JP5329336B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のブレーキ制御装置に関する。

特許文献１には、モータを倍力源とするブレーキ制御装置が開示されている。このようなブレーキ制御装置では、モータの回転を制御するモータ制御ユニットを一体に組み付けることがある。

特開２００７-１９１１３３号公報

しかしながら、モータ制御ユニットを一体に組み付けたブレーキ制御装置の形態においても、モータ制御ユニットの良好な冷却性能を確保する必要がある。
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、モータ制御ユニットを一体に組み付けたブレーキ制御装置の形態を改良して、モータ制御ユニットの良好な冷却性能を確保することを目的とする。

このため本発明は、
マスタシリンダと、
該マスタシリンダの倍力源となるように駆動するモータと、
該モータの駆動を制御する制御回路を備えたモータ制御ユニットと、
を含んで構成された車両用のブレーキ制御装置であって、
前記モータは、ハウジングに内蔵され、
該ハウジングは、前記マスタシリンダに対し、該マスタシリンダの軸方向の一方側に取り付けられ、
前記モータ制御ユニットは、前記制御回路を内蔵するケースを含んで構成され、
該ケースは、前記ハウジングより前記軸方向の他方側へ突出する突出部を有し、かつ、該突出部と前記マスタシリンダとの間に前記モータ制御ユニットの放熱用の第１空間を形成するように、前記ハウジングの上面に取り付けられ、
前記突出部は、前記マスタシリンダとの間に前記第１空間を形成する前記ケースの底面の第１面と、該第１面に対して前記軸方向に延びた状態で設けられた第１フィンとを含み、
前記マスタシリンダの軸を、車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に傾斜させた、ことを特徴とする。

以上の構成によって、マスタシリンダと、マスタシリンダに取り付けられてモータを内蔵するハウジングと、ハウジングの上面に取り付けられて制御回路を内蔵するケースと、を含んだ構成により、ブレーキ制御装置においてモータ制御ユニットが一体に組み付けられる。ここで、突出部とマスタシリンダとの間に、モータ制御ユニットの放熱用の第１空間が形成される。したがって、ブレーキ制御装置のコンパクト化を図りつつ、モータ制御ユニットの冷却効率を十分に確保することができる。そして、突出部は、前記マスタシリンダとの間に前記第１空間を形成する前記ケースの底面の第１面と、該第１面に対して前記軸方向に延びた状態で設けられた第１フィンとを含み、マスタシリンダの軸を、車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に傾斜させたので、第１空間及び第１フィンに沿って上昇気流を形成することができ、モータ制御ユニットの十分な放熱及び冷却が可能となる。

本発明の実施形態におけるブレーキ制御装置の側面図 図１の上面図 図１の部分断面図 図１を車両前方から見た図 図１のモータ制御ユニットの底面図 図１のモータ制御ユニット及びハウジングを軸方向後方から見た図

以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態のブレーキ制御装置の側面図、図２は図１の上面図、図３は図１の部分断面図、図４は図１を車両前方から見た図である。

ブレーキ制御装置１００は、ブレーキペダルの操作量に基づいてブレーキ制御を行うための作動油の液圧を発生する油圧制御機構１５０と、該液圧制御用のモータＭを制御するためのモータ制御ユニット３００と、前記作動油を蓄えているリザーバ７００と、を備えている。油圧制御機構１５０は、ボルト１５２により、エンジンルームＲ１と車室Ｒ２とを仕切る隔壁Ｗに固定されている。

油圧制御機構１５０は、車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に鋭角のα（例えば１０〜１５°）だけ傾斜した軸Ａを有する。
油圧制御機構１５０は、軸方向前方（軸Ａの延びる方向のうち車両前方側の方向）に寄った位置に、マスタシリンダ２５０を備えている。なお、軸Ａは、マスタシリンダ２５０の軸及びモータＭの軸と一致する。リザーバ７００は作動油の内部に空気が入るのを避けるため、また既に作動油の内部に入っている空気を抜き易くするために、マスタシリンダ２５０に対して車両上方の位置に設けられている。

