JP2008221995A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＢＢＷ式ブレーキ装置による制動中にスレーブシリンダが故障した場合にホイールシリンダのブレーキ液圧の急激な低下を阻止する。
【解決手段】 ＢＢＷ式ブレーキ装置において、正常時にスレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダ１６，１７；２０，２１が作動している間に該スレーブシリンダ２３が故障すると、スレーブシリンダ２３をホイールシリンダに接続する液路に設けた開閉弁３１Ａ，３１Ｂを所定時間閉弁して該ホイールシリンダのブレーキ液圧を保持するので、その間にバックアップのためのマスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧を充分に立ち上げることが可能となり、スレーブシリンダ２３による制動からマスタシリンダ１１による制動への切換時におけるホイールシリンダのブレーキ液圧の急激な低下を阻止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータの駆動力でブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダとを備えたブレーキ装置に関する。

運転者の制動操作を電気信号に変換して電動制動力発生手段としてのモータシリンダを作動させ、このモータシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させる、いわゆるＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式ブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−３４３３６６号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置の電動制動力発生手段（スレーブシリンダ）がブレーキ液圧を発生してホイールシリンダを作動させている最中に電動モータが故障したような場合、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧をスレーブシリンダを経由してホイールシリンダに供給することで、故障時のバックアップを行うようになっている。

しかしながら、スレーブシリンダが故障して電動モータがピストンを押圧する駆動力を発生できなくなった瞬間に、ホイールシリンダ内のブレーキ液圧によってピストンが押し戻されるため、マスタシリンダから供給されるブレーキ液圧が立ち上がるまでの間、ホイールシリンダの前記ブレーキ液圧が急激に低下してしまう問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、制動中にスレーブシリンダが故障した場合にホイールシリンダのブレーキ液圧の急激な低下を阻止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータの駆動力でブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記マスタシリンダあるいは前記スレーブシリンダからのブレーキ液圧で作動して車輪を制動するホイールシリンダとを備え、前記スレーブシリンダの正常時には該スレーブシリンダからのブレーキ液圧を前記ホイールシリンダに伝達し、前記スレーブシリンダの故障時には前記マスタシリンダからのブレーキ液圧を該スレーブシリンダを経由して前記ホイールシリンダに伝達するブレーキ装置において、前記スレーブシリンダを前記ホイールシリンダに接続する液路を開閉する開閉弁を設け、制動中に前記スレーブシリンダの故障が発生した場合に、前記開閉弁を所定時間閉弁することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記所定時間は、前記マスタシリンダが発生するブレーキ液圧が所定値以上に上昇するまでの時間であることを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態の失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂおよびレギュレータバルブ６１は本発明の開閉弁に対応する。

請求項１の構成によれば、正常時にスレーブシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダが作動している間に該スレーブシリンダが故障すると、スレーブシリンダをホイールシリンダに接続する液路に設けた開閉弁を所定時間閉弁して該ホイールシリンダのブレーキ液圧を保持するので、その間にバックアップのためのマスタシリンダが発生するブレーキ液圧を充分に立ち上げることが可能となり、スレーブシリンダによる制動からマスタシリンダによる制動への切換時におけるホイールシリンダのブレーキ液圧の急激な低下を阻止することができる。

また請求項２に記載された発明によれば、スレーブシリンダの故障時に開閉弁を閉弁する所定時間を、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧が所定値以上に上昇するまでの時間に設定したので、ホイールシリンダのブレーキ液圧を保持すべく閉弁した開閉弁が再び開弁したときには、マスタシリンダからのブレーキ液圧が既に充分に高まっており、従ってホイールシリンダのブレーキ液圧の低下を確実に阻止することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図、図２は図１に対応する異常時の液圧回路図、図３は故障時の作用を説明するフローチャート、図４は故障時の作用を説明するタイムチャートである。

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第１液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の第１液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ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、他方の第１液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ，Ｑｅ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５１は、電動モータ５２の回転軸に設けた駆動ベベルギヤ５３と、駆動ベベルギヤ５３に噛合する従動ベベルギヤ５４と、従動ベベルギヤ５４により作動するボールねじ機構５５とを備える。アクチュエータハウジング５６に一対のボールベアリング５７，５７を介してスリーブ５８が回転自在に支持されており、このスリーブ５８の内周に出力軸５９が同軸に配置されるとともに、その外周に従動ベベルギヤ５４が固定される。

スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の内部に一対のリターンスプリング３７Ａ，３７Ｂで後退方向に付勢された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが摺動自在に配置されており、ピストン３８Ａ，３８Ｂの前面に一対の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂが区画される。後側のピストン３８Ａの後端に前記出力軸５９の前端が当接する。一方の第２液圧室３９Ａはポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、他方の第２液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

更に、液路Ｐｃと液路Ｐｄ，Ｐｅとの間に常開型電磁弁よりなる失陥時液圧保持弁３１Ａが配置されるとともに、液路Ｑｃと液路Ｑｄ，Ｑｅとの間に常開型電磁弁よりなる失陥時液圧保持弁３１Ｂが配置される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

システムが正常に機能する正常時には、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂが励磁されて閉弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５が励磁されて開弁し、常開型電磁弁よりなる失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂが消磁されて開弁する。この状態で液路Ｑａ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のアクチュエータ５１が作動する。即ち、電動モータ５２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４およびボールねじ機構５５を介して出力軸５９が前進することで、出力軸５９に押圧された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進する。ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進を開始した直後に液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞されるため、第２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開弁状態にある失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂ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。

このとき、マスタシリンダ１１の他方の第１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。

そして液路Ｑｃに設けた液圧センサＳｂで検出したスレーブシリンダ２３によるブレーキ液圧が、液路Ｑａに設けた液圧センサＳａで検出したマスタシリンダ１１によるブレーキ液圧に応じた大きさになるように、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１の作動を制御することで、運転者がブレーキペダル１２に入力する踏力に応じた制動力をディスクブレーキ装置１４，１５，１８，１９に発生させることができる。

さて、電源の失陥等によりスレーブシリンダ２３が作動不能になると、スレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧に代えて、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧による制動が行われる。

即ち、電源が失陥すると、図２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失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂは自動的に開弁する。この状態では、マスタシリンダ１１の第１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の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂおよび失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂ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。

次に、制動中にスレーブシリンダ２３が故障した場合の失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂの制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

先ずステップＳ１で制動中であるとき、ステップＳ２でスレーブシリンダ２３が故障すると、ステップＳ３で失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂを励磁して閉弁する。続くステップＳ４でタイマーＴを１インクリメントし、ステップＳ５でタイマーＴが予め設定された所定時間Ｔｃを越えると、ステップＳ６で失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂを消磁して開弁する。

つまり、制動中（スレーブシリンダ２３の作動中）にスレーブシリンダ２３が故障すると、その時点から所定時間Ｔｃが経過するまで失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂが閉弁される。尚、前記所定時間Ｔｃは、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧（液圧センサＳａで検出される液路Ｑａの液圧）が所定値以上に増加するまでの時間として、予め設定される。

図４（Ａ）は、失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂを持たない従来例のタイムチャートであって、時刻ｔ１にスレーブシリンダ２３が失陥すると、ホイールシリンダ圧によりスレーブシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂが押し戻されて後方にストロークすることで、ホイールシリンダ圧が急激に低下する。また失陥の発生に伴ってブレーキペダル１２により作動するマスタシリンダ１１が発生するマスタシリンダ圧が増加し、そのマスタシリンダ圧がