JP5389900B2 - ブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法 - Google Patents

ブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法 Download PDF

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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、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ホイールシリンダ間に配置され、電動モータにより作動するピストンで液圧室にブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記スレーブシリンダの液圧室および前記ホイールシリンダ間の連通を制御するインバルブと、前記ホイールシリンダおよびリザーバ間の連通を制御するアウトバルブと、前記リザーバのブレーキ液を前記スレーブシリンダの液圧室に戻すポンプとを備えるブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法に関する。
かかるブレーキ装置は、下記特許文献1により公知である。
日本特開2008−174169号公報
ところで、スレーブシリンダのピストンが前進位置で機械的に固着した場合、あるいはピストンが前進位置にあるときにスレーブシリンダの電動モータが故障した場合、マスタシリンダの液圧室に連なるスレーブシリンダの液圧室の入力ポートが前進位置で固着したピストンで閉塞されるため、マスタシリンダとホイールシリンダとの連通がスレーブシリンダのピストンにより遮断され、スレーブシリンダの故障をマスタシリンダでバックアップできなくなる問題がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前進位置で移動不能になったスレーブシリンダのピストンの固着を簡単に解消することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、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、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ホイールシリンダ間に配置され、電動モータにより作動するピストンで液圧室にブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記スレーブシリンダの液圧室および前記ホイールシリンダ間の連通を制御するインバルブと、前記ホイールシリンダおよびリザーバ間の連通を制御するアウトバルブと、前記リザーバのブレーキ液を前記スレーブシリンダの液圧室に戻すポンプとを備えるブレーキ装置において、前記アウトバルブを開いて前記ホイールシリンダ内のブレーキ液を前記リザーバに排出する工程と、前記インバルブおよび前記アウトバルブの両方を閉じて前記ポンプを作動させる工程とを含むことを特徴とする、ブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法が提案される。
尚、実施の形態の後部ピストン38Aおよび前部ピストン38Bは本発明のピストンに対応し、実施の形態の後部液圧室39Aおよび前部液圧室39Bは本発明の液圧室に対応する。
本発明の特徴によれば、インバルブを開いてアウトバルブを閉じた状態でスレーブシリンダを作動させると、電動モータでピストンが前進して液圧室に発生したブレーキ液圧がホイールシリンダに供給されて車輪が制動される。この状態からインバルブを閉じてアウトバルブを開くと、ホイールシリンダのブレーキ液がリザーバに逃がされて制動力が減少し、逆にインバルブを開いてアウトバルブを閉じると、スレーブシリンダのブレーキ液がホイールシリンダに供給されて制動力が再び増加するため、ホイールシリンダの制動力を個別に制御することができる。
スレーブシリンダのピストンが前進位置で固着したとき、アウトバルブを開いてホイールシリンダのブレーキ液をリザーバに排出した後に、インバルブおよびアウトバルブの両方を閉じてポンプを作動させると、リザーバのブレーキ液がスレーブシリンダの液圧室に供給されるため、前進位置で固着したスレーブシリンダのピストンを後退位置に押し戻すことができる。このようにしてスレーブシリンダのピストンが後退位置に押し戻されると、仮に前記ピストンが前進不能であっても、マスタシリンダで発生したブレーキ液圧をスレーブシリンダの液圧室を経由してホイールシリンダに供給することができるので、スレーブシリンダの故障時のバックアップが可能になる。
図1は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図である。(第1の実施の形態) 図2はスレーブシリンダの拡大断面図である。(第1の実施の形態) 図3はスレーブシリンダのピストンの固着解消時の液圧回路図である。(第1の実施の形態) 図4は電源の失陥時あるいはスレーブシリンダの電動モータの故障時の液圧回路図である。(第1の実施の形態)
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
23 スレーブシリンダ
32 電動モータ
38A 後部ピストン(ピストン)
38B 前部ピストン(ピストン)
39A 後部液圧室(液圧室)
39B 前部液圧室(液圧室)
56 インバルブ
58 インバルブ
60 アウトバルブ
61 アウトバルブ
62 リザーバ
64 ポンプ
以下、図1〜図4に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態
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液圧室13A,13Bを備えており、一方の液圧室13Aは液路Pa,Pb,Pc,Pd,Pe(第1系統)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、他方の液圧室13Bは液路Qa,Qb,Qc,Qd,Qe(第2系統)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VSA(ビークル・スタビリティ・アシスト)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側に形成された液圧室30が液路Rbに連通する。
スレーブシリンダ23のアクチュエータ31は、電動モータ32と、そ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。
スレーブシリンダ23のシリンダ本体36の後部および前部に、それぞれリターンスプリング37A,37Bで後退方向に付勢された後部ピストン38Aおよび前部ピストン38Bが摺動自在に配置されており、後部ピストン38Aおよび前部ピストン38Bの前面にそれぞれ後部液圧室39Aおよび前部液圧室39Bが区画される。
後部液圧室39Aは後部入力ポート40Aを介して液路Pbに連通するとともに、後部出力ポート41Aを介して液路Pcに連通し、また前部液圧室39Bは前部入力ポート40Bを介して液路Qbに連通するとともに、前部出力ポート41Bを介して液路Qcに連通する。
しかして、図1において、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を介して後部および前部ピストン38A,38Bが前進し、液路Pb,Qbに連なる後部および前部入力ポート40A,40Bが閉塞された瞬間に後部および前部液圧室39A,39Bにブレーキ液圧を発生させ、そのブレーキ液圧を後部および前部出力ポート41A,41Bを介して液路Pc,Qcに出力することができる。
VSA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の第1系統を制御する第1ブレーキアクチュエータ51Aと、右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置18,19の第2系統を制御する第2ブレーキアクチュエータ51Bとに同じ構造のものが設けられる。
以下、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の第1系統の第1ブレーキアクチュエータ51Aについて説明する。
第1ブレーキアクチュエータ51Aは、上流側に位置するスレーブシリンダ23の後部出力ポート41Aに連なる液路Pcと、下流側に位置する左前輪および右後輪のホイールシリンダ16,17にそれぞれ連なる液路Pd,Peとの間に配置される。
第1ブレーキアクチュエータ51Aは左前輪および右後輪のホイールシリンダ16,17に対して共通の液路52および液路53を備えており、液路Pcおよび液路52間に配置された可変開度の常開型電磁弁よりなるレギュレータバルブ54と、このレギュレータバルブ54に対して並列に配置されて液路Pc側から液路52側へのブレーキ液の流通を許容するチェックバルブ55と、液路52および液路Pe間に配置された常開型電磁弁よりなるインバルブ56と、このインバルブ56に対して並列に配置されて液路Pe側から液路52側へのブレーキ液の流通を許容するチェックバルブ57と、液路52および液路Pd間に配置された常開型電磁弁よりなるインバルブ58と、このインバルブ58に対して並列に配置されて液路Pd側から液路52側へのブレーキ液の流通を許容するチェックバルブ59と、液路Peおよび液路53間に配置された常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ60と、液路Pdおよび液路53間に配置された常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ61と、液路53に接続されたリザーバ62と、液路53および液路52間に配置されて液路53側から液路52側へのブレーキ液の流通を許容するチェックバルブ63と、このチェックバルブ63および液路52間に配置されて液路53側から液路52側へブレーキ液を供給するポンプ64と、このポンプ64を駆動する電動モータ65と、チェックバルブ63およびポンプ64の中間位置と液路Pcとの間に配置された常閉型電磁弁よりなるサクションバルブ66とを備える。
尚、前記電動モータ65は、第1、第2ブレーキアクチュエータ51A,51Bのポンプ64,64に対して共用化されているが、各々のポンプ64,64に対して専用の電動モータ65,65を設けることも可能である。
マスタシリンダ11の一方の液圧室13Aから延びる液路Paにブレーキ液圧を検出する液圧センサSaが設けられ、VSA装置24の一方の入口側の液路Pcにスレーブシリンダ23が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサSbが設けられ、四輪のそれぞれに車輪速センサSc…が設けられる。
図2から明らかなように、後部液圧室39Aは、後部入力ポート40Aおよび後部サプライポート42Aを介して液路Pbに連通するとともに、後部出力ポート41Aを介して液路Pcに連通する。また前部液圧室39Bは、前部入力ポート40Bおよび前部第1サプライポート42Bを介して液路Qbに連通するとともに、前部出力ポート41Bを介して液路Qcに連通する。
後部ピストン38Aの前端には後部第1カップシールC1が前向き(前進時にシール機能を発揮するように)に設けられ、後部ピストン38Aの後端には後部第2カップシールC2が前向きに設けられる。前部ピストン38Bの前端には前部第1カップシールC3が前向きに設けられ、前部ピストン38Bの後端には前部第2カップシールC4が後向き(後進時にシール機能を発揮するように)に設けられる。更に、前部ピストン38Bの中間部に前向きの前部第3カップシールC5が設けられる。
後部ピストン38Aの中間部には後部第1、第2カップシールC1,C2に挟まれた後部リザーバ室38aが形成されており、この後部リザーバ室38aに後部サプライポート42Aが連通する。前部ピストン38Bの前部には前部第1、第3カップシールC3,C5に挟まれた前部第1リザーバ室38bが形成されており、この前部第1リザーバ室38bに前部第1サプライポート42Bが連通する。また前部ピストン38Bの後部には前部第2、第3カップシールC4,C5に挟まれた前部第2リザーバ室38cが形成されており、この前部第2リザーバ室38cに前部第2サプライポート43が連通する。前部第2サプライポート43は、液路Rcを介してマスタシリンダ11のリザーバ44に連通する(図1参照)。
後部液圧室39Aは前向きの後部第1カップシールC1と後向きの前部第2カップシールC4とに挟まれて液密が確保され、また後部リザーバ室38aからの後方への液漏れは前向きの後部第2カップシールC2により阻止される。前部液圧室39Bは前向きの前部第1カップシールC3により液密が確保され、また前部第1リザーバ室38bからの後方への液漏れは前向きの前部第3カップシールC5により阻止される。
マスタシリンダ11のリザーバ44に前部第2サプライポート43および液路Rcを介して連通する前部第2リザーバ室38cのブレーキ液は、一方向弁として機能する第2前部カップシールC4を介して後部液圧室39Aに流入可能であり、また一方向弁として機能する前部第3カップシールC5および前部第1カップシールC3を介して前部液圧室39Bに流入可能である。
スレーブシリンダ23の非作動時に後部ピストン38Aの後部第1カップシールC1は後部入力ポート40Aの直後方に位置しており、後部ピストン38Aが僅かに前進すると後部第1カップシールC1が後部入力ポート40Aを通過して後部液圧室39Aにブレーキ液圧が発生する。スレーブシリンダ23の非作動時に前部ピストン38Bの前部第1カップシールC3は前部入力ポート40Bの直後方に位置しており、前部ピストン38Bが僅かに前進すると前部第1カップシールC3が前部入力ポート40Bを通過して前部液圧室39Bにブレーキ液圧が発生する。
前記液圧センサSa,Sbおよび車輪速センサSc…からの信号が入力される図示せぬ電子制御ユニットは、遮断弁22A,22B、VSA装置24、反力許可弁25およびスレーブシリンダ23の作動を制御する。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
システムが正常に機能する正常時には、図1に示すように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の電動モータ32が作動して後部および前部ピストン38A,38Bが前進することで、後部および前部液圧室39A,39Bにブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧はVSA装置24の開弁したインバルブ56,56;58,58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。
スレーブシリンダ23の後部および前部ピストン38A,38Bが僅かに前進すると、液路Pb,Qbと後部および前部液圧室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の液圧室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。
このとき、液路Pcに設けた液圧センサSbが検出したブレーキ液圧が、液路Paに設けた液圧センサSaで検出したブレーキ液圧に応じた値になるようにスレーブシリンダ23の作動を制御することにより、運転者がブレーキペダル12に加える踏力に応じた制動力をホイールシリンダ16,17;20,21に発生させることができる。
次に、VSA装置24の作用を説明する。
運転者が制動を行うべくブレーキペダル12を踏んだときには、電動モータ65が作動を停止し、レギュレータバルブ54,54が消磁して開弁し、サクションバルブ66,66が消磁して閉弁し、インバルブ56,56;58,58が消磁して開弁し、アウトバルブ60,60;61,61が消磁して閉弁する。従って、作動中のスレーブシリンダ23の後部および前部出力ポート41A,41Bから出力されたブレーキ液圧は、レギュレータバルブ54,54から開弁状態にあるインバルブ56,56;58,58を経てホイールシリンダ16,17;20,21に供給され、四輪を制動することができる。
運転者がブレーキペダル12を踏んでいないときには、サクションバルブ66,66を励磁して開弁した状態で電動モータ65でポンプ64,64を駆動すると、スレーブシリンダ23側からサクションバルブ66,66を経て吸入されてポンプ64,64で加圧されたブレーキ液が、レギュレータバルブ54,54およびインバルブ56,56;58,58に供給される。従って、レギュレータバルブ54,54を励磁して開度を調整することで液路52,52のブレーキ液圧を調圧するとともに、そのブレーキ液圧を励磁により開弁したインバルブ56,56;58,58を介してホイールシリンダ16,17;20,21に選択的に供給することで、運転者がブレーキペダル12を踏んでいない状態でも、四輪の制動力を個別に制御することができる。
従って、第1、第2ブレーキアクチュエータ51A,51Bにより四輪の制動力を個別に制御し、旋回内輪の制動力を増加させて旋回性能を高めたり、旋回外輪の制動力を増加させて直進安定性能を高めたりすることができる。
また運転者がブレーキペダル12を踏んでの制動中に、例えば左前輪が低摩擦係数路を踏んでロック傾向になったことを車輪速センサSc…の出力に基づいて検出した場合には、第1ブレーキアクチュエータ51Aの一方のインバルブ58を励磁して閉弁するとともに、一方のアウトバルブ61を励磁して開弁することで、左前輪のホイールシリンダ16のブレーキ液圧をリザーバ62に逃がして所定の圧力まで減圧した後、アウトバルブ61を消磁して閉弁することで、左前輪のホイールシリンダ16のブレーキ液圧を保持する。その結果、左前輪のホイールシリンダ16のロック傾向が解消に向かうと、インバルブ58を消磁して開弁することで、スレーブシリンダ23の後部出力ポート41Aからのブレーキ液圧を左前輪のホイールシリンダ16に供給して所定の圧力まで増圧することで、制動力を増加させる。
この増圧によって左前輪が再びロック傾向になった場合には、前記減圧→保持→増圧を繰り返すことにより、左前輪のロックを抑制しながら制動距離を最小限に抑えるABS(アンチロック・ブレーキ・システム)制御を行うことができる。
以上、左前輪のホイールシリンダ16がロック傾向になったときのABS制御について説明したが、右後輪のホイールシリンダ17、右前輪のホイールシリンダ20、左後輪のホイールシリンダ21がロック傾向になったときのABS制御も同様にして行うことができる。
さて、スレーブシリンダ23の後部および前部ピストン38A,38Bが前進位置で機械的に固着した場合、あるいは後部および前部ピストン38A,38Bが前進位置にあるときにスレーブシリンダ23の電動モータ32が作動不能になった場合、スレーブシリンダ23の後部および前部入力ポート40A,40Bが後部および前部ピストン38A,38Bで閉塞されるため、マスタシリンダ11とホイールシリンダ16,17;20,21との連通が遮断され、スレーブシリンダ23の故障をマスタシリンダ11でバックアップできなくなる。