上述のようにリザーバ７００をマスタシリンダ２５０に沿ってマスタシリンダ２５０の外周に配置することで、ブレーキ制御装置１００の全体が占める空間の体積を少なくできる。さらに、油圧制御機構１５０に対し、リザーバ７００が設けられている側と同じ側（車両上方）にモータ制御ユニット３００を配置することでも、ブレーキ制御装置１００の全体が占める空間の体積を少なくできる。このように、ブレーキ制御装置１００の全体が占める空間の体積を少なくすることで、ブレーキ制御装置１００のコンパクト化を図ることができる。

油圧制御機構１５０は、筒状の形状を成すハウジング１６０を有する移動機構２００を備えている。モータＭは、ハウジング１６０の内部に収納されている。ハウジング１６０には、モータＭを内部に取り付けるために開口が形成され、また、該開口を塞ぐためのカバー１６２が設けられている。ハウジング１６０には、保持台１７０を介してモータ制御ユニット３００が固定される。

ハウジング１６０の軸方向前方の端部には段付きの壁１６４が設けられ、壁１６４にマスタシリンダ２５０がボルト１６６を用いて固定されている。ハウジング１６０の軸方向後方の端部には、上述の開口が形成されている。

カバー１６２は、軸方向に延びるロッドカバー１６８を有しており、このロッドカバー１６８が隔壁Ｗに形成された開口を通して車室Ｒ２に突出している。ロッドカバー１６８は筒状形状をなし、ブレーキペダルの操作に基づいて軸方向に移動する入力ロッド１８０が、ロッドカバー１６８の内部を貫通している。ハウジング１６０は、上述のとおり、カバー１６２を隔壁Ｗに固定することにより、車体に固定される。

モータ制御ユニット３００は、金属製のケース３０２を有している。ケース３０２には、モータＭを制御するためのインバータ回路を有する制御回路が収納されている。モータ制御ユニット３００は、直流電力を交流電力に変換し、この交流電力をモータＭに供給して、モータＭを駆動する。

また、ケース３０２は、ハウジング１６０より軸方向前方へ突出する突出部３１８を有し、突出部３１８の底面３３２（第１面）とマスタシリンダ２５０の外周との間には、第１空間Ｓ１が形成されている。さらに、突出部３１８の軸方向前方の端面である前面３３４（第２面）とリザーバ７００との間にも、第２空間Ｓ２が形成されている。

なお、ケース３０２には、金属製の蓋３０４が設けられ、ケース３０２の側面３３６には、モータ制御ユニット３００の冷却のためのフィン３１２（図２では省略）が形成されている。

さらに、底面３３２には、第１空間Ｓ１に露出した状態で、モータ制御ユニット３００の冷却のための第１フィン３２２が複数形成されている。また、前面３３４にも、第２空間Ｓ２に露出した状態で、モータ制御ユニット３００の冷却のための第２フィン３２４が形成されている。

モータ制御ユニット３００の側部には、電源から直流電力や車両の制御装置からの制御指令、センサからの状態信号を受けるためのコネクタ３０６が設けられている。このコネクタ３０６には、他の機器と情報の送受を行うための通信線も接続されている。

次に、油圧制御機構１５０の構造を、図３を参照して説明する。
ブレーキ制御装置１００は倍力装置としての作用を成す。油圧制御機構１５０は隔壁Ｗの開口から車室Ｒ２内に突出しており、図示しないブレーキペダルに機械的に接続しており、ブレーキペダルの踏込み量である操作量に基づき、入力ロッド１８０が軸方向後方から前方へ移動する。入力ロッド１８０の移動に基づき、入力ピストン１８２が軸方向後方から前方へ移動する。

マスタシリンダ２５０はハウジング２６０を有し、内部に円筒状の穴が形成され、上記穴には２つの圧力室２６２と２６４が形成されている。上記２つの圧力室２６２と２６４の間にはフリーピストン２６６が設けられ、フリーピストン２６６の軸方向後方には圧力室２６２が形成され、フリーピストン２６６の軸方向前方には圧力室２６４が形成されている。フリーピストン２６６は、基本的には圧力室２６２と圧力室２６４との圧力がほぼ同じ圧力となるように移動する。圧力室２６２の作動油が図１の吐出口２５２から供給され、圧力室２６４の作動油が図１の吐出口２５４から供給されるので、吐出口２５２と吐出口２５４からは略同じ圧力の作動油が供給される。

入力ピストン１８２がブレーキペダルの操作に基づき、軸方向前方に移動すると、圧力室２６２の圧力が入力ピストン１８２の移動に基づき増加する。この圧力増加によりフリーピストン２６６が圧力室２６４の方に移動し、圧力室２６４の作動油の圧力が同様に増加する。増加した圧力は吐出口２５２と２５４から液圧制御装置に送られ、前記液圧制御装置から車両の各車輪に設けられたブレーキのホイールシリンダＷＣに制動力を発生させるために送られる。上記ブレーキペダルの操作力だけでは十分な作動油の圧力を発生することが困難であり、図３に示す実施の形態では、制御ピストン１９０が設けられ、制御ピストン１９０の移動を制御するためにモータＭおよび移動機構２００が設けられている。

モータＭは固定子２９０と回転子２９６とを有しており、回転子２９６はカバー１６２に保持された軸受け２９８Ａと移動機構２００のハウジング１６０に保持された軸受け２９８Ｂとによって回動自在に支持されている。モータ制御ユニット３００から交流電力が固定子２９０に供給されると、供給された交流電力に基づき回転子２９６が回転する。固定子２９０は固定子鉄心２９２と固定子鉄心２９２に巻回された固定子巻線２９４とを有している。回転子２９６は固定子鉄心２９２に対向して永久磁石を有しており、前記永久磁石は回転子２９６の磁極を形成する。回転子２９６の磁極の位置はレゾルバ２８０により検出されモータ制御ユニット３００に送られ、モータ制御ユニット３００は回転子２９６の磁極位置に基づき交流電流を発生し、固定子巻線２９４に電力バスバー１７２を介して供給される。

レゾルバ２８０は、回転子２９６に設けられ回転子２９６と共に回転するレゾルバロータ２８４と、レゾルバロータ２８４の回転位置を検知するレゾルバステータ２８２とを有していて、回転子２９６の磁極の位置を表す信号がレゾルバステータ２８２から信号線１７４を介してモータ制御ユニット３００に出力される。

回転子２９６は中空形状を成し、回転子２９６の内側にモータＭの回転力を軸方向の力に変える移動機構２００が設けられ、モータＭの発生するトルクに基づいて制御ピストン１９０が軸方向に移動する。移動機構２００は中空の回転子２９６に固定されたナット部材２０２とボール２０４とネジ部材２０６とを有していて、モータＭの回転子２９６が回転するとナット部材２０２が回転する。ナット部材２０２の回転方向に従ってボール２０４を介して噛合っている中空のネジ部材２０６が軸方向前方又は後方に移動する。

制御ピストン１９０の制御方法は色々有るが、代表的な制御方法を次に記載する。
ブレーキ操作により入力ピストン１８２がマスタシリンダ２５０の軸方向前方に移動したとする。入力ピストン１８２の移動により、入力ピストン１８２と制御ピストン１９０との位置関係の差が生じる。この差を無くすようにモータＭを制御すると、モータＭの回転トルクによりナット部材２０２が回転し、ナット部材２０２と噛合っているネジ部材２０６が軸方向に沿って軸方向前方に移動する。マスタシリンダ２５０の圧力室２６２の作動油に入力ピストン１８２と制御ピストン１９０の両方の力が加わり、圧力室２６２の作動油の圧力が増加し、フリーピストン２６６の作用により圧力室２６４の作動油の圧力も同様に増加する。圧力室２６２や圧力室２６４の作動油圧に基づいてブレーキの制動力が発生する。圧力室２６２や圧力室２６４には常時軸方向後方へ付勢する戻しばねがそれぞれ配設されている。ブレーキペダルの操作が終了とブレーキペダルへの押圧が無くなると作動油圧の力に加え前記戻しばねにより入力ピストン１８２と制御ピストン１９０は元の位置である軸方向後方寄りの位置に戻され、作動油の圧力が制動制御の前の状態に戻る。

今、入力ピストン１８２と制御ピストン１９０を同じ速度で軸方向前方に移動したとすると、作動油の圧力により働く力は軸Ａに垂直の面積に基づくので、入力ピストン１８２の軸に垂直の面積に対し制御ピストン１９０の軸に垂直の面積を大きくすれば、入力ピストン１８２を押す力に対し何倍もの大きな力で作動油の圧力を高めることができ、大きな制動力を発生することができる。また入力ピストン１８２の移動速度に対し早い速度で制御ピストン１９０を軸方向前方に移動させると、わずかな操作量に対して大きな制動力を発生することが可能となる。一方入力ピストン１８２の移動速度に対し制御ピストン１９０をゆっくり移動するあるいは逆方向に移動すると、入力ピストン１８２の移動量に対して制動力の発生を低く抑えることが可能となる。例えばブレーキペダルの操作に基づいて、車両の走行を行う車両走行用モータで回生制動を行い車両の運動エネルギーを電力に変換する場合には、上記車両走行用モータにより制動力が発生する。この場合は上記作動油の圧力に基づく制動力が小さくてよい、あるいは不要となるので、制御ピストン１９０を入力ピストン１８２の移動に比べてゆっくり動かすか、あるいは入力ピストン１８２の移動と逆方向に動かすこととなる。

ブレーキペダルが踏まれていない状態、すなわちブレーキの非作動時では入力ピストン１８２は非動作状態の位置に有り、マスタシリンダ２５０の作動油の液圧を制御するための制御ピストン１９０は非動作状態の位置にある。制御ピストン１９０および入力ピストン１８２が非動作状態の位置にあるのでフリーピストン２６６は非動作の位置にある。制御ピストン１９０とフリーピストン２６６は、上述のとおり非動作状態の位置である軸方向後方寄りの位置にあるので、圧力室２６２や圧力室２６４のリリーフポート２５６や２５８は開状態となり、圧力室２６２や圧力室２６４はリリーフポート２５６や２５８を介してリザーバ３と連通した状態にあり、リザーバ３の作動油によって各圧力室５Ａ，５Ｂは満たされている。ブレーキペダルが踏まれ、上述のとおり入力ピストン１８２と制御ピストン１９０とが軸方向前方に移動すると圧力室２６２や圧力室２６４と各リリーフポート２５６や２５８とを連通する通路は制御ピストン１９０とフリーピストン２６６とにより遮断され、上述のとおり、入力ピストン１８２と制御ピストン１９０の移動に応じて圧力室２６２の作動油が圧縮されて圧力が上昇し、これに伴いフリーピストン２６６が軸方向前方に移動し、圧力室２６４の作動油が圧縮されて圧力上昇する。この圧力に基づき制動力が発生する。入力ピストン１８２と制御ピストン１９０との間には一対の付勢手段であるばねが設けられており、ブレーキの非作動状態で入力ピストン１８２と制御ピストン１９０との相対位置関係が中立位置に保持されるように作用する。
以下、本実施形態のモータ制御ユニット３００の放熱及び冷却作用について説明する。

本実施形態では、図１に示すように、突出部３１８の底面３３２とマスタシリンダ２５０の外周との間に、第１空間Ｓ１が形成されている。このため、図１，５に示すように、底面３３２には、モータ制御ユニット３００の放熱及び冷却用の複数の第１フィン３２２を形成することができる。そして、第１空間Ｓ１を流れる風に対して第１フィン３２２が放熱を行い、モータ制御ユニット３００を冷却することができる。

また、第１フィン３２２は、軸方向と平行に延びて形成されることで、第１空間Ｓ１において軸方向に沿った風の流れを形成するようになっている。これにより、第１フィン３２２の放熱量が増加し、モータ制御ユニット３００の冷却効果を向上させることができる。

特に、本実施形態では、図１に示すとおり、油圧制御機構１５０が、軸Ａが車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に鋭角のα（例えば１０〜１５°）だけ傾斜して車両に搭載されている。したがって、モータ制御ユニット３００及びモータＭから発生した熱が、図１の白抜き矢印にて示されるとおり、第１空間Ｓ１及び車両前後方向に対してαだけ傾斜された第１フィン３２２に沿って形成される上昇気流によって車両前方へ移動し、突出部３１８の前面３３４に形成された第２フィン３２４にガイドされてブレーキ制御装置１００の外部へ放出される。これによって、モータ制御ユニット３００の十分な放熱及び冷却が可能となる。

さらに、図１，２に示すように、突出部３１８の前面３３４とリザーバ７００との間にも、第２空間Ｓ２が形成されている。このため、前面３３４にも、モータ制御ユニット３００の放熱及び冷却用の複数の第２フィン３２４を形成することができる。そして、第２空間Ｓ２を流れる風に対して、第２フィン３２４が放熱を行い、モータ制御ユニット３００を冷却することができる。

また、第２フィン３２４は、軸方向及び車幅方向の双方に対して直交する方向と平行に延びて形成されることで、第２空間Ｓ２において当該方向に沿った風の流れを形成するようになっている。これにより、第２フィン３２４の放熱量が増加し、モータ制御ユニット３００の冷却効果を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、図６に示すように、ハウジング１６０と保持台１７０とに囲まれた第３空間Ｓ３を形成した。ケース３０２の底面３３２は、ハウジング１６０に対する取り付け面より軸Ａを車幅方向に横切る一方の側へ延長された延長部３３８を有している。ここで、第３空間Ｓ３は、延長部３３８とハウジング１６０の外面上部との間に形成されており、第１空間Ｓ１と、ハウジング１６０よりも軸方向後方側の第４空間Ｓ４（図１参照）と、を軸方向に連通させている。このため、例えば車両の前進走行時等において第１空間Ｓ１を軸方向前方から後方へ流れる風は、そのまま第３空間Ｓ３を軸方向後方へ通過し、第４空間Ｓ４へ至る。また、第４空間Ｓ４を軸方向後方から前方へ流れる風は、そのまま第３空間Ｓ３を軸方向前方へ通過し、第１空間Ｓ１へ至る。

このような第３空間Ｓ３の形成により、第１空間Ｓ１の通気性が向上し、モータ制御ユニット３００の冷却効率をより向上させることができる。
ここで、図１に示すように、第２空間Ｓ２は、車両上方ほど前面３３４とリザーバ７００との距離が大きく、放熱効率が高くなっている。したがって、第２フィン３２４が底面３３２及び第１フィン３２２の熱を車両上方へ伝達することで、第２空間Ｓ２のうち放熱効率の高い車両上方寄りの部分に対する放熱を十分に確保し、冷却効率を向上させることができる。

モータ制御ユニット３００を冷却する風の流れを詳細に説明すると、以下のようになる。
第１空間Ｓ１の空気の温度上昇に伴う上昇気流により、ハウジング１６０の軸方向前方下部から、底面３３２、前面３３４に沿った流れ（第１流れ）が形成される。

また、第３空間Ｓ３及び第４空間Ｓ４を形成したことで、軸方向後方からの流れが前記第１流れに加わり、前記第１流れが強化され、モータ制御ユニット３００の冷却が促進される。

さらに、車両前方への車速の増大によりエンジンルームＲ１内で車両前方から後方への気流が強化された場合において、ブレーキ制御装置１００の軸方向前方に他の機器等の障害物がなければ、上記第１流れとは逆方向の第２流れが主流となる。この場合も、該第２流れが第３空間Ｓ３及び第４空間Ｓ４に形成されことにより、モータ制御ユニット３００の冷却が促進される。特に、本実施形態では、図１に示すとおり、油圧制御機構１５０の軸Ａが、車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に鋭角のα（例えば１０〜１５°）だけ傾斜し、即ち、モータ制御ユニット３００の底面３３２が車両前方を臨むように傾斜しているから、車速増大によるエンジンルームＲ１内の空気の流れ（気流）を底面３３２及び第１フィン３２２が十分に受けることができ、モータ制御ユニット３００の冷却がさらに促進される。

なお、ブレーキ制御装置１００の軸方向前方に障害物があってエンジンルームＲ１内で車両前方から後方への気流が強化されにくい場合でも、前記第１流れにより、モータ制御ユニット３００の冷却が確保される。

突出部３１８は、エンジンなど車両の走行駆動源の動作中に作動するリレー等の電子部品を内蔵するようにしてもよい。リレー等の電子部品は、車両のエンジンの運転中は継続して作動していることから、ブレーキの制御時間と比べて長時間作動し、発熱量が増加する傾向がある。したがって、リレー等の電子部品は、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２に面することで放熱及び冷却効果が十分に高い突出部３１８に内蔵することで、より冷却性能を向上させることができる。

Ａ 軸
Ｍ モータ
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間
Ｓ３ 第３空間
Ｓ４ 第４空間
１００ ブレーキ制御装置
１６０ ハウジング
２５０ マスタシリンダ
３００ モータ制御ユニット
３０２ ケース
３１８ 突出部
３２２ 第１フィン
３２４ 第２フィン
３３２ 底面（第１面）
３３４ 前面（第２面）
３３８ 延長部

Claims (4)

1. マスタシリンダと、
   該マスタシリンダの倍力源となるように駆動するモータと、
   該モータの駆動を制御する制御回路を備えたモータ制御ユニットと、
   を含んで構成された車両用のブレーキ制御装置であって、
   前記モータは、ハウジングに内蔵され、
   該ハウジングは、前記マスタシリンダに対し、該マスタシリンダの軸方向の一方側に取り付けられ、
   前記モータ制御ユニットは、前記制御回路を内蔵するケースを含んで構成され、
   該ケースは、前記ハウジングより前記軸方向の他方側へ突出する突出部を有し、かつ、該突出部と前記マスタシリンダとの間に前記モータ制御ユニットの放熱用の第１空間を形成するように、前記ハウジングの上面に取り付けられ、
   前記突出部は、前記マスタシリンダとの間に前記第１空間を形成する前記ケースの底面の第１面と、該第１面に対して前記軸方向に延びた状態で設けられた第１フィンとを含み、
   前記マスタシリンダの軸を、車両後方から前方へ向かう方向に対して車両上方に傾斜させた、ことを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 前記突出部は、
   前記第１面の前記他方側の端縁から立ち上がって前記マスタシリンダの軸から遠ざかる所定方向に延び、前記モータ制御ユニットの放熱用の第２空間に露出した第２面と、
   該第２面に対して前記所定方向に延びた状態で設けられた第２フィンと、
   を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
3. 前記突出部は、前記車両の走行駆動源の動作中に作動する電子部品を内蔵したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ制御装置。
4. 前記ケースの底面は、前記ハウジングに対する取り付け面より前記軸を横切る一方の側へ延長された延長部を有し、
   該延長部と前記ハウジングの外面上部との間に、前記第１空間と、前記ハウジングよりも前記軸方向の一方側の第４空間と、を前記軸方向に連通させる第３空間を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のブレーキ制御装置。

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