ところで、上記構成の車両用液圧ブレーキ装置によれば、電動式液圧源の作動時に電動ポンプによって加圧された作動液は、開放制御された第1制御弁を経て反力液室側に流れる一方で、開放制御された第2制御弁を経て駆動液室側に流れる。この場合、電動式液圧源から第1連通経路を通じて反力液室側に必要以上の作動液が流れると余分な作動液がリザーバに排出されることになり、その結果、電動式液圧源で消費されるエネルギーが増大する。
そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の1つは、車両用液圧ブレーキ装置において、電動式液圧源での消費エネルギーの低減を図るのに有効な技術を提供することである。
この目的を達成するために、本発明に係る車両用液圧ブレーキ装置は、作動液の液圧を利用して車輪に制動力を付与するべく車両に搭載される装置であって、マスタシリンダ、リザーバ、電動式液圧源、第1制御弁、第2制御弁、第3制御弁、第4制御弁、制御部及び流量制御機構を含む。マスタシリンダは、マスタシリンダボディ内に、車輪に制動力を付与するマスタピストンを作動液の液圧によって駆動するための駆動液室と、ブレーキペダルのブレーキ操作に応じた反力を作動液の液圧によって生成するめの反力液室と、を有する。リザーバは作動液を貯留する機能を果たす。電動式液圧源は、ブレーキペダルのブレーキ操作に伴って作動しリザーバに貯留されている作動液を電動ポンプによって加圧して吐出する。第1制御弁は、電動式液圧源と反力液室とを接続する第1供給経路に開閉制御可能に設けられる。第2制御弁は、電動式液圧源と駆動液室とを接続する第2供給経路に開閉制御可能に設けられる。第3制御弁は、リザーバと反力液室とを接続する第1排出経路に開閉制御可能に設けられる。第4制御弁は、リザーバと駆動液室とを接続する第2排出経路に開閉制御可能に設けられる。2つの供給経路及び2つの排出経路のそれぞれに別の制御弁を追加することも可能である。制御部は、ブレーキペダルのブレーキ操作に応じて電動式液圧源、第1制御弁、第2制御弁、第3制御弁及び第4制御弁のそれぞれを制御する機能を果たす。
流量制御機構は、電動式液圧源から第1供給経路を通じて反力液室側に供給される作動液の流量を制御する機能を果たす。この流量制御機構によれば、電動式液圧源から反力液室側に適正流量の作動液を供給することができる。その結果、リザーバに排出される余分な作動液の液量を抑えることによって電動ポンプの必要吐出量(ポンプ回転数)を減らすことができ、以って電動式液圧源での消費エネルギーの低減を図ることが可能になる。また、電動式液圧源から反力液室側に排出される余分な作動液を駆動液室側に振り分けることによって、駆動液室の液圧の応答性を向上させることが可能になる。
上記構成の車両用液圧ブレーキ装置では、流量制御機構は第1制御弁の流路径が第2制御弁の流路径を下回る構造において、制御部が所定の流量制御モードを実行することによって構成されるのが好ましい。制御部は、流量制御モードにおいて第2制御弁を開放制御し、反力液室の液圧に基づいて第3制御弁の弁開度を可変制御し、且つ駆動液室の液圧に基づいて第4制御弁の弁開度を可変制御した状態で、更に少なくとも駆動液室の液圧に基づいて第1制御弁の弁開度を可変制御する。この場合、第1制御弁を第2制御弁に比べて小径化する小径化構造を採用することによって電動式液圧源から反力液室側に供給される作動液の流量を抑えることができる。一方で、この小径化構造のみでは電動式液圧源から反力液室側に供給される作動液の流量を抑えきれない場合には、更に制御部による流量制御モードとの組み合わせによって流量抑制効果を強化することが可能になる。
上記構成の流量制御機構では、制御部は、第1制御弁の弁開度の可変制御について、駆動液室の液圧と反力液室の液圧との差圧に基づいて当該差圧が大きくなるにしたがって第1制御弁の弁開度を絞り方向に制御するのが好ましい。これにより、駆動液室の液圧と反力液室の液圧との差圧が大きくなるにしたがって第1制御弁の弁開度を絞り方向に制御することで、差圧が大きい場合に電動式液圧源から反力液室側に流入し易い作動液の流れを抑制することができる。一方で、駆動液室の液圧と反力液室の液圧との差圧が小さくなるにしたがって第1制御弁の弁開度を絞り解除方向に制御することで必要な作動液を電動式液圧源から反力液室側に流入させることができる。その結果、電動式液圧源から反力液室側に供給される作動液の流量を木目細かく制御することが可能になる。
上記構成の流量制御機構では、制御部は、反力液室の液圧が目標液圧を下回った場合にのみ、目標液圧に基づくフィードバック制御によって第1制御弁の弁開度を絞り解除方向に制御するのが好ましい。これにより、反力液室に必要な作動液の液量を確保することができる。
以上のように、本発明によれば、車両用液圧ブレーキ装置において、電動式液圧源での消費エネルギーの低減を図ることが可能になった。
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態の車両用液圧ブレーキ装置(以下、単に「ブレーキ装置」ともいう)100が概略的に示されている。このブレーキ装置100は、作動液の液圧を利用して車輪に制動力を付与するべく車両に搭載されるものであり、ブレーキペダル10、マスタシリンダ20、車輪に割り当てられた4つのホイールシリンダFL,FR,RL,RR、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ30、液圧制御回路40及びブレーキECU50を主体に構成されている。
ブレーキペダル10は、運転者のブレーキ操作(踏込操作)にかかるブレーキ操作部材であり、このブレーキペダル10のブレーキ操作に基づいてマスタシリンダ20が作動する。マスタシリンダ20は、第1シリンダボディ21及び第2シリンダボディ22からなるマスタシリンダボディを備え、このマスタシリンダボディ内に複数の構成要素を有する。このマスタシリンダボディが本発明の「マスタシリンダ」に相当する。具体的には、マスタシリンダ20の第1シリンダボディ21はシリンダ内孔21aを有する長尺筒状に構成されており、このシリンダ内孔21aに組付けられた入力ピストン23がブレーキペダル10のブレーキ操作によって押圧されて第1方向D1に駆動するように構成されている。ブレーキペダル10の操作量(以下、「作動量」ともいう)は、ストロークセンサS1及び踏力センサS2の双方によって検出され、これらストロークセンサS1及び踏力センサS2の検出信号がブレーキECU50に伝送される。ブレーキペダル10に代えて、ブレーキレバー等のブレーキ操作部材を採用することもできる。
第1シリンダボディ21のシリンダ内孔21aには、入力ピストン23によって区画された反力液室(「反力室」ともいう)C1が設けられている。この反力液室C1は、作動液(「ブレーキ液」ともいう)が貯留されるマスタリザーバRmと液圧制御回路40とにそれぞれ接続されており、これら各接続先との間で作動液が流通可能になっている。この反力液室C1は、ブレーキペダル10のブレーキ操作に応じた反力を作動液の液圧によって生成する機能を果たす。この反力液室C1が本発明の「反力液室」に相当する。入力ピストン23は、第1シリンダボディ21のシリンダ内孔21aから第2シリンダボディ22のシリンダ内孔22aに突出する小径部23aを備えている。
マスタシリンダ20は、第1シリンダボディ21に同軸的に連接する第2シリンダボディ22を備えている。この第2シリンダボディ22は、シリンダ内孔22aを有する長尺筒状に構成されており、シリンダ内孔22aに一対のマスタピストン24,25及び一対のスプリング26,27が組み付けられている。この場合、マスタシリンダ20のシリンダ軸方向に入力ピストン23側から順に、第1マスタピストン24及び第2マスタピストン25が配置されており、スプリング26が第1マスタピストン24を第2方向D2に弾性付勢し、スプリング27が第2マスタピストン25を第2方向D2に弾性付勢している。また第2シリンダボディ22のシリンダ内孔22aは、マスタリザーバRm、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ30及び液圧制御回路40のそれぞれに接続されており、これら各接続先との間で作動液が流通可能になっている。
第2シリンダボディ22のシリンダ内孔22aには、駆動液室(「サーボ室」ともいう)C2、圧力室C3及び圧力室C4が設けられている。駆動液室C2は、入力ピストン23の小径部23aと第1マスタピストン24とによって区画されている。入力ピストン23の小径部23aは、シリンダ軸方向の駆動によって第1マスタピストン24に対して係合及び離脱が可能であり、図1に示す初期位置(「復帰位置」ともいう)にある場合にはマスタシリンダ20のシリンダ軸方向に関し第1マスタピストン24から所定の離間距離Lを隔てて配置される。第1マスタピストン24は、入力ピストン23の小径部23aの第1方向D1の押圧力によって或いは駆動液室C2の作動液の液圧によって、スプリング26の第2方向D2の弾性付勢力に抗して駆動される。この駆動液室C2が本発明の「駆動液室」に相当する。圧力室C3は、第1マスタピストン24と第2マスタピストン25とによって区画されている。圧力室C4は、第2マスタピストン25を挟んで圧力室C3の反対側に形成されている。第2マスタピストン25は、スプリング26の第1方向D1の弾性付勢力によって或いは圧力室C3の作動液の液圧によって、スプリング27の第2方向D2の弾性付勢力に抗して駆動される。
上記の反力液室C1及び駆動液室C2はそれぞれ、液圧制御回路40に接続されている。一方で、上記の圧力室C3及び圧力室C4はそれぞれ、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ30に接続されている。反力液室C1及び各圧力室C3,C4は、ピストン23,24,25が図1の初期位置にあるときにマスタリザーバRmに連通する。一方で、反力液室C1及び各圧力室C3,C4は、ピストン23,24,25が図1の初期位置から第1方向D1に移動したとき、マスタリザーバRmとの連通が遮断される。
第1マスタピストン24が第1方向D1に移動したときに圧力室C3の液圧が上昇し、また第2マスタピストン25が第1方向D1に移動したときに圧力室C4の液圧が上昇する。この場合、圧力室C3の液圧及び圧力室C4の液圧は、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ30を介してホイールシリンダFL,FR,RL,RRのそれぞれに伝達されて車輪に制動力が付与される。この場合、特に駆動液室C2は、車輪に制動力を付与するマスタピストン24,25を作動液の液圧によって駆動する機能を果たす。
なお、マスタシリンダ20の構成のうち上述した以外の構成については、特開2012−20707号公報の図1に記載されている車両用液圧ブレーキ装置のマスタシリンダが参照される。また、ホイールシリンダFL,FR,RL,RRの構成や、当該ホイールシリンダを駆動するためのブレーキ液圧制御用アクチュエータ30の構成については、特開2012−20707号公報の図1に記載されているホイールシリンダ及びブレーキ液圧制御用アクチュエータ構成が参照される。
図1及び図2に示すように、液圧制御回路40には、大気圧リザーバRa、電動式液圧源41、吸入路42、吐出路43、第1供給経路44、第1排出経路45、第2供給経路46、第2排出経路47、循環路48、複数の弁(バルブ)V1〜V7及び圧力センサS3,S4が含まれている。
大気圧リザーバRaは、作動液を貯留する機能を果たす。電動式液圧源41は、その作動状態で電動モータMによって駆動される電動ポンプPを備え、この電動ポンプPは大気圧リザーバRaに貯留されている作動液(ブレーキ液)を吸入路42から吸入して加圧して吐出路43に吐出する。この電動式液圧源41として、電動ポンプPに加えてアキュムレータ等の蓄圧手段を用いることもできる。ここでいう電動式液圧源41及び大気圧リザーバRaがそれぞれ本発明の「電動式液圧源」及び「リザーバ」に相当する。
第1供給経路44は、吐出路43に連通しており電動式液圧源41と反力液室C1とを接続する経路である。特にこの第1供給経路44では、後述の第1制御弁V1を挟んでその両側の経路間に差圧が生じるように経路断面積が設定されている。具体的には、第1供給経路44のうち第1制御弁V1よりも反力液室C1側の経路断面積が第1制御弁V1よりも電動式液圧源41側の経路断面積を下回るように構成されている。第1排出経路45は、第1供給経路44上の接続部X1と循環路48とを接続することによって大気圧リザーバRaと反力液室C1とを接続する経路である。一方で、第2供給経路46は、吐出路43に連通しており電動式液圧源41と駆動液室C2とを接続するための経路である。第2排出経路47は、第2供給経路46上の接続部X2と循環路48とを接続することによって大気圧リザーバRaと駆動液室C2とを接続する経路である。循環路48は、第1排出経路45及び第2排出経路47を大気圧リザーバRaに接続するための経路である。
圧力センサS3は、第1供給経路44の圧力(作動液の液圧)を検出するセンサであり、その検出情報がブレーキECU50に伝送される。圧力センサS4は、第2供給経路46の圧力(作動液の液圧)を検出するセンサであり、その検出情報がブレーキECU50に伝送される。
第1制御弁V1は、常開型で電磁式の制御弁(「デューティ(ソレノイド)弁」ともいう)であり第1供給経路44のうち接続部X1よりも上流側(吐出路43側)に弁開度を可変制御可能に設けられている。第2制御弁V2は、常開型で電磁式の開閉弁(オン・オフ弁(二位置電磁弁))であり第2供給経路46のうち接続部X2よりも上流側(吐出路43側)に開閉制御可能に設けられている。これら第1制御弁V1及び第2制御弁V2がそれぞれ、本発明の「第1制御弁」及び「第2制御弁」に相当する。メイン逆止弁V3は、電動式液圧源41の吐出路43に設けられており、電動式液圧源41側への作動液の流れを規制する機能を果たす。第1逆止弁V4は、第1供給経路44において第1制御弁V1に対して並列に配置されており、下流側(接続部X1側)への作動液の流れを規制する機能を果たす。第2逆止弁V5は、第2供給経路46において第1制御弁V2に対して並列に配置されており、下流側(接続部X2側)への作動液の流れを規制する機能を果たす。
第3制御弁V6は、常閉型で電磁式のリニア制御弁であり第1排出経路45に弁開度を可変制御可能に設けられている。この第3制御弁V6は、電動式液圧源41から第1供給経路44を通じて反力液室C1に供給される作動液の液圧をブレーキペダル10の操作量に応じて制御する機能を果たす。即ち、反力液室C1の液圧(圧力センサS3の検出値)が、ブレーキペダル10の操作量に応じた目標値になるように第3制御弁V6の弁開度が可変制御される。第4制御弁V7は、常閉型で電磁式のリニア制御弁であり第2排出経路47に弁開度を可変制御可能に設けられている。この第4制御弁V7は、電動式液圧源41から第2供給経路46を通じて駆動液室C2に供給される作動液の液圧をブレーキペダル10の操作量に応じて制御する機能を果たす。即ち、駆動液室C2の液圧(圧力センサS4の検出値)がブレーキペダル10の操作量に応じた目標値になるように第4制御弁V7の弁開度が可変制御される。この場合、典型的には駆動液室C2の液圧の目標値が反力液室C1の液圧の目標値を上回るように設定される。ここでいう第3制御弁V6及び第4制御弁V7がそれぞれ、本発明の「第3制御弁」及び「第4制御弁」に相当する。
上記構成のブレーキ装置100では、ブレーキECU50は、ブレーキペダル10のブレーキ操作に応じて、具体的には各センサS1〜S4からの検出情報に基づいて、液圧制御回路40の電動式液圧源41、第1制御弁V1、第2制御弁V2、第3制御弁V6、第4制御弁V7のそれぞれの動作を制御する。このブレーキECU50が本発明の「制御部」に相当する。
以下に、電気系統が正常である場合、典型的には液圧制御回路40の電気機器類やブレーキECU50が故障していない場合と、電気系統が異常である場合、典型的には電気系統の失陥によって液圧制御回路40の電気機器類やブレーキECU50が故障した場合のそれぞれについて、液圧制御回路40の動作を図3〜図6を参照しつつ説明する。これらの図面のうち特に図3及び図5において作動液の液圧が常時に作用している経路を太実線で示している。
電気系統が正常である場合、ブレーキECU50は、ブレーキペダル10のブレーキ操作を検出することによって電動式液圧源41を作動させる。即ち、電動式液圧源41がブレーキペダル10のブレーキ操作に伴って作動し大気圧リザーバRaに貯留されている作動液を電動ポンプPによって加圧して吐出する。本実施の形態では、ブレーキECU50が通常時に図3に示す流量時制御モードを実行することを特徴としている。この流量制御モードでは、ブレーキECU50は、第2制御弁V2を開放し、反力液室C1の液圧(実質的には圧力センサS3の検出情報)に基づいて第3制御弁V6の弁開度を可変制御し、且つ駆動液室C2の液圧(実質的には圧力センサS4の検出情報)に基づいて第4制御弁V7の弁開度を可変制御した状態で、更に反力液室C1の液圧と駆動液室C2の液圧との差圧に基づいて第1制御弁V1の弁開度を可変制御する。この流量制御モード時の具体的な制御態様については図4が参照される。なお、この図4では説明を容易にするために、便宜上、駆動液室C2の液圧P2を一定として示している。
図4に示す制御態様によれば、反力液室C1の液圧P1と駆動液室C2の液圧P2(≧P1)との差圧ΔPの経時変化に応じて第1制御弁V1に対する指示電流を変化させる。この場合、差圧ΔPが大きくなるにしたがって第1制御弁V1の弁開度が絞り方向に制御される。これにより、差圧ΔPが大きい場合に電動式液圧源41から反力液室C1側に流入し易い作動液の流れを抑制することができる。一方で、差圧ΔPが小さくなるにしたがって第1制御弁V1の弁開度が絞り解除方向に制御される。これにより、差圧ΔPが小さい場合には必要な作動液を電動式液圧源41から反力液室C1側に流入させることができる。その結果、電動式液圧源41から反力液室C1側に供給される作動液の流量を木目細かく制御することが可能になる。
この制御では、以下の4つのロジックを組み合わせることによって第1制御弁V1に対する指示電流を決定するのが好ましい。第1のロジックによれば、液圧P2の目標値から液圧P1の目標値を差し引いた値を目標差圧とすることができる。第2のロジックによれば、液圧P1の目標値から実際に検出された液圧を差し引いた偏差が生じる場合、即ち反力液室C1の液圧が目標液圧を下回った場合にのみ、反力液室C1の液圧(作動液の液量)が足りないと判定し、この目標液圧に基づくフィードバック制御によって第1制御弁V1の弁開度を絞り解除方向に制御することができる。この第2のロジックにおいて、反力液室C1の液圧が例えば図4中の曲線Aのように変動する場合、反力液室C1の液圧が足りないタイミング(時点t1から時点t2までの期間、及び時間t3から時点t4まので期間)において第1制御弁V1の指示電流が例えば図4中の曲線Bのように補正される。これにより、反力液室C1に必要な作動液の液量を確保することができる。第3のロジックによれば、電動モータPの回転数が予め所定回転数まで増えることが予測される場合、第1制御弁V1の弁開度を所定回転数に応じて絞り方向に制御することができる。第4のロジックによれば、外乱によって電動モータPの回転数が変動した場合、第1制御弁V1の弁開度を変動した回転数に応じて絞り方向に制御することができる。なお、必要に応じて第1のロジックのみを用いる形態を採用することもできる。
上述のように、本実施の形態では、ブレーキECU50が上記の流量制御モードを実行することによって、電動式液圧源41から第1供給経路44を通じて反力液室C1側に供給される作動液の流量が制御される。即ち、この場合のブレーキECU50は、反力液室C1側に供給される作動液の流量を制御するための機構(流量制御機構)を構成している。この流量制御機構によれば、電動式液圧源41から反力液室C1側に適正流量の作動液を供給することができる。その結果、大気圧リザーバRaに排出される余分な作動液の液量を抑えることによって電動ポンプPの必要吐出量(ポンプ回転数)を減らすことができ、以って電動式液圧源41での消費エネルギーの低減を図ることが可能になる。また、電動式液圧源41から反力液室C1側に排出される余分な作動液を駆動液室C2側に振り分けることによって、駆動液室C2の液圧の応答性を向上させることが可能になる。この場合、電動ポンプPの回転数変動によって生じる駆動液室C2(第2供給経路46)の液圧変動の影響が反力液室C1(第1供給経路44)に及び難くなり、ブレーキペダル10に作用する反力の変動を緩和することができる。
上記の流量制御機構は、第1制御弁V1の流路径が第2制御弁V2の流路径を下回るように小径化された小径化構造を含むのが好ましい。即ち、この流量制御機構では、第1制御弁V1の小径化構造とブレーキECU50による流量制御モードとを組み合わせることができる。第1制御弁V1の小径化構造によれば、電動式液圧源41から反力液室C1側に供給される作動液の流量を抑えることができる。一方で、この小径化構造のみでは電動式液圧源41から反力液室C1側に供給される作動液の流量を抑えきれない場合には、更にブレーキECU50による流量制御モードとの組み合わせによって流量抑制効果を強化することが可能になる。
図5に示すように、電気系統が異常である場合、典型的には電気系統の失陥によって液圧制御回路40の電気機器類やブレーキECU50が故障した場合、各制御弁への指示信号が出力されなくなることによって、第1制御弁V1及び第2制御弁V2がいずれも開状態になり、且つ第3制御弁V6及び第4制御弁V7がいずれも閉状態になる。その結果、メイン逆止弁V3によって第1供給経路44及び第2供給経路46から吐出路43に向かう作動液の流れが規制された状態で、反力液室C1は第1供給経路44及び第2供給経路46を通じて駆動液室C2と連通する。従って、電気系統が異常である場合には、ブレーキペダル10の操作量に応じて、反力液室C1内の作動液が第1供給経路44及び第2供給経路46を通じて駆動液室C2に遅れなく供給されて、第1マスタピストン24及び第2マスタピストン25が無効ストロークなく作動する。このため、マスタシリンダ20が適正に作動して所望の制動力を発生させることが可能になる。
なお、上記した実施形態において、通常のブレーキ作動時に回生制動が要求される場合、ブレーキECU50は、第2制御弁V2を閉止する制御によって電動式液圧源41から第2供給経路46を通じて駆動液室C2へ作動液が供給されるのを阻止する。この場合には、回生制動装置(図示省略)にて制動力が得られ、マスタシリンダ20にてブレーキ操作に応じた反力は得られるものの制動力が得られない状態に設定することが可能である。これにより、高い回生効率を確保したブレーキ作動を得ることが可能である。
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
上記の実施形態では、ブレーキECU50が駆動液室C2の液圧と反力液C1室の液圧との差圧に基づいて第1制御弁V1の弁開度を可変制御する場合について記載したが、本発明では、少なくとも駆動液室C2の液圧に基づいて第1制御弁V1の弁開度を可変制御する形態を広く採用することができる。例えば、駆動液室の液圧のみに基づいて第1制御弁V1の弁開度を可変制御する形態や、駆動液室C2の液圧と反力液室C1の液圧との双方(双方の差圧以外の情報)に基づいて第1制御弁V1の弁開度を可変制御する形態を採用することもできる。
また、上記の実施形態では、反力液室C1側に供給される作動液の流量を制御するための流量制御機構を、第1制御弁V1の小径化構造とブレーキECU50による流量制御モードとを組み合わせることよって実現する場合について記載したが、本発明では第1制御弁V1の小径化構造のみによって、例えば第1制御弁V1及び第2制御弁V1のそれぞれの流路径を適正に選択することによって、反力液室C1側に供給される作動液について所望の流量制御性能を達成することもできる。
また、上記の実施形態では、液圧制御回路40の構成要素に、1つの電動式液圧源41と、4つの制御弁V1,V2,V6,V7が含まれる場合について記載したが、本発明では電動式液圧源や制御弁の数や配置は、必要に応じて適宜に変更可能である。