このような場合には、先ず、制動中のホイールシリンダ16,17;20,21とリザーバ62,62との間を遮断するアウトバルブ60,60;61,61を開弁することで、ホイールシリンダ16,17;20,21内のブレーキ液をリザーバ62,62に排出する。続いて、図3に示すように、インバルブ54,54;56,56およびアウトバルブ60,60;61,61を共に閉弁した状態で電動モータ65でポンプ64,64を駆動すると、リザーバ62,62に貯留されたブレーキ液がポンプ64,64で汲み上げられて液路52,52に排出される。
このとき、レギュレータバルブ54,54は開弁し、かつサクションバルブ66,66は閉弁しているため、ポンプ64,64が吐出するブレーキ液は開弁したレギュレータバルブ54,54を通過して閉弁したサクションバルブ66,66に阻止されることで、液路Pcおよび液路Qcを介してスレーブシリンダ23の後部および前部液圧室39A,39Bに供給される。その結果、スレーブシリンダ23の後部および前部液圧室39A,39Bの液圧が上昇し、前進位置に固着した後部および前部ピストン38A,38Bが後退位置に押し戻されて固着状態が解消される。
後部および前部ピストン38A,38Bの固着が機械的なものであれば、スレーブシリンダ23を再度作動させ、その結果正常に作動して再固着が発生しなければ、固着は解消したものと判断される。また後部および前部ピストン38A,38Bの固着が電動モータ32の故障によるものであれば、マスタシリンダ11が発生するブレーキ液圧でバックアップが行われる。このとき、後部および前部ピストン38A,38Bの後退によりスレーブシリンダ23の後部および前部入力ポート40A,40Bが開放されるため、マスタシリンダ11が発生したブレーキ液圧を後部および前部液圧室39A,39Bを経由してホイールシリンダ16,17;20,21に伝達することができる。
マスタシリンダ11によるバックアップは以下のようにして行われる。即ち、電源が失陥した場合には、図4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56,56;58,58は自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ60,60;61,61は自動的に閉弁する。また電源が失陥せずにスレーブシリンダ23の電動モータ32が故障した場合にも、前記各バルブを電源の失陥時と同様に制御する。この状態では、マスタシリンダ11の二つの液圧室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の後部および前部液圧室39A,39Bおよびインバルブ56,56;58,58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VSA装置24のポンプ64を利用してスレーブシリンダ23の後部および前部ピストン38A,38Bの固着を解消しているが、VSA装置24の代わりにABS装置のポンプを利用することも可能である。
また後部および前部ピストン38A,38Bの一方だけが固着した場合にも、同様の手法で固着を解消することができる。

Claims (2)

  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、
    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)および前記ホイールシリンダ(16,17,20,21)間に配置され、電動モータ(32)により作動するピストン(38A,38B)で液圧室(39A,39B)にブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダ(23)と、
    前記スレーブシリンダ(23)の液圧室(39A,39B)および前記ホイールシリンダ(16,17,20,21)間の連通を制御するインバルブ(56,58)と、
    前記ホイールシリンダ(16,17,20,21)およびリザーバ(62)間の連通を制御するアウトバルブ(60,61)と、
    前記リザーバ(62)のブレーキ液を前記スレーブシリンダ(23)の液圧室(39A,39B)に戻すポンプ(64)と、
    を備えるブレーキ装置において、
    前記インバルブ(56,58)および前記アウトバルブ(60,61)の両方を閉じて前記ポンプ(64)を作動させる工程
    を含むことを特徴とする、ブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法。
  2. 前記アウトバルブ(60,61)を開いて前記ホイールシリンダ(16,17,20,21)内のブレーキ液を前記リザーバ(62)に排出する工程を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のブレーキ装置におけるスレーブシリンダの固着解消方法。
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