪12の位置規定点QMLとの間の距離である左輪側距離TLと、中点Qoと右側車輪14の位置規定点QMRとの間の距離である右輪側距離TRとがほぼ同じとされる(TL=TR)。なお、本車両10は、矢印Yの方向に前進する。理論的に、直進時に、車両の進行方向と前後線Laとが平行となる。
[ブレーキシステム]
上記車両10に図3に示すブレーキシステムが搭載される。ブレーキシステムは、車輪12,14,16,18の各々に設けられた液圧ブレーキ32,34,36,38と、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル42の操作により液圧を発生させるマスタシリンダ44とを含む。液圧ブレーキ32〜38はサービスブレーキである。
マスタシリンダ44は、図3に示すように、タンデム式のものであり、2つの加圧ピストン46,48と、それらの前方にそれぞれ設けられた2つの加圧室50,52とを含む。加圧ピストン46,48の前面には、それぞれ、図示しないシール部材が設けられ、加圧ピストン46,48の後退端位置においては、加圧室50,52とマスタリザーバ53とを連通させるが、後退端位置より前進させられることにより、加圧室50,52をマスタリザーバ53から遮断して、液圧を発生させる。
液圧ブレーキ32〜38は、本実施例においては、ディスクブレーキであり、各々、ブレーキアクチュエータとしてのブレーキシリンダ54を含む。ブレーキシリンダ54にマスタシリンダ44からエネルギとしての液圧が供給されると、摩擦部材56が車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体58に押し付けられて、車輪の回転が抑制される。
加圧室50には、液通路60を介して前輪16,後輪18の液圧ブレーキ36,38のブレーキシリンダ54が接続され、加圧室52には、液通路62を介して左側車輪12,右側車輪14の液圧ブレーキ32,34のブレーキシリンダ54が接続される。
ブレーキペダル42の踏込み操作が行われると、加圧室50,52には、液圧がそれぞれ独立に発生させられる。加圧室50の液圧は、液通路60を経て前輪16,18のブレーキシリンダ54に供給され、液圧ブレーキ36,38が作動させられ、加圧室52の液圧は、液通路62を経て左側車輪12,右側車輪14のブレーキシリンダ54に供給されて、液圧ブレーキ32,34が作動させられる。
実施例1においては、加圧室50,52が、それぞれ、マニュアル式の液圧源に対応し、加圧室50、液通路60,前輪16,後輪18のブレーキシリンダ54により第1ブレーキ系統70が構成され、加圧室52,液通路62,左側車輪12,右側車輪14のブレーキシリンダ54により第2ブレーキ系統72が構成される。このように、第1ブレーキ系統70,第2ブレーキ系統72は、それぞれ、別個独立に作動させられるものであり、いずれか一方の系統が失陥しても他方の系統において液圧ブレーキを作動させ得る。
なお、本実施例において、ブレーキ系統の失陥とは、そのブレーキ系統により制動力を出力できない場合、あるいは、出力される制動力が非常に小さい場合をいう。
[サスペンション]
上記車両10に、図4(a)、(b)に示すサスペンションが設けられる。
左側車輪12,右側車輪14の各々において、図4(a)に示すように、車輪保持部材80と車体82との間に、サスペンションスプリング84と単動式シリンダ86とが互いに直列に設けられる。車輪保持部材80は、車輪12,14を車体82に回動可能に保持するサスペンションアームである。
前輪16,後輪18の各々において、図4(b)に示すように、車輪保持部材88と車体82との間に、サスペンションスプリング84と単動式シリンダ86とが直列に設けられる。車輪保持部材88は、車輪を両側から挟んで回転可能に保持するフォーク90と車体82との間に設けられたサスペンションアームである。
以下、本明細書において、サスペンションスプリング84,単動式シリンダ86を、車輪毎に区別する必要がある場合には、適宜、添え字(前輪F、後輪R、中間車輪M、あるいは、中間左側車輪ML、中間右側車輪MR)を付して記載する。
各車輪12〜18の接地力fは、サスペンションスプリング84の弾性力fs、単動式シリンダ86が受ける力fpにそれぞれ等しい。
f=fs=fp
また、サスペンションスプリング84の弾性力fsは、サスペンションスプリング84の変位x(フリー状態からの変位であり、圧縮量と称することがある。)とばね定数kとを掛けた大きさであり、単動式シリンダ86が受ける力fpは、液圧室92の液圧Pとピストン94の液圧室92に対向する面の面積(受圧面積)Aとを掛けた大きさである。フリー状態とは、サスペンションスプリング84に荷重が加えられていない状態であり、重力以外の力が作用していない状態である。
fs=k・x
fp=P・A
実施例1において、すべての車輪12〜18の各々に対応して設けられたサスペンションスプリング84のばね定数kは互いに同じ大きさとされている。
また、実施例1において、ブレーキ系統70,72が正常な間、単動式シリンダ86の液圧室92の作動液の液量は一定に保たれる。そのため、路面入力、あるいは、車輪に加えられる荷重が変化すると、サスペンションスプリング84のみが伸縮させられる。
図5(a)には、各車輪12〜18において、単動式シリンダ84を除き、サスペンションスプリング84が垂直な姿勢で設けられたとみなした場合の状態を示す。また、各車輪12〜18に対応して設けられたサスペンションスプリング84のフリー状態の長さは、互いに同じであると仮定した。この状態から、車体82が取り付けられると、図5(b)に示すように、車輪12〜18の各々において、サスペンションスプリング84が圧縮させられる。
この図5(b)に示す車体82の姿勢が定常状態(車両が停止している状態、定速走行している状態)の姿勢とされる。なお、車体82は、簡単のため板状に記載したが、実際の車両10のボディーの姿勢は、車体82の姿勢とは異なる。図5(b)に示すように、車体82の重心Gは、図1の前後方向の前後線La上に位置するのが普通である。車体82の重量は、4輪12〜18が受けるため、式
1O+f2O+f3O=W・・・(1)
が成立する。接地力f1O,f3Oは、それぞれ、前輪16、後輪18に作用する接地力であり、f2Oは、左側車輪12,右側車輪14に作用する接地力の和であり、Wは、車体82の重量である。
また、車体82は剛体であるため、式
1O+x3O=2x2O・・・(2)
が成立する。x1O,x3Oは、前輪16,後輪18のサスペンションスプリング84のフリーの状態からの圧縮量であり、x2Oは、左側車輪12,右側車輪14のサスペンションスプリング84の各々のフリー状態からの圧縮量である。一方、サスペンションスプリング84のばね定数kは、互いに同じ大きさであるため、それぞれ、式
1O=x1O・k
2O=(x2O・k)・2
3O=x3O・k
が成立する。これらを(2)式に代入すると、式
2O=f1O+f3O・・・(3)
が成立する。
制動時には、慣性力により、車体82は、重心Gの回りに矢印の方向に回動し、図5(c)に示すように、定常状態における姿勢より前傾姿勢となる。この制動時において、各輪12〜18に加えられる接地力の間には、同様に、式
1+f2+f3=W・・・(4)
が成立する。また、制動時の前輪16,後輪18のサスペンションスプリング84のフリーの状態からの圧縮量をx1、x3とし、左側車輪12,右側車輪14のサスペンションスプリング84のフリー状態からの圧縮量をx2とすると、式
1+x3=2x2・・・(5)
が成立し、
2=f1+f3・・・(6)
が成立する。これら(3)式、(6)式から、実施例1の車両において、左側車輪12,右側車輪14に加えられる接地力の和と、前輪16,後輪18に加えられる接地力の和とは、常に等しいことがわかる。
なお、(1)式〜(6)式は、各サスペンションスプリング84のフリーの状態の長さが互いに異なる場合であっても、垂直な姿勢で設けられていなくても成立する。
また、液圧ブレーキ32〜38の各々による出力可能な最大制動力は、制動時における車輪の接地力fと摩擦係数μとの積となるため、第1ブレーキ系統70において出力可能な制動力(摩擦力)FB1は、式
B1=(f1+f3)・μ
で表される大きさとなり、第2ブレーキ系統72において出力可能な制動力FB2は、式
B2=f2・μ
で表される大きさとなり、これらは同じ大きさとなる(FB1=FB2)。
すなわち、各車輪の液圧ブレーキ32〜38を、それぞれ、前輪16および後輪18の最大制動力と、左側車輪12および右側車輪14の最大制動力とが同じになるように設計することができるのである。例えば、前輪16のブレーキシリンダ54に嵌合されたピストンの受圧面積を最も大きくし、後輪18のブレーキシリンダ54のピストンの受圧面積を最も小さくし、中間の左側車輪12,右側車輪14のピストンの受圧面積を中間の大きさとすれば、最大制動力が同じにすることができる。その結果、第1ブレーキ系統70,第2ブレーキ系統72のいずれが失陥した場合であっても、理論的には、両系統が正常である場合の制動力のほぼ1/2を出力することが可能となる。
また、いずれのブレーキ系統が失陥しても、ヨーモーメントが生じないため、走行安定性の低下を抑制できる。すなわち、ヨーモーメントが生じないため、一方のブレーキ系統が失陥して、他方のブレーキ系統のみが作動させられる場合に、液圧を最大まで大きくすることが可能となるのであり、特許文献1に記載のように、ブレーキシリンダの液圧の増加勾配を抑制する必要がないのである。その結果、他方のブレーキ系統のみが作動させられる場合に、路面の摩擦係数を最大限に利用することができるのである。
さらに、配管、ブレーキの構造等を簡単にできるため、コストアップを抑制することができる。
〔接地力配分変更の態様〕
各車輪12〜18において、サスペンションスプリング84と直列に単動式シリンダ86が設けられているため、単動式シリンダ86の液圧室92の液圧(液圧室92の液量)を制御することにより、各車輪の接地力の配分を変更することができる。
(4)式に示すように、車体82の重量Wは、4輪12〜18で支持されるため、失陥したブレーキ系統(例えば、第1ブレーキ系統70が失陥したと仮定する)に属するブレーキシリンダ54が設けられた車輪(以下、ブレーキ系統に対応する車輪と略称する)16,18の接地力の和を正常時より小さくすれば、第2ブレーキ系統72に対応する車輪12,14の接地力の和を正常時より大きくすることができるため、第2ブレーキ系統72の作動により、両系統が正常である場合の最大の制動力の1/2より大きい制動力を出力することができる。
さらに、理論的に、第1ブレーキ系統70に対応する車輪16,18の接地力の和を0(f1+f3=0)とすれば、車輪12,14の接地力の和を車体82の重量W(f2=W)となるため、第2ブレーキ系統72の作動により、両系統が正常である場合の最大の制動力と同じ100%の制動力(FB2=W・μ)を出力することが可能となる。
単動式シリンダ86の液圧の制御による接地力配分の制御の態様について図6,7に基づいて説明する。
各車輪12〜18において単動式シリンダ86の液圧室92の作動液量がすべて同じ場合には、車両の制動状態において、図6(a)に示す状態となり、前述の(4)式、(5)式、(6)式が成立する。
一方、車輪12,14回りのモーメントの釣り合いから、式
1・L=f3・L+W・ΔL+(Wα/g)・H
が成立する。αは減速度であり、Hは、重心Gの高さである。また、ΔLは、重心Gの中点Qoからの隔たりであり、Lは、前輪側距離LF(あるいは後輪側距離LR)である(L=LF=LR)。上式を整理すると、接地力f1,f3の関係を表す式
1=f3+W・{ΔL/L+(α/g)・(H/L)}・・・(7)
が得られる。
同様に、後輪18回りのモーメントの釣り合いから、式
1・2L+f2・L=W・(L+ΔL)+(Wα/g)・H
が成立する。この式から、接地力f1,f2の関係を表す式
1+f2/2=W・{(L+ΔL)/2L+(α/g)・(H/2L)}・・・(8)
が得られる。
図6(a)の状態から、少なくとも1輪における単動式シリンダ86の液圧室92の液圧(以下、単動式シリンダ86の液圧室92の液圧、作動液量等を、単に、単動式シリンダ86の液圧、作動液量等と略称する場合がある)が制御された場合には、サスペンションスプリング84の変位の間に線形な関係が成立しなくなるため、式(5)、(6)は成立しないが、(4)式{f1+f2+f3=W}、(7)式、(8)式が成立する。すなわち、車輪12〜18のうちの少なくとも1輪の単動式シリンダ86の液圧が制御された場合には、(4)式、(7)式、(8)式が成立する状態で、各車輪の接地力f1、f2、f3が変更される(接地力配分が変わる)。
図6(b)に示すように、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86の作動液量を保持して、左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86に作動液を供給して、液圧P2を大きくして、接地力f2を大きくすると、車体82が持ち上げられるため、前輪16,後輪18のサスペンションスプリング84が伸ばされ、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86の液圧が小さくなり、接地力f1、f3の和が小さくなる。また、左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86の作動液量を保持して、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86の液圧を大きくした場合には、前輪16,後輪18の接地力f1、f3の和が大きくなって、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が小さくなる。逆に、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86の作動液量を保持して、左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86から作動液を流出させれば、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2は小さくなるが、接地力f1、f3の和が大きくなる。前輪16,後輪18の単動式シリンダ86から作動液を流出させた場合も同様に、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が大きくなり、接地力f1、f3の和が小さくなる。
図6(a)に示す状態から、前輪16,左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86の作動液量を保持して、後輪18の単動式シリンダ86に作動液を供給した場合には、図6の(c)に示すように、車体82の傾きが大きくなる。後輪18の接地力、前輪16の接地力f3、f1の和が大きくなり、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が小さくなる。また、前輪16の単動式シリンダ86に作動液を供給して、接地力f1を大きくした場合は、後輪18の接地力、前輪16の接地力f3、f1の和が大きくなり、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が小さくなる。逆に、後輪18の単動式シリンダ86から作動液を流出させた場合には、車体82の傾きが小さくなる。前輪16の接地力f1が小さくなり、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が大きくなる。前輪16の単動式シリンダ86から作動液を流出させた場合には、後輪18の接地力f3が小さくなり、左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が大きくなる。
一方、直進走行中の制動状態においては、幅方向に慣性力は作用しないため、図7(a)に示すように、左側車輪12と右側車輪14とで接地力f2L、f2Rは同じである。この状態から、左側車輪12の単動式シリンダ86に作動液を流入させて、接地力f2Lを大きくすると、図7(b)に示すように、車体82が幅方向に傾斜する。右側車輪14の接地力f2Rが大きくなり、前輪16,後輪18の接地力f1、f3が小さくなる。また、右側車輪14の接地力f2Rを大きくしても同じである。逆に、左側車輪12,右側車輪14のいずれか一方の接地力を小さくした場合には、左側車輪12,右側車輪14の他方の接地力が小さくなり、前輪16,後輪18の接地力f1,f3が大きくなる。
以上のように、前輪16,後輪18の少なくとも一方の接地力が制御される(例えば、大きくされる)と、前輪16および後輪18の接地力は同じ方向に変化させられる(大きくなる)。また、この場合に、左側車輪12および右側車輪の接地力は逆の方向に変化させられる(小さくなる)。同様に、左側車輪12、右側車輪14の少なくとも一方の接地力が制御されると、左側車輪12および右側車輪14の接地力は、同じ方向に変化させられ、前輪16および後輪18の接地力は、逆の方向に変化させられる。
また、前輪16,後輪18の少なくとも一方の単動式シリンダ86に作動液を流入(または流出)させ、左側車輪12,右側車輪14の少なくとも一方の単動式シリンダ86から作動液を流出(または流入)させても、同様に、前輪16および後輪18の接地力を大きくして、左側車輪12および右側車輪14の接地力を小さくすることができる。
以上のように、4つの車輪12〜18の少なくとも一輪の接地力を変えれば(接地力の制御対象輪を少なくとも1輪とすれば)、接地力配分が変わるため、4輪12〜18すべての接地力を変えることができる。
なお、前輪16および後輪18の接地力の和を小さくする場合に、前輪16と後輪18とのいずれか一方の接地力を小さくする場合より、両方の接地力を小さくする方がより効果的に接地力の和を小さくすることできる。
〔接地力配分変更装置について〕
本実施例1において、マスタシリンダ44と各車輪の単動式シリンダ84との間に図8に示す接地力配分変更装置100が設けられる。
接地力配分変更装置100は、液通路60,62に接続された差動機構102と、各車輪12〜18の単動式シリンダ86が接続された増圧・減圧機構104とを含み、差動機構102と増圧・減圧機構104とは、液通路106,108によって接続される。
差動機構102は、(a)ハウジング110と、(b)そのハウジング110に形成されたシリンダボア112に液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン114と、(c)ハウジング110のシリンダボア112の両側にそれぞれ設けられた2組のバルブ対116,118とを含む。
ピストン114の両側に形成された液圧室120,122には、それぞれ、液通路60,62が接続されており、ピストン114は、液圧室120,122の液圧差が設定圧以上になると移動させられる。設定圧は、ブレーキペダル42が操作された状態で、第1,第2のブレーキ系統70,72のいずれか一方が失陥した場合に生じると考えられる液圧差とされ、失陥時差圧と称することができる。
バルブ対116は、液圧室120と液通路106との間に設けられた2つのバルブ130,132から成り、バルブ対118は、液圧室122と液通路108との間に設けられた2つのバルブ(開閉弁)134,136から成る。バルブ130〜136は、常閉のシーティング弁であり、それぞれ、ブレーキ系統70,72と増圧・減圧機構104とを連通させる開状態と、これらを遮断する閉状態とに切り換え可能なものである。バルブ対116において、バルブ130は、(a)ハウジング110の液圧室120に対向する状態で設けられた弁座140と、(b)弁座140に接近、離間可能に設けられた弁子142と、(c)弁子142を弁座140に付勢する向きに設けられたスプリング144と、(d)弁子142を弁座140から離間させる開弁部材146とを含む。開弁部材146は、ピストン114との係合部148を備え、ピストン114の、中立位置からバルブ130に接近する方向への移動に伴って作動させられ、弁子142を弁座140から離間させる。
バルブ132は、(a)ハウジング110の液通路106に対向する状態で設けられた弁座151と、(b)弁子152と、(c)スプリング154と、(d)係合部158を備えた開弁部材156を含む。開弁部材156は、ピストン114のバルブ132から離間する方向への移動に伴って移動させられ、弁子152を弁座151から離間させる。バルブ対118のバルブ134はバルブ130に対向して設けられ、バルブ136はバルブ132に対向して設けられる。バルブ134、136は、それぞれ、バルブ130、132と、液通路108と液圧室122との間に設けられる点で異なるが、構成は同じであるため、同じ符号を付して説明を省略する。
差動機構102において、例えば、液圧室122の液圧が液圧室120の液圧より小さくなると、これらの液圧差に応じた力が、ピストン114を図8の右方へ移動させる向きに作用する。液圧差に応じた力が、バルブ134,136のスプリング144,154のセット荷重より大きくなると、ピストン114が右方へ移動させられ、バルブ134、132の開弁部材146,156が作動させられ、バルブ134,132が開状態に切り換えられる。バルブ130,136は閉状態のままである。
スプリング144,154のセット荷重等は、失陥時に通常のブレーキ操作が行われた場合に生じるとみなされる差圧(以下、失陥時差圧と称する)に基づいて決まる大きさに設定されるのであり、ピストン114は、液圧差が失陥時差圧以上になると移動させられる。すなわち、ピストン114は失陥時差圧より小さい間は移動させられることがないため、両系統が正常な場合には、ブレーキ系統70,72と単動式シリンダ86とを確実に遮断することができる。
また、バルブ130〜136において、弁子142,152がゴム等の弾性部材から製造されたものであるため、より確実に、ブレーキ系統70,72と単動式シリンダ86とを遮断することができる。
さらに、一対のスプリング154のセット荷重は、液通路106,108に加えられる液圧によって圧縮させられることがない大きさに設定されている。そのため、単動式シリンダ86の液圧によって、バルブ130〜136が閉状態から開状態に切り換えらることはない。
増圧・減圧機構104は、(a)ハウジング160と、(b)そのハウジング160に形成された段付きのシリンダボア162に液密かつ摺動可能に嵌合された段付きピストン164とを含む。また、段付きのシリンダボア162と段付きピストン164とによって6つの液圧室が形成される。6つの液圧室のうちの駆動用液圧室166,167には、液通路106,108を介して差動機構102の液圧室120,122が接続される。増圧・減圧機構104は差動機構102を介して液通路60,62に接続されるのである。段付きピストン164は、差動機構102が作動させられ、駆動用液圧室166,167に液圧差が生じると、移動させられる。
また、6つの液圧室のうちの小径室172、173には、それぞれ、液通路を介して右側車輪12の単動式シリンダ86,前輪16の単動式シリンダ86が接続され、大径室176、177には、液通路を介してそれぞれ、左側車輪12の単動式シリンダ86,後輪18の単動式シリンダ86が接続される。段付きピストン164の同じ側に形成された大径室176,小径室172に、ブレーキ系統62に対応する左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86が接続され、反対側に形成された小径室173,大径室177に、ブレーキ系統60に対応する前輪16,後輪18の単動式シリンダ86が接続されるのである。なお、小径室172,173において、ピストン164とハウジング160との間に、それぞれリターンスプリング184,185が設けられる。
接地力配分変更装置100の作動について説明する。
液圧ブレーキ32〜38の作用状態において、ブレーキ系統70が失陥した場合には、液通路60の液圧が液通路62の液圧より失陥時差圧以上小さくなる。
差動機構102において、ピストン114が図8の左方へ移動させられる。バルブ132,134は閉状態のままで、バルブ130,136が開状態に切り換えられる。差動機構102の液圧室120,122と増圧・減圧機構104の駆動用液圧室166,167とが連通させられ、液圧室122から駆動用液圧室167に作動液が供給され、駆動用液圧室166から液圧室120に作動液が流出させられ、例えば、液圧室120の作動液は失陥部分から流出する。
増圧・減圧機構104において、駆動用液圧室167の液圧が駆動用液圧室166の液圧より大きくなるため、段付きピストン164は図8の左方へ移動させられる。左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86に作動液が供給され、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86から作動液が流出させられる。すなわち、失陥したブレーキ系統70に対応する前輪16,後輪18の単動式シリンダ86から作動液が流出させられて、接地力f1,f3が、接地力配分変更装置100の作動前より小さくされる。正常なブレーキ系統72に対応する左側車輪12,14の単動式シリンダ86に作動液が供給されて、接地力の和f2が、接地力配分変更装置100の作動前より大きくされる。その結果、正常なブレーキ系統72の作動により、両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することができる。
ブレーキペダル42の操作が解除されると、加圧ピストン46,48は後退端まで戻され、加圧室50,52はマスタリザーバ53と連通させられる。差動機構102において、液圧室120,122の液圧差がなくなるため、ピストン114が中立位置に戻される。駆動用液圧室167から液圧室122に作動液が供給され、マスタシリンダ44を経てマスタリザーバ53に戻される。また、液圧室120,駆動用液圧室166には、マスタリザーバ53から作動液が供給される。それによって、差動機構102,増圧・減圧機構104において、それぞれ、ピストン114、164が中立位置に戻される。
逆に、ブレーキ系統72が失陥した場合には、液通路62の液圧が液通路60の液圧より失陥時差圧以上小さくなる。
差動機構102において、ピストン114が図8の右方へ移動させられ、バルブ132,134が開状態に切り換えられる。液圧室120から増圧・減圧機構104の駆動用液圧室166に作動液が供給され、駆動用液圧室167から作動液が流出させられる。
増圧・減圧機構104において、駆動用液圧室166の液圧が駆動用液圧室167の液圧より大きくなるため、段付きピストン164が図8の右方へ移動させられる。左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86から作動液が流出させられ、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86に作動液が供給される。失陥したブレーキ系統72に対応する左側車輪12,右側車輪14の接地力の和f2が小さくされ、正常なブレーキ系統60に対応する前輪16,後輪18の接地力f1,f3が大きくされる。それによって、正常なブレーキ系統70の作動により、両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することができる。
以上のように、実施例1においては、第1,第2のブレーキ系統70,72において、出力可能な最大の制動力が同じ大きさとされているため、いずれが失陥しても、ヨーモーメントを生じさせることなく、両系統が正常な場合の50%の制動力を出力することができる。
また、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力が小さくされ、正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力が大きくされるため、正常なブレーキ系統の作動により、両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することができる。
さらに、ブレーキ系統70,72の両方が正常な場合には、液圧ブレーキ32〜38が作動させられても、バルブ130〜136は閉状態に保たれる。そのため、2つのブレーキ系統70,72と、各車輪12〜18の単動式シリンダ86とが遮断され、互いに影響が及ぶことがない。具体的に、増圧・減圧機構104が非作動状態に保たれ、ピストン164の移動が阻止されるため、各車輪12〜18の単動式シリンダ86が互いに独立とされる。また、ブレーキ作動中に、単動式シリンダ86の液圧が変化しても、それに起因して、液圧室120,122の間に液圧差が生じることはないのであり、両系統(液通路60,62)の液圧を同じにすることができる。
以上のように、実施例1においては、増圧・減圧機構104が増圧機構と減圧機構との両方を備えたものに対応するとともに、液圧制御部としての機能も果たす。
なお、上記実施例においては、車両10において、前輪側距離LFと後輪側距離LRとがほぼ同じとされたが、異なっていても良い。すなわち、前輪16の接地力f1と後輪18の接地力f3との合計と、左側車輪12,右側車輪14の接地力の合計f2とがほぼ同じであるとみなし得る範囲において、前輪側距離LFと後輪側距離LRとが異なっていても差し支えないのである。例えば、|LF−LR|/(LF+LR)の値が0.2以下であれば、ほぼ同じであるとみなし得る。
実施例2に係るブレーキシステムにおいては、接地力配分変更装置200が、差動機構102と、左側車輪12,後輪18の単動式シリンダ86に接続された増圧・減圧機構202とを含むものとされる。他の部分の構成については実施例1に係るブレーキシステムと同じであるため、説明を省略する。
増圧・減圧機構202は、ハウジング210と、それに形成された段付きのシリンダボア212に液密かつ摺動可能に嵌合されたと段付きピストン214とを含み、これら段付きのシリンダボア212と段付きピストン214とによって合計4つの液圧室が形成される。4つの液圧室のうちの駆動用液圧室(大径室)220,221には、差動機構102の液圧室120,122が液通路106,108を介して接続され、小径室224,225には、それぞれ、液通路を介して左側車輪12、後輪18の単動式シリンダ86が接続される。増圧・減圧機構202には、ブレーキ系統70,72に対応する車輪12,18の単動式シリンダ86が1つずつが接続されるのである。
接地力配分変更装置200の作動については、実施例1における場合と同様である。
例えば、ブレーキ系統70が失陥した場合には、差動機構102において、ピストン114が図9の左方へ移動させられ、バルブ130,136が開状態とされ、増圧・減圧機構202において、段付きピストン214が図9の左方へ移動させられる。失陥したブレーキ系統70に対応する後輪18の単動式シリンダ86の液圧室92から作動液が流出させられ、正常なブレーキ系統72に対応する左側車輪12の単動式シリンダ86に作動液が供給される。後輪18の接地力f3が小さくされ、左側車輪12の接地力が大きくされることにより、前輪16の接地力f1が小さくなり、右側車輪12の接地力が大きくなる。その結果、ブレーキ系統72の作動により両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することができる。
ブレーキ系統72が失陥した場合にも同様に、ブレーキ系統70に対応する前輪16,後輪18の接地力が大きくされて、ブレーキ系統72に対応する左側車輪12,右側車輪18の接地力が小さくされる。
実施例2に係るブレーキシステムにおいては、増圧・減圧機構202の作動により、車両が幅方向に傾斜するおそれがある。しかし、そのことによって、運転者にブレーキ系統が失陥したことを報知できる。また、増圧・減圧機構202の構造を実施例1における場合より簡単にすることができる。さらに、前輪16には単動式シリンダ86が設けられていない。また、右側車輪14の単動式シリンダ86には増圧・減圧機構202が接続されていない。そのため、部品点数を少なくすることができ、配管等を簡単にすることができ、実施例1における場合より、コストダウンを図ることができる。
実施例3に係るブレーキシステムにおいては、接地力配分変更装置300が、図10に示すように、差動機構302と、増圧・減圧機構304とを含むものとされる。他の部分については、実施例1に係るブレーキシステムと同じであるため、説明を省略する。
差動機構302は、電磁弁310,312と、差動シリンダ314とを含む。差動シリンダ314は、ハウジング316と、それに液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン318とを含み、ピストン318の一方の液圧室320には、電磁弁310を介して液通路60が接続され、他方の液圧室322には、電磁弁312を介して液通路62が接続される。電磁弁310,312は、常閉の電磁開閉弁であり、コンピュータを主体とする接地力ECU324の指令に基づいて開閉させられる。
増圧・減圧機構304は、(a)中間に仕切り壁328を有するハウジング330と、(b)ハウジング330の仕切り壁328の両側に、それぞれ、摺動可能に嵌合された2つのピストン332,334とを含む。2つのピストン332,334は、仕切り壁328を貫通したロッド336によって一体的に移動可能に連結されるとともに、差動機構302のピストン318と、ハウジング330,316を液密に貫通したロッド338によって一体的に移動可能に連結される。これらピストン318,332,334および連結ロッド336,338等によってピストン連結体339が構成される。
ピストン332の両側に形成された液圧室340,341には、それぞれ、後輪18、左側車輪12の単動式シリンダ86が接続され、ピストン334の両側に形成された液圧室342,343には、それぞれ、前輪14,右側車輪14の単動式シリンダ86が接続される。
接地力ECU324には、液通路60に設けられた液圧センサ350と、液通路62に設けられた液圧センサ352と、ブレーキペダル42が操作状態にある場合にONとなるブレーキスイッチ354等が接続されるとともに、電磁弁310,312のソレノイドが図示しない駆動回路を介して接続される。
接地力ECU324においては、図11のフローチャートで表される電磁弁制御プログラムが予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ1(以下、S1と略称する。他のステップについても同様とする)において、ブレーキスイッチ354がON状態にあるか否かが判定される。ブレーキスイッチ354がON状態にある場合には、S2において、液通路60,62の液圧P1、P2が検出され、S3において、これらの液圧差の絶対値が予め定められた失陥判定しきい値以上であるか否かが判定される。失陥判定しきい値は、いずれか一方のブレーキ系統が失陥した場合に生じる差圧に基づいて決まる(実施例1の失陥時差圧に基づいて決まる)大きさとされる。これらの差の絶対値が失陥判定しきい値以下の場合には、S5において、電磁弁310,312の両方が閉状態に保たれるが、これらの差の絶対値が失陥判定しきい値より大きい場合には、S4において、電磁弁310,312の両方が開状態に切り換えられる。
例えば、ブレーキ系統70が失陥した場合には、液通路60の液圧が液通路62の液圧より失陥判定しきい値以上小さくなるため、電磁弁310,312が開状態とされる。
差動機構302において、液圧室320の液圧が液圧室322の液圧より小さくなるため、ピストン連結体339が図10の下方へ移動させられる。増圧・減圧機構304の作動により、左側車輪12,右側車輪14の単動式シリンダ86に作動液が供給され、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86から作動液が流出させられる。それによって、正常なブレーキ系統72に対応する車輪12,14の接地力が大きくなり、失陥したブレーキ系統70に対応する車輪16,18の接地力が小さくなる。
ブレーキ系統72が失陥した場合には、差動機構302において、液圧室322の液圧が液圧室320の液圧より小さくなるため、ピストン連結体339が図10の上方へ移動させられる。増圧・減圧機構304の作動により、前輪16,後輪18の接地力が大きくされて、左側車輪12,右側車輪14の接地力が小さくされる。
このように、本実施例においては、ブレーキ系統70,72の両方が正常な場合には、電磁弁310,312が閉状態にされる。そのため、ブレーキ系統70,72と各輪12〜18の単動式シリンダ86とを遮断することができる。そのため、マスタシリンダ44の液圧が単動式シリンダ86に影響を及ぼしたり、単動式シリンダ86の液圧が液通路60,62の液圧に影響を及ぼしたりすることを回避することができる。
また、電磁弁310,312の閉状態においては、増圧・減圧機構304の作動が阻止されるため、各車輪12〜18の単動式シリンダ86の独立性を保持することができる。
実施例4に係るブレーキシステムにおいては、図12に示すように、接地力配分変更装置376が、差動機構378と、増圧・減圧機構304とを含む。実施例4においては、差動機構378が電動モータ380を含む点において実施例3における場合と異なるが、他の部分の構造については、実施例3に係るブレーキシステムと同様であるため、説明を省略する。
差動機構378において、電動モータ380の出力軸には、運動変換機構382を介してピストン連結体384が連結される。ピストン連結体384は、ピストン332,334およびロッド336から構成されたものである。
また、電動モータ380と運動変換機構382とのいずれか一方には図示しないクラッチ機構が設けられ、増圧・減圧機構304に作用する力によって電動モータ380が回転させられないようにされている。
また、電動モータ380には、駆動回路386を介して接地力ECU388が接続される。接地力ECU388においては、図13のフローチャートで表される電動モータ制御プログラムが予め定められた設定時間毎に実行される。
ブレーキスイッチ354がON状態にある場合に、液通路60,62の液圧がそれぞれ読み込まれる。S13、14において、ブレーキ系統70の液圧がブレーキ系統72の液圧より失陥判定しきい値以上大きいか否か、ブレーキ系統72の液圧がブレーキ系統70の液圧より失陥判定しきい値以上大きいか否かが、それぞれ判定され、いずれの判定結果もNOである場合には、両系統とも正常であるため、S15において、電動モータ380が作動させられることはない。
それに対して、液通路62の液圧の方が失陥判定しきい値以上小さい場合には、ブレーキ系統72が失陥したと判定され、S16において、電動モータ380の作動により、ピストン連結体384が図12の上方へ移動させられる。それよって、前輪16,後輪18の接地力が大きくされ、左側車輪12,右側車輪14の接地力が小さくされる。
一方、ブレーキ系統70が失陥したと判定された場合には、S17において、電動モータ380が逆方向に回転させられ、ピストン連結体384が図12の下方へ移動させられる。それによって、左側車輪12,右側車輪14の接地力が大きくされ、前輪16,後輪18の接地力が小さくされる。
このように、実施例4においては、電動モータ380の作動によって、ピストン連結体384が移動させられることにより、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力が小さくされて、正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力が大きくされる。
また、クラッチ機構が設けられているため、電動モータ380に電流が供給されない状態において、ピストン連結体384に作用する力によって、電動モータ380が回転させられないようにされている。そのため、電動モータ380の停止状態において、増圧・減圧機構304とブレーキ系統70,72とを良好に遮断することができる。
実施例5に係るブレーキシステムにおいては、接地力配分変更装置が図14に示す減圧機構400とされる。その他の部分については、実施例2に係るブレーキシステムと同様であるため、説明を省略する。
減圧機構400は、ハウジング410と、それに液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン412とを含み、ピストン412の両側が液圧室414,416とされる。液圧室414,416には、それぞれ、液通路60,62が接続される。また、ハウジング410のピストン412の両側には、互いに同様の構造を成したバルブ420、424が設けられる。
バルブ420、424は、それぞれ、各車輪の単動式シリンダ86とリザーバ430との間、すなわち、単動式シリンダ86に接続された通路440とリザーバ430に接続された通路442との間に設けられた常閉弁である。バルブ420、424は、それぞれ、弁座452、弁子454、スプリング456、弁子454を弁座452から離間させる開弁部材458等を含む。弁子454が弁座452に着座した状態において、単動式シリンダ86とリザーバ430とは遮断された状態にあるが、ピストン412の作動により開弁部材458が作動させられ、弁子454が弁座452から離間させられると、単動式シリンダ86とリザーバ430とが連通させられる。また、バルブ420が設けられた通路440に後輪18の単動式シリンダ86が接続され、バルブ424が設けられた通路440に左側車輪12の単動式シリンダ86が接続される。
ブレーキ系統70が失陥して、液圧室414の液圧が液圧室416の液圧より失陥時差圧以上小さくなると、ピストン412が図14の左方へ移動させられる。バルブ420が開状態に切り換えられ、後輪18の単動式シリンダ86がリザーバ430に連通させられる。前輪16,後輪18の接地力が小さくされ、それによって、左側車輪12,右側車輪14の接地力が大きくなる。本実施例においては、理論的に、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力を0にすることが可能となり、正常なブレーキ系統の作動により、両系統が正常な場合の100%の制動力を出力することができる。
ブレーキ系統72が失陥した場合には、ピストン412が右方へ移動させられ、バルブ424が開状態に切り換えられる。左側車輪12,右側車輪14の接地力が小さくされ、前輪16,後輪18の接地力が大きくなる。
このように、失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力を小さくすれば、接地力配分の変更により、正常なブレーキ系統に対応する車輪の接地力が大きくなるため、正常なブレーキ系統に対応する車輪の単動式シリンダ86に作動液を供給してなくても、接地力を大きくすることができる。その結果、接地力配分変更装置の構造を簡単にすることができ、その分、コストダウンを図ることができる。
なお、本実施例においては、接地力配分変更装置としての減圧機構400が差圧機構も兼ねたものであるとみなすことができる。
ブレーキシステムは、図15に示すものとすることができる。
本ブレーキシステムには、後輪18に液圧ブレーキ38が設けられていない。そして、マスタシリンダ44の一方の加圧室50には、液通路604を介して前輪16のブレーキシリンダ54が接続され、他方の加圧室52には、液通路606を介して左側車輪12,右側車輪14のブレーキシリンダ54が接続される。
例えば、車両10において、重心Gが、図1の左右線Lb上あるいは左右線Lbより前方にあり、車体82の重量の大部分が前輪16、左側車輪12,右側車輪14によって支持される場合には、前輪16,左側車輪12,右側車輪14の液圧ブレーキ36,32,34の作動により、車両10を減速させるのに充分な制動力を出力できる場合がある。その場合には、後輪18に液圧ブレーキを設ける必要がないのである。
また、重心高さHが前輪側距離LFに対して大きい場合には、制動時に、前輪16に加えられる接地力f1が後輪18に加えられる接地力f3に対して非常に大きくなる(f1≫f3)。後輪18の接地力f3がほぼ0であるとみなすことができる場合には、前輪16の接地力と、左側車輪12,右側車輪14の接地力の合計とがほぼ同じになるとみなすことができる(f1≒f2)。そのため、加圧室50,液通路604,前輪16のブレーキシリンダ54等によって第1ブレーキ系統610が構成され、加圧室52,液通路606,左側車輪12,右側車輪14のブレーキシリンダ54等によって第2ブレーキ系統612が構成されるようにすれば、第1ブレーキ系統610,第2ブレーキ系統612のいずれが失陥しても、ヨーモーメントが生じることなく、両系統が正常な場合のほぼ50%の制動力を出力することが可能となる。
実施例6に係るブレーキシステムにおいても、実施例1〜5における接地力配分変更装置を適用することができる。
ブレーキ系統610が失陥した場合には、前輪16の接地力f1が小さくされ、左側車輪12,右側車輪14の接地力の合計f2が大きくされ、ブレーキ系統612が失陥した場合には、左側車輪12,右側車輪14の接地力の合計f2が小さくされて、前輪16の接地力f1が大きくされる。その結果、ブレーキ系統610,612のいずれが失陥しても、正常なブレーキ系統の作動により、両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することが可能となる。
また、実施例6に係るブレーキシステムにおいては、後輪18に液圧ブレーキ38が設けられないため、その分、コストダウンを図ることができる。
ブレーキシステムは、車輪の配置がひし形ではない車両に搭載することもできる。その場合の一例について図16〜18に基づいて説明する。なお、上記実施例における場合と同様の構成部材には同じ符号を付して説明を省略する。
図16に示すように、車両700において、前輪16,後輪18の位置規定点QF、QRは、左側車輪12,右側車輪14の位置規定点QML、QMRを結ぶ左右線Lbの中点Qboを通り、左右線Lbに直交する前後線La上に位置するが、前輪側距離LFが後輪側距離LRより大きくされている。左側車輪12,右側車輪14が、前後線Laの中点QaoよりΔm後方に位置するのである。
車両700には、図17に示すブレーキシステムが搭載される。
実施例7に係るブレーキシステムにおいては、左側車輪12,右側車輪14,前輪16,後輪18に、それぞれ、液圧ブレーキ32〜38が設けられる。マスタシリンダ44の一方の加圧室50には、液通路702を介して前輪16のブレーキシリンダ54(図3参照)が接続され、他方の加圧室52には、液通路704を介して、左側車輪12,右側車輪14,後輪18のブレーキシリンダ54が接続される。
そして、加圧室50,前輪16のブレーキシリンダ54等により第1ブレーキ系統710が構成され、加圧室52,左側車輪12,右側車輪14,後輪18のブレーキシリンダ54等により第2ブレーキ系統712が構成される。
図18に示すように、車両700において、車体820の重心Gが左右線Lbより前方(中心Qao上)にあると仮定した場合には、車体720が剛体であることから、各車輪に対応して設けられたサスペンションスプリング84の圧縮量の間には、式
(x2−x1)/(L+Δm)=(x3−x2)/(L−Δm)
が成立する。この式を整理すると、式
2・x2=(x1+x3)+(x3−x1)・Δm/L
が得られる。
また、上記実施例1における場合と同様に、サスペンションスプリング84のばね定数が互いに等しい場合には、式
2=(f1+f3)+(f3−f1)・Δm/L・・・(10)
が成立する。
また、重心G回りのモーメントの釣り合いを考えると、式
1=f3+f2・Δm/L・・・(11)
が成立する。
(11)式において、接地力f1,f2,f3、距離Δm、Lは、いずれも正の値であるため、f1はf3より大きいことがわかる(f1>f3)。そして、このことを、(10)式に代入すると、右辺の第2項(f3−f1)・Δm/Lが負の値となるため、f2が(f1+f3)より小さいことがわかる
1+f3>f2・・・(12)
このように、左側車輪12,右側車輪14が前後線Laの中心点Qaoより後方に位置する車両700において、車輪16の接地力f1と、車輪12,14,18の接地力の合計(f2+f3)とがほぼ同じ大きさとなる場合がある(f1≒f2+f3)。また、式(f2=f1+f3)が成立しない場合に、式(f1≒f2+f3)を用いる方が望ましい場合がある。以上の事情から、第1ブレーキ系統710が、前輪16のブレーキシリンダ54を含み、第2ブレーキ系統712が、左側車輪12,右側車輪14,後輪18のブレーキシリンダ54を含むものとした。その結果、これら2つのブレーキ系統710,712の最大制動力をほぼ同じにすることができ、いずれが失陥しても、ヨーモーメントが生じることなく、両系統が正常な場合のほぼ50%の制動力を出力することができる。
実施例7に係るブレーキシステムにおいて、実施例1〜5に記載の接地荷重変更装置を搭載することができる。例えば、第2ブレーキ系統712が失陥した場合には、左側車輪12,右側車輪14の接地力が小さくされる。前輪16,後輪18の接地力が大きくされるが、左側車輪12,右側車輪14,後輪18の接地力の合計が制御前より小さくなり、前輪16の接地力は大きくなるため、第1ブレーキ系統710の作動により50%より大きい制動力を出力することができる。
第1ブレーキ系統710が失陥した場合には、前輪16の接地力が小さくされる。それにより、後輪18の接地力が小さくなり、左側車輪12,右側車輪14の接地力が大きくなるが、第2ブレーキ系統712に対応する車輪12,14,18の接地力の合計(f2+f3)が,制御前より大きくなるため、第2ブレーキ系統712の作動により、両系統が正常な場合の50%より大きい制動力を出力することができる。それに対して、前輪16の接地力が小さくされることにより、後輪18の接地力も小さくされ、車輪12,14,18の接地力の合計(f2+f3)が,制御前より小さくなる車両においては、第1ブレーキ系統710の失陥時に、前輪16の接地力が小さくされることはない。
本発明は、左側車輪12,右側車輪14,前輪16,後輪18の各輪に電動ブレーキ812,814,816,818が設けられたブレーキシステムに適用することができる。その場合の一例を図19に示す。電動ブレーキ812,814,816,818はサービスブレーキである。
〔ブレーキシステム全体について〕
電動ブレーキ812〜818は、それぞれ、ブレーキアクチュエータとしての電動モータ819を含み、電動モータ819の作動により図示しない摩擦部材をブレーキ回転体に押し付けることにより、車輪の回転を抑制する。
電動ブレーキ812〜818には、それぞれ、モータドライバ820,モータECU822が対応して設けられる。図19において、モータドライバ820,モータECU822の各々に、車輪位置を表す文字(F、R、ML、MR)を付して記載した。以下、本明細書においてこれらを区別する必要がある場合に、それに対応する文字を付して記載する。
ブレーキシステムは、電源としての第1,第2の2つのバッテリ824,826と、第1,第2の2つのシステムECU828,830と、ブレーキ操作装置831とを含む。
第1システムECU828は、第1メインCPU832,第1サブCPU833の2つのCPUを含み、第2システムECU830は、第2メインCPU834,第2サブCPU835の2つのCPUを含む。
ブレーキ操作装置831は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル838、ブレーキペダル838の操作に伴って作動させられるストロークシミュレータ840等を含む。ブレーキペダル838のストロークが、第1、第2の2つのストロークセンサ842,843によって検出され、ブレーキペダル838に加えられる踏力が、第1,第2の2つの踏力センサ846,847によって検出される。
〔ブレーキ系統について〕
i)エネルギ系
第1システムECU828(第1メインCPU832,第1サブCPU833),前輪16,後輪18に設けられた電動モータ819,F、Rモータドライバ820,F、RモータECU822、第1ストロークセンサ842,第1踏力センサ846には、第1バッテリ824が接続される。前輪16,後輪18の電動ブレーキ816,818は、第1バッテリ830から供給された電力により作動させられる。また、第2システムECU830(第2メインCPU834,第2サブCPU835),左側車輪12,右側車輪14に対応する電動モータ819,ML、MRモータドライバ820,ML、MRモータECU822、第2ストロークセンサ843,第2踏力センサ847には、第2バッテリ826が接続され、左側車輪12,右側車輪14の電動ブレーキ812,814は、第2バッテリ826の電力により作動させられる。
したがって、エネルギ系に関して、第1システムECU828,前輪16,後輪18に設けられた電動モータ819,F、Rモータドライバ820,F、RモータECU822、第1ストロークセンサ842,第1踏力センサ846、第1バッテリ824により第1ブレーキ系統850が構成され、第2システムECU830,左側車輪12,右側車輪14に対応する電動モータ819,ML、MRモータドライバ820,ML、MRモータECU822、第2ストロークセンサ843,第2踏力センサ847により第2ブレーキ系統852が構成される。
ii)制御系、センサ系
第1システムECU828において、第1メインCPU832,第1サブCPU833には、それぞれ、第1ストロークセンサ842,第1踏力センサ846が接続され、各々において、ブレーキペダル838の操作ストローク、踏力に基づいて、制御指令値としての目標加圧力(目標摩擦材押付力)が決定される。第1メインCPU832、第1サブCPU833の各々において作成された制御指令値が比較され(例えば、第1メインCPU832において比較されるようにすることができる)、これらの差の絶対値が設定値(異常判定しきい値)より小さい場合には、第1システムECU828は正常である。この場合には、第1メインCPU832において決定された制御指令値が、F,RモータECU822に供給される。F,RモータECU822は、それぞれ、電動モータ819による実際の加圧力が目標加圧力に近づくように、電動モータ819への供給電流を制御する。
第2システムECU830についても同様であり、第2メインCPU834,第2サブCPU835において、それぞれ、ブレーキペダル838の操作ストローク、踏力に基づいて制御指令値としての目標加圧力が決定される。第2メインCPU834、サブCPU835の各々において作成された制御指令値の差の絶対値が異常判定しきい値より小さい場合には、制御指令値がML,MRモータECU822に供給される。ML,MRモータECU822は、それぞれ、電動モータ819による実際の加圧力が目標加圧力に近づくように、電動モータ819への供給電流を制御する。
このように、実施例8においては、制御系、センサ系についても、エネルギ系と同様の2つのブレーキ系統850,852が構成される。
〔失陥検出〕
a)システムECUの異常
上述のように、第1システムECU828において、第1メインCPU832、サブCPU833の各々において作成された制御指令値の差の絶対値が異常判定しきい値以上である場合には、第1システムECU828が異常であると判定され、第1ブレーキ系統850が失陥したとされる。この場合には、制御指令値が出力されることはない。なお、この場合には、ストロークセンサ842,踏力センサ846が異常である可能性もある。
同様に、第2システムECU830において、2つのCPU834、835の各々において作成された制御指令値の差の絶対値が異常判定しきい値以上である場合には、第2システムECU830が異常であると判定され、第2ブレーキ系統852が失陥したとされる。
そして、第1ブレーキ系統850が失陥したと判定された場合には、第1システムECU828から第2システムECU830に失陥情報が供給され、第2ブレーキ系統852が失陥したと判定された場合には、第1システムECU829に失陥情報が供給される。
b)電動ブレーキの異常
各車輪のモータECU822には、モータドライバ820に流れる実際の電流、電動モータ819による実際の加圧力(電動ブレーキにおける摩擦材押付力)を表す情報が供給される。供給された実電流、実加圧力を表す情報はシステムECUに供給され、それに基づいて電動ブレーキ812〜818等の異常(電動ブレーキ812〜818が正常に作動できない異常)の有無が検出される。
F,RモータECU822において取得された情報は、第1メインCPU832(第1システムECU828)に供給され、第1メインCPU832において、供給された実加圧力が制御指令値で決まる異常判定しきい値より小さいか否か、供給された実電流が0近傍の異常判定しきい値より小さいか否かが判定される。実加圧力が異常判定しきい値より小さい場合には、電動モータ819が異常であるとされ、実電流値が異常判定しきい値より小さい場合には、モータドライバ820,電動モータ819が異常(例えば、断線が生じた)とされる。
同様に、第2システムECU830において、左側車輪12、右側車輪14の電動ブーレキ812,814,ML,MRモータドライバ820等の異常の有無が検出される。
そして、第1システムECU828において、前輪16,後輪18の電動ブレーキ816,818等の両方の作動異常が判定された場合に、第1ブレーキ系統850が失陥したと判定される。しかし、電動ブレーキ816,818等のいずれか一方が異常であっても他方が正常である場合には、第1ブレーキ系統850が失陥したとされない。前輪16,後輪18のいずれか一方の電動ブレーキ816,818が作動しても、ヨーモーメントは生じないからである。
それに対して、第2システムECU830においては、左側車輪12,右側車輪14の少なくとも一方の電動ブレーキ812,814が正常に作動できない異常であると判定された場合には、第2ブレーキ系統852が失陥したとされる。
c)バッテリの異常
第1バッテリ824の電源電圧を表す情報は、第1システムECU828に供給される。第1メインCPU832,第1サブCPU833において、それぞれ、電源電圧が異常判定しきい値(電力を供給できないと考えられる電圧)以下であるか否かが判定され、少なくとも一方のCPUにおいて異常判定しきい値以下であると判定された場合には、第1バッテリ824に、電力を供給することができない異常が生じたと判定され、第1ブレーキ系統850が失陥したと判定される。
第2バッテリ826の電源電圧を表す情報は、第2システムECU830に供給され、同様に異常の有無が判定される。
このように、実施例8においては、制御系(情報供給系と称することができる:CPU,ECU、信号線等)、センサ系(操作状態検出系と称することができる:センサ、信号線等)、エネルギ系(電源系と称することができる。バッテリ、ドライバ、電力線等)の各々が、互いに独立した2系統とされている。したがって、第1ブレーキ系統850と第2ブレーキ系統852とのいずれか一方において、制御系、センサ系、エネルギ供給系のいずれかが失陥しても、他方により電動ブレーキを作動させることができる。
〔接地力配分変更装置〕
実施例8においては、図20に示す接地力配分変更装置860が設けられる。接地力配分変更装置860は、各車輪12,14,16,18に設けられた単動式シリンダ86の各々とリザーバ862との間にそれぞれ設けられた電磁弁872,874,876,878を含む。これら電磁弁872〜878は常閉弁であり、電磁弁872,874のソレノイドが図示しない駆動回路を介して第1システムECU828に接続され、電磁弁876,878のソレノイドが第システムECU830に図示しない駆動回路を介して接続される。
第1ブレーキ系統850に対応する車輪16,18の単動式シリンダ86に設けられた電磁弁876,878が、第2ブレーキ系統852に属する第2システムECU830からの指令に基づいて制御され、第2ブレーキ系統852に対応する車輪12,14に対応する単動式シリンダ86に設けられた電磁弁872,874が第1ブレーキ系統850に属する第1システムECU828からの指令に基づいて制御される。第1ブレーキ系統850の失陥には、第1システムECU828の異常も該当するが、その場合に、第1システムECU828から電磁弁876,878に指令を出力できなくなる可能性があるため、第2システムECU830から指令が出力されるようにしたのである。
第1ブレーキ系統850の失陥が検出された場合には、第2システムECU830は電磁弁876,878を開状態とする指令を出力する。電磁弁876,878が開状態に切り換えられて、前輪16,後輪18の単動式シリンダ86がリザーバ862に連通させられる。前輪16,後輪18の接地力が低下し、左側車輪12,右側車輪14の接地力が大きくなる。
第2ブレーキ系統852の失陥が検出された場合には、第1システムECU828が、電磁弁872,874を開状態とする指令を出力する。電磁弁872,874が開状態に切り換えられて、左側車輪12,右側車輪14の接地力が低下し、前輪16,後輪18の接地力が大きくなる。
このように、実施例8に係るブレーキシステムにおいても、2つのブレーキ系統のうちの一方が失陥した場合であっても、他方により、両系統が正常な場合の1/2以上の制動力を出力することができる。
実施例9に係るブレーキシステムは、3つのブレーキ系統を含むものとされる。その場合の一例を図21に示す。各車輪に設けられた電動ブレーキ等は実施例8に係るブレーキシステムにおける電動ブレーキ等と同じであるため、同じ符号を付して説明を省略する。
ブレーキシステムは、第1,第2,第3の3つのバッテリ900,902,904と、3つのCPU910,912,914を備えた1つのシステムECU916と、ブレーキ操作装置918とを含む。第1バッテリ900には、第1CPU910が接続されるとともに、前輪16のFモータECU822,Fモータドライバ820が接続され、第2バッテリ902には、第2CPU912が接続されるとともに、左側車輪12,右側車輪14のML、MRモータECU822、ML、MRモータドライバ820が接続される。第3バッテリ904には、第3CPU914,後輪18のRモータドライバ820,RモータECU822が接続される。
また、ブレーキ操作装置918において、ブレーキペダル838のストロークを検出する3つの第1,第2,第3ストロークセンサ920,921,922が設けられ、踏力を検出する3つの第1,第2、第3踏力センサ924,925,926が設けられる。第1ストロークセンサ920,第1踏力センサ924が第1CPU910に接続され、第2ストロークセンサ921,第2踏力センサ925が第2CPU912に接続され、第3ストロークセンサ922,第3踏力センサ926が第3CPU914に接続される。そして、3つのCPU910,912,914において、それぞれ、制御指令値としての目標加圧力が作成され、通信により、これらの値が比較され、多数決で1つの目標加圧力が決定される(例えば、第1CPU910において決定される)。そして、決定された1つの目標加圧力を表す情報が各車輪12〜18のすべてのF,R,ML,MRモータECU822に共通に供給される。
このように、本実施例においては、システムECU916に3つのCPU910,912,914が含まれ、多数決で1つの目標加圧力(目標摩擦材押付力)が決定されるようにされているため、3つのCPU910,912,914の1つに異常が生じても、すべての電動ブレーキを作動させることが可能となる。このように、制御系については、互いに独立した3系統とされていない。
実施例9においては、第1バッテリ900、第1メインECU910,前輪16のFモータECU822,Fモータドライバ820、電動モータ819等によって第1ブレーキ系統930が構成され、第2バッテリ902、第2CPU912、左側車輪12,右側車輪14のML、MRモータECU822、ML、MRモータドライバ820、電動モータ819等により第2ブレーキ系統932が構成され、第3バッテリ904、第3CPU914,後輪18のRモータドライバ820,RモータECU822、電動モータ819等により第3ブレーキ系統934が構成される。
また、実施例8における場合と同様に、3つのCPU910、912,914の各々において、バッテリ900,902,904の電源電圧が異常判定しきい値以下であるか否かが判定され、異常判定しきい値以下である場合には、バッテリの異常であるとして、そのバッテリが属するブレーキ系統が失陥したと判定される。
さらに、3つのCPU910,912,914の各々において、電動モータ819による加圧力、モータドライバ820の実電流値等に基づいて、電動ブレーキが正常に作動不能な異常であるか否かが判定される。
また、実施例9に係るブレーキシステムに、図20に示す接地力配分変更装置860を搭載することができる。その場合には、各電磁弁872〜878が、システムECU916の指令に基づいて制御されるようにすることができる。
このように、実施例9において、ブレーキシステムが3つのブレーキ系統を含むものとされるため、いずれか1つのブレーキ系統が失陥しても2つのブレーキ系統を作動させることができるため、すべてのブレーキ系統が正常な場合の50%以上の制動力を出力することが可能となるため、より一層、信頼性を向上させることができる。
実施例10に係るブレーキシステムは、液圧ブレーキを備えたブレーキ系統と、電動ブレーキを含むブレーキ系統とを含むものである。実施例10に係るブレーキシステムにおいて、図3,図19に示すブレーキシステム(実施例1,実施例8)における場合と構造が同じ部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
図22に示すように、前輪16,後輪18には、それぞれ、液圧ブレーキ36,38が設けられ、左側車輪12,右側車輪14には、それぞれ、電動ブレーキ812,814が設けられる。
マスタシリンダ950は、1つの加圧室952を備えたものであり、加圧室952には、ブレーキペダル42の踏込み操作によって液圧が発生させられる。加圧室952には、前輪16,後輪18のブレーキシリンダ54が液通路954を介して接続される。本実施例においては、加圧室952(マスタシリンダ950),前輪16,後輪18のブレーキシリンダ54等によって第1ブレーキ系統956が構成される。
ブレーキ操作装置958において、ブレーキペダル838の操作ストロークがストロークセンサ962によって検出され、踏力が踏力センサ964によって検出される。また、システムECU966は、メインCPU968,サブCPU970を含む。これらメイン、サブの2つのCPU968,970には、それぞれ、ストロークセンサ962,踏力センサ964が2本ずつの信号線を介して接続される。
また、これら2つのCPU968,970、左側車輪12,右側車輪14のモータドライバ820,モータECU822には、バッテリ972が接続される。本実施例においては、バッテリ972,システムECU966,ML、MRモータドライバ820,ML、MRモータECU822,ML、MR電動モータ819,ストロークセンサ962,踏力センサ964により第2ブレーキ系統974が構成される。
メインCPU968,サブCPU970の各々において、ストロークを表す値、踏力を表す値が、それぞれ、2つずつ供給される。メインCPU968,サブCPU970の各々においては、2つずつのセンサ値が比較され、これらのセンサ値の差の絶対値が異常判定しきい値以上である場合には、センサが異常であると判定される。この場合にも、第2ブレーキ系統974の失陥であると判定される。
また、メインCPU968,サブCPU970の各々において、目標加圧力を表す制御指令値が作成されて、比較される。これらの値の差の絶対値が異常判定しきい値以上である場合には、システム制御ECU966が異常であるとされ、第2ブレーキ系統974が失陥したと判定される。
さらに、実施例8における場合と同様に、バッテリ972の電圧が異常判定しきい値以下である場合、電動ブレーキ812,814が正常に作動できない異常であると判定された場合には、第2ブレーキ系統974が失陥したとされる。
実施例10に係るブレーキシステムには、図20に示す接地力配分変更装置860が搭載される。本実施例10においては、各車輪の単動式シリンダ86に対応して設けられた電磁弁872〜878が、コンピュータを主体とする接地力ECU976の指令に基づいて制御される。
接地力ECU976には、液通路904の液圧を検出する液圧センサ978と、システムECU966とが接続される。接地力ECU976において、ブレーキペダル838の操作状態において、液圧センサ978による検出値が0近傍の設定値以下である場合には、第1ブレーキ系統954が失陥したと検出され、図20に示す電磁弁876,878(第1ブレーキ系統956に対応する車輪16,18に設けられた単動式シリンダ86に対応して設けられた電磁弁)を開状態とする指令が出力される。それによって、前輪16,後輪18の接地力が小さくされ、左側車輪12,右側車輪14の接地力を大きくすることができる。
また、システムECU966から第2ブレーキ系統974が失陥したことをあらわす失陥情報が供給された場合には、電磁弁872,874を開状態とする指令が出力される。左側車輪12,右側車輪14の接地力が小さくされ、前輪16,後輪18の接地力が大きくされる。
このように、複数のブレーキ系統のうちの1つを液圧ブレーキのアクチュエータを含むものとして、他の1つを電動ブレーキのアクチュエータを含むものとすれば、両系統ともに、電動ブレーキのアクチュエータを含むものとした場合より、信頼性を向上させることができる。
また、実施例10においては、センサ系において、信号線が二重系とされているため、より一層、信頼性を向上させることができる。
また、ブレーキシステムに、3つのブレーキ系統を設けることもできる。
例えば、図23に示すように、タンデム式のマスタシリンダ44の加圧室50,52に、それぞれ、液通路980,982を介して、後輪18のブレーキシリンダ54,前輪16ブレーキシリンダ54が接続される。その場合には、第1ブレーキ系統984が、加圧室52,液通路980,前輪16のブレーキシリンダ54を含むものとされ、第3ブレーキ系統986が、加圧室50,液通路962,後輪18のブレーキシリンダ54を含むものとされる。
以上複数の実施例を記載したが、これらは適宜組み合わせて採用することができる。
また、上記各実施例において接地力配分変更装置を設けることは不可欠ではない。
さらに、各輪のサスペンションスプリング84のばね定数は互いに異なる大きさとすることもできる。その場合には、接地力の配分等についての設計の自由度を向上させることができる。
また、液圧源としてマスタシリンダの代わりにポンプ装置等を含む動力液圧源を利用することができる。この場合には、ポンプモータや、動力液圧源とブレーキシリンダとの間に設けられた複数の電磁弁を含む電磁弁装置の制御により、ブレーキシリンダの液圧が制御されることになる。
さらに、上記各実施例において、ブレーキ系統が、サービスブレーキのアクチュエータを含むものとされたが、パーキングブレーキを含むブレーキシステムにおいて、ブレーキ系統を、パーキングブレーキのアクチュエータを含むものとすることもできる。また、1つの車輪に複数のサービスブレーキを含む場合においても、同様にブレーキ系統を設けることができる。
その他、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
12:左側車輪 14:右側車輪 16:前輪 18:後輪 32〜36:液圧ブレーキ 44,950:マスタシリンダ 50,52,952:加圧室 54:ブレーキシリンダ 56:摩擦材 58:ブレーキ回転体 60,62,604,606,702,704:液通路 70,72,610,612、710,712,956,984,986:ブレーキ系統 84:サスペンションスプリング 86:単動式シリンダ 100,200,300,376:接地力配分変更装置 812〜816:電動ブレーキ 819:電動モータ 820:モータドライブ 822:モータECU 824,826,900,902,904,972:バッテリ 828,830,916,966:システムECU 831,918,958:ブレーキ操作装置 850,852,930,932,934,974:ブレーキ系統 860:接地力配分変更装置

Claims (14)

  1. (i)車両の幅方向に隔てて設けられた左側車輪および右側車輪と、(ii)それら左側車輪と右側車輪との中央で、かつ、それら左側車輪および右側車輪と前記車両の前後方向に隔てて設けられた前輪および後輪とを含む車両に設けられ、互いに独立した2つ以上のブレーキ系統を含むブレーキシステムであって、
    前記前輪、前記後輪、前記左側車輪および前記右側車輪の各々に設けられ、ブレーキアクチュエータの作動により車輪の回転を抑制するブレーキと、
    互いに独立して設けられ、前記ブレーキアクチュエータにエネルギを供給する2つ以上のエネルギ源と
    を含み、かつ、
    前記2つ以上のブレーキ系統のうちの1つである第1ブレーキ系統が、(a)前記2つ以上のエネルギ源のうちの1つである第1エネルギ源と、(b)その第1エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記前輪に設けられたブレーキアクチュエータとを含み、
    前記2つ以上のブレーキ系統のうちの前記第1ブレーキ系統とは別の1つである第2ブレーキ系統が、(c)前記2つ以上のエネルギ源のうちの1つである第2エネルギ源と、(d)その第2エネルギ源から供給されたエネルギにより作動させられる前記左側車輪のブレーキアクチュエータ、前記右側車輪のブレーキアクチュエータおよび前記後輪のブレーキアクチュエータとを含むことを特徴とするブレーキシステム。
  2. 前記車両が、前記左側車輪、右側車輪、前輪、後輪の各々における、車輪の回転中心線と車輪の幅方向の中心点を通る面との交点をその車輪の位置を表す位置規定点として規定し、平面視において、前記前輪の位置規定点と、前記左側車輪の位置規定点と前記右側車輪の位置規定点とを結ぶ左右線との間の距離が、前記後輪の位置規定点と前記左右線との間の距離より大きい状態で、前記前輪、後輪、左側車輪、右側車輪が設けられた請求項1に記載のブレーキシステム。
  3. 前記車両が、前記前輪の接地荷重と、前記右側車輪、前記左側車輪および前記後輪の接地荷重の合計とが同じであるものである請求項1または2に記載のブレーキシステム。
  4. 前記ブレーキアクチュエータがブレーキシリンダであり、前記ブレーキが、前記ブレーキシリンダが液圧により摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、前記エネルギ源が、前記エネルギとしての液圧を発生させるとともに、その液圧を前記ブレーキシリンダに供給する液圧源である請求項1ないし3のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  5. 前記ブレーキアクチュエータが電動モータであり、前記ブレーキが、前記電動モータの作動により摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより前記車輪の回転を抑制する電動ブレーキであり、前記エネルギ源が、前記電動モータに前記エネルギとしての電力を供給する電源である請求項1ないし3のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  6. 当該ブレーキシステムが、前記電動モータに対応してそれぞれ設けられ、その電動モータへの供給電流を制御する電動モータ制御装置を含み、前記第1ブレーキ系統に属する電動モータに対応する電動モータ制御装置に第1電源から電力が供給され、前記第2ブレーキ系統に属する電動モータに対応する電動モータ制御装置に第2電源から電力が供給される請求項5に記載のブレーキシステム。
  7. 当該ブレーキシステムが、コンピュータを主体とする互いに独立した2つ以上のシステム制御装置を含み、それら2つ以上のシステム制御装置のうちの1つである第1システム制御装置に、前記第1電源から電力が供給され、前記第1ブレーキ系統に属する電動モータが、前記第1システム制御装置からの指令に基づいて制御されるものであり、前記2つ以上のシステム制御装置のうちの前記第1システム制御装置とは別の1つである第2システム制御装置に、前記第2電源から電力が供給され、前記第2ブレーキ系統に属する電動モータが、前記第2システム制御装置の指令に基づいて制御されるものである請求項6に記載のブレーキシステム。
  8. 当該ブレーキシステムが、(a)運転者によって操作可能なブレーキ操作部材と、(b)そのブレーキ操作部材の同じ操作状態を検出する2つ以上の操作状態検出装置とを含み、前記2つ以上の操作状態検出装置のうちの1つである第1操作状態検出装置が前記第1システム制御装置に接続され、前記2つ以上の操作状態検出装置のうちの前記第1操作状態検出装置とは別の第2操作状態検出装置が前記第2システム制御装置に接続された請求項7に記載のブレーキシステム。
  9. 前記第1ブレーキ系統と前記第2ブレーキ系統とのいずれか一方が、(a)前記エネルギとしての液圧を発生させるとともに、その液圧を供給する前記エネルギ源としての液圧源と、(b)その液圧源から供給された液圧により作動させられる前記ブレーキアクチュエータとしてのブレーキシリンダとを含み、前記第1ブレーキ系統と前記第2ブレーキ系統との他方が、(c)前記エネルギとしての電力を供給する前記エネルギ源としての電源と、(d)その電源から供給された電力により作動させられる前記ブレーキアクチュエータとしての電動モータとを含む請求項1ないし3のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  10. 前記前輪、後輪、左側車輪および右側車輪に設けられた前記ブレーキが、いずれも、サービスブレーキである請求項1ないし9のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  11. 前記車両が、前記前輪、後輪、左側車輪および右側車輪の各々について、各車輪を保持する車輪側部材と、車体との間に設けられたサスペンションスプリングを含み、それらサスペンションスプリングを、ばね定数が互いに同じものとした請求項1ないし10のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  12. 当該ブレーキシステムが、前記第1のブレーキ系統と前記第2のブレーキ系統とのいずれか一方が失陥した場合に、失陥する前より、前記失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を小さくして、失陥していないブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を大きくする接地力配分変更装置を含む請求項1ないし11のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
  13. 前記車両が、前記左側車輪、前記右側車輪、前記前輪および前記後輪のうちの少なくとも1輪について、それぞれ、車輪を保持する車輪側部材と車体との間に互いに直列に設けられた単動式シリンダとサスペンションスプリングとを含み、前記接地力配分変更装置が、前記第1,第2のブレーキ系統のいずれか一方が失陥した場合に、前記単動式シリンダが設けられた車輪のうちの少なくとも1輪の単動式シリンダの液圧を制御することにより、その液圧の制御が行われる前より、前記失陥したブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を小さくして、前記失陥していない他方のブレーキ系統に対応する車輪の接地力の和を大きくする液圧制御部を含む請求項12に記載のブレーキシステム。
  14. 前記ブレーキが、ブレーキシリンダの液圧により作動させられて摩擦部材を前記車輪と一体的に回転可能なブレーキ回転体に押し付けることにより前記車輪の回転を抑制する液圧ブレーキであり、前記単動式シリンダと前記サスペンションスプリングとが、前記第1ブレーキ系統に対応する車輪のうちの少なくとも1輪と、前記第2ブレーキ系統に対応する車輪のうちの少なくとも1輪とについて、それぞれ設けられ、
    前記接地力配分変更装置が、
    (a)前記第1,第2のブレーキ系統にそれぞれ接続された2つの液圧室と、(b)これら2つの液圧室の液圧差により作動させられる可動部材とを含む差動機構と、
    その差動機構の作動により、前記差動機構の作動前より、(c)前記失陥した一方のブレーキ系統に対応する車輪に設けられた前記単動式シリンダの液圧を減少させる減圧機構と、(d)前記失陥していない他方のブレーキ系統に対応する車輪に設けられた前記単動式シリンダの液圧を増加させる増圧機構との少なくとも一方と
    を含む請求項13に記載のブレーキシステム。
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