JPH10152028A - ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コスト面での問題と搭載性を向上するために、
現在市販されているすべての車両に搭載可能な、フェイ
ルセーフ面も含め、安価な自動ブレーキシステムを提供
する。 【解決手段】大部分の車両が具備するブレーキペダル１
１・倍力装置１２間を結ぶロッド１６あるいは、ロッド
エンド２０に、伸縮可能なリニアアクチュエータを設
け、コントローラ１からの指令により、運転者の手，足
の動きが無いときにも、リニアアクチュエータを伸長さ
せ自動的にブレーキをかける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブレーキシステムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ブレーキアクチュエータに対しては、各
輪のブレーキ油圧を直接制御する方法が紹介されてい
る。例えばSAE TECHNICAL PAPER SERIES 960991 では、
電気駆動の油圧モータにより作られた、高油圧をアキュ
ムレータに蓄え、これを油圧源として各輪へのブレーキ
油圧を直接制御する方法が紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の油圧モ
ータを用いた従来技術では、アキュムレータ，高油圧発
生用のモータ、さらには多数のバルブを必要とし、通常
の車両に比べ大幅なコストアップとなる。また、システ
ムも大型化し、油圧の配管の都合上、多車種への展開な
ど汎用性も低く、アフターマーケットにおける、いわゆ
るあと付けなどは不可能に近い。

【０００４】本発明の目的は、このようなコスト面での
問題と搭載性を向上するために、現在市販されているす
べての車両に搭載可能な、フェイルセーフ面も含め、安
価なシステムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】現在市販される車の大部
分のブレーキは油圧式で、ブレーキペダルに接続された
ロッドをテコの原理を用いて押し、ロッドにつながった
マスタシリンダのピストンを押すことにより各輪への油
圧を発生させている。このロッドの押す力を増強するた
めにエンジンがスロットルを閉じた状態で発生する負圧
を用いた負圧倍力装置や、油圧を用いた油圧倍力装置を
用いて運転者の踏力軽減を行う。ほとんどの車の場合、
ブレーキペダルとこれらの倍力装置の間は、１０cm弱の
ロッド部分がある。本発明では、このロッド部分に伸縮
可能なアクチュエータを挿入するので、大部分の車両に
搭載可能である。アクチュエータは、伸縮の制御が行わ
れる。アクチュエータが基準の位置より伸びると、車体
側に固定されたブレーキペダルストッパーとの反力でロ
ッドを前進させ、運転者のペダル操作に関わらず、マス
タシリンダのピストンを押すことができブレーキを稼働
させることができる。

【０００６】また、上述の倍力装置の上流側でアクチュ
エータ力を作用させることができるので、倍力装置の助
けを借りることができ、アクチュエータ自体の小型化，
低価格化に結びつけることができる。

【０００７】また、空圧シリンダ，油圧シリンダなどを
アクチュエータとして用いると、空圧源，油圧源をアク
チュエータ本体と離れた場所に設置することができ、車
室内の省スペース化を図ることができる。

【０００８】また、油圧発生源に電気モータとボールね
じなどで駆動されるピストンとシリンダを用いた場合、
モータ電流を制御することにより、モータトルクが決定
され、ピストン推力が決定され、シリンダ内の油圧が決
定できる。この油圧を用いて、上述の油圧アクチュエー
タを駆動すると油圧に比例した力が発生する。通常、ブ
レーキは運転者の踏力により車体の減速度を制御できる
が、本発明を用いると電気モータの電流を制御すること
により車体減速度を制御できることになる。

【０００９】また、油圧発生用のシリンダの断面積をア
クチュエータである油圧ピストンの断面積よりも小さく
すると、パスカルの原理より、ロッドを直接押す力に対
して、小さい力で油圧発生用のシリンダのピストンを駆
動することができる。

【００１０】また、空圧発生源にエンジン負圧を用いる
と、動力源を新たに設けることなく、システムが構成で
きる。

【００１１】また、ブレーキペダルが上述のストッパに
接触している状態で、かつアクチュエータが最短となっ
た状態でマスタシリンダに油圧が発生しない釣り合い位
置となっているようにリニアアクチュエータの最短長が
決定されているので、もし何らかの理由でシステムが稼
働しないときでも、運転者の踏力は（アクチュエータ部
がそれ以上縮まず、ロッドとして働くため）マスタシリ
ンダまで伝えられ、通常のブレーキの機能を失うもので
はない。

【００１２】また、リニアアクチュエータに長さ調整機
構があるため、複数の車両に無理なく装着できる。

【００１３】また、アクチュエータにロッドエンド機構
を持たせるように構成されているので、通常のロッドエ
ンドと交換するだけで、本システムを実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１から図７を
用いて説明する。

【００１５】図１は本発明の第一実施例の全体構成を示
す説明図である。

【００１６】図２は運転者がブレーキを踏んでいない状
態で、本発明の第一実施例のシステムが稼働している状
態を示す説明図である。

【００１７】図３は本発明のシステムが稼働していない
状態で、運転者がブレーキを踏んでいる状態を示す説明
図である。

【００１８】図４は本発明のシステムが稼働している状
態で、さらに運転者がブレーキを踏んでいる状態を示す
説明図である。

【００１９】図５は空圧シリンダを用いた、本発明の第
２の実施例の構成を示す説明図である。

【００２０】図６は電気式リニアアクチュエータを用い
た、本発明の第３の実施例の構成を示す説明図である。

【００２１】図７は従来のブレーキペダルとロッドを接
続するロッドエンドと本発明のロッドエンド機能付きの
アクチュエータの比較を示す説明図である。

【００２２】まず図１を用いて、本発明の第一実施例の
全体構成を説明する。

【００２３】車両に搭載される通常のブレーキシステム
は、車体側に固定されたペダルの支点１７により支持さ
れたブレーキペダル１１と真空倍力装置１２，マスタシ
リンダ１３で構成されている。ブレーキペダル１１は、
運転者により踏み込まれ、ロッドエンド２０を経由し、
その動きは、真空倍力装置１２を経て、ロッド１６によ
りマスタシリンダ１３に伝えられる。真空倍力装置１２
は、ダイアフラム121により分け隔てられている。この
うち左側の部分には、エンジン（図示せず）がスロット
ルオフ時に発生する負圧等で引かれている。ロッド１６
には、空気導入バルブ１２２が着いており、ロッド１６
が変位（図では左側）すると大気が導入され、左右の部
屋の差圧によりロッド１６に力が加わる。運転者のブレ
ーキ踏力と、真空倍力装置の合力により、マスタシリン
ダ１３はリザーバタンク（図示せず）より供給されたブ
レーキオイルを右前輪・左後輪用ピストン１４と右後輪
・左前輪用ピストン１５で加圧し、各輪のブレーキキャ
リパー（図示せず）に送る。

【００２４】本発明の第一実施例では、ロッド１６とロ
ッドエンド２０の間の車室内に油圧シリンダ８が装備さ
れている。油圧シリンダ８は、車体側に固定されている
のではなく、ロッド１６とロッドエンド２０と共に前後
に移動することができる。この移動を可能とするため、
油圧配管７のうち、油圧シリンダ８に近い部分は、フレ
キシブルである必要がある。

【００２５】油圧シリンダ８には、油圧配管７を通じて
油圧が作用されピストン９が変位することができる。こ
の油圧は、コントローラ１により制御されたモータ２が
ボールねじ３により駆動した、中にねじ溝を切られた可
動部材４により油圧シリンダ６のピストン５を押すこと
により発生するものである。２から６までのおのおのの
機器は、ベース０に設置されており、車室内あるいは、
エンジンルームに設置することもできる。

【００２６】今、油圧シリンダ８のピストン９の断面積
をＳａ、油圧シリンダ６のピストン５の断面積をＳｂ
（＜Ｓａ）とすると、ボールねじ３で駆動するのに必要
な力は、Ｓｂ／Ｓａに低減される。このため、モータ２
は油圧シリンダ８にかわり直接ロッドを押す場合に比べ
て小型化できる。

【００２７】また、油圧シリンダ８は、真空倍力装置１
２の上流側に設置されているため、直接ピストン１５を
押す場合に対して（各輪に送る油圧を２から６で作る場
合に比べて）大幅に小さな力で済む。

【００２８】モータ２がボールねじ３を用いてピストン
５を押す力は、モータ２が発生するトルクで制御でき
る。すなわち、油圧シリンダ８が発生するマスタシリン
ダ１３のピストン１５を押す力は、モータ２が発生する
トルクで制御することができる。通常、運転者は減速度
を制御するためにブレーキ踏力、すなわちロッド１６を
押す力で制御していることを考えると、モータ２が発生
するトルクを制御することにより、車両の減速度を制御
できることになる。

【００２９】また、図１はシステムが稼働していず、さ
らに運転者がブレーキを踏んでいない状態を示す図でも
ある。モータ２にトルクは働かず、油圧シリンダ８に油
圧は働かない。このとき、ピストン９は、マスタシリン
ダ内のリターンスプリング１９１，１９２により押し戻
され、油圧シリンダ８の壁に押し付けられることにな
る。このときマスタシリンダ１３内部にブレーキ油圧が
発生しない釣合いの位置になるように、油圧シリンダ８
の全長は、決定されている。

【００３０】図２は、運転者がブレーキを踏んでいない
状態で、本発明のシステムが稼働している状態を示す図
である。モータ２は、コントローラ１の指令によりトル
クＴｍを発生する。ボールねじ３は回転し、中にねじ溝
を切られた可動部材４が油圧シリンダ６のピストン５と
共にＦｂの力で前進し、油圧シリンダ６，油圧配管７及
び、油圧シリンダ８内に油圧Ｐｂ（＝Ｆｂ／Ｓｂ）を発
生する。油圧シリンダ８は、力Ｆａ（＝ＰｂＳａ＝Ｆｂ
Ｓａ／Ｓｂ）で伸びようとする。ここでブレーキペダル
１１は、車体側に固定されたストッパー１８により図２
では右側には変位できず固定状態となる。このため、油
圧シリンダ８のピストン９は、前進（図２では左側）
し、ロッド１６を押すことにより、真空倍力装置１２を
稼働させ、マスタシリンダ１３にブレーキ油圧を発生す
る。

【００３１】図３は、本発明のシステムが稼働していな
い状態で、運転者がブレーキを踏んでいる状態を示す図
である。図１の状態から運転者は踏力を加えていくので
あるが、この場合モータ２にトルクは働かず、油圧シリ
ンダ８に油圧は働かない。このとき、ピストン９は、マ
スタシリンダ内のリターンスプリング１９１，１９２に
より押し戻され、油圧シリンダ８の壁に押し付けられて
いる。ロッド１６と油圧シリンダ８は、剛につながり、
一つの剛体（ロッド）となって働く。このとき油圧配管
７は、フレキシブルであるので、拘束力を与えることは
無い。運転者がブレーキペダル１１を踏むと、油圧シリ
ンダ８とロッド１６は一体となって前方に移動し、真空
倍力装置１２を稼働させマスタシリンダ１３内にブレー
キ油圧が発生する。すなわち、通常のブレーキと何等変
わらず、運転者は自由にブレーキをかけることができ
る。

【００３２】もし、モータが故障したり、油漏れを起こ
したときにも同様に、運転者は自由にブレーキをかける
ことができ、ブレーキ本来の機能を確保することができ
る。

【００３３】図４は、本発明のシステムが稼働している
状態で、さらに運転者がブレーキを踏んでいる状態を示
す図である。このような状態は、例えば自動ブレーキが
かかっている状態で、運転者が前方にさらなる障害物を
発見し、とっさにブレーキを踏む場合などが想定され
る。このような状態では、本システムにより油圧シリン
ダ８が発生する力Ｆａと、運転者による力Ｆｄの合力が
ロッド１６を前進させ、真空倍力装置１２を稼働させマ
スタシリンダ１３内にブレーキ油圧を発生させることが
できる。すなわち、システムの稼働に関わらず運転者が
望むときに、ブレーキ力の増強が可能である。

【００３４】以上のように、本発明を用いると運転者の
運転操作に支障を与えることなく、コントローラ１から
の任意のタイミングと強さでブレーキを作動させること
ができる。さらにシステムがフェイルしたときでもブレ
ーキ本来の機能を確保できる。

【００３５】図５は、油圧シリンダ８のかわりに、空圧
シリンダ２８を用いた、本発明の第２の実施例の構成を
示す図である。負圧源は、真空倍力装置１２と同様に、
エンジン（図示せず）がスロットルオフ時に発生する負
圧を用いている。この場合、コントローラ１は、エンジ
ンと空圧シリンダ２８を繋ぐ空圧配管２７の途中に配置
されたソレノイドバルブ２２を制御することになる。ソ
レノイドバルブ２２を制御することにより空圧シリンダ
２８の発生する力を制御し、本発明の第一実施例と同様
な効果を得ることができる。

【００３６】図６は、油圧シリンダ８のかわりに、電気
式リニアアクチュエータ３８を用いた、本発明の第３の
実施例の構成を示す図である。この場合、コントローラ
１は、電気式リニアアクチュエータ３８の推力を制御す
ることになる。電気式リニアアクチュエータ３８を制御
することにより空圧シリンダ２８の発生する力を制御
し、本発明の第一実施例と同様な効果を得ることができ
る。

【００３７】図７は、従来のブレーキペダル部材とロッ
ドを接続するロッドエンド２０と本発明のロッドエンド
機能付きのアクチュエータの比較を示す図である。図
中、Ｌの長さを等しくしておくと、無改造で従来の車に
本発明のシステムを搭載することができる。さらに、図
７で示すような長さ調節機能を備えておけば、複数の車
種に対応して搭載することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明を用いると運転者の運転操作に支
障を与えることなく、コントローラからの任意のタイミ
ングと強さでブレーキを作動させることができる。さら
にシステムがフェイルしたときでもブレーキ本来の機能
を確保できる。

【００３９】本発明を用いると、簡単に複数の車種に対
応して搭載することができ、量産効果によるコストダウ
ンも見込める。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す説明図。

【図２】運転者がブレーキを踏んでいない状態で、本発
明の第１実施例のシステムが稼働している状態を示す説
明図。

【図３】本発明のシステムが稼働していない状態で、運
転者がブレーキを踏んでいる状態を示す説明図。

【図４】本発明のシステムが稼働している状態でさらに
運転者がブレーキを踏んでいる状態を示す説明図。

【図５】空圧シリンダを用いた、本発明の第２の実施例
の構成を示す説明図。

【図６】電気式リニアアクチュエータを用いた、本発明
の第３の実施例の構成を示す説明図。

【図７】従来のブレーキペダルとロッドを接続するロッ
ドエンドと本発明のロッドエンド機能付きのアクチュエ
ータの比較を示す説明図。

【符号の説明】

０…ベース、１…コントローラ、２…モータ、３…ボー
ルねじ、４…可動部材、５，９…油圧ピストン、６，８
…油圧シリンダ、７…油圧配管、１１…ブレーキペダ
ル、１２…真空倍力装置、１３…マスタシリンダ、１
４，１５…ピストン、１６…ロッド、１７…支点、１８
…ストッパ、２０…ロッドエンド、１２１…ダイヤフラ
ム、１２２…空気導入バルブ、１９１，１９２…リター
ンスプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リンク機構を介し、運転者の足、あるいは
   手の力をブレーキ力発生手段に伝え、上記ブレーキ力発
   生手段により発生したブレーキ力により車両を減速させ
   るブレーキシステムにおいて、リンク部分の１部あるい
   は全部に、コントローラからの指令に基づき伸縮可能な
   リニアアクチュエータを具備し、上記リニアアクチュエ
   ータが伸長あるいは、収縮することにより、運転者から
   の操作が無いときでも、上記コントローラからの任意の
   タイミングで上記ブレーキ力発生手段に任意の力を作用
   させ、上記ブレーキ力発生手段により発生するブレーキ
   力により車両を減速させることを特徴とするブレーキシ
   ステム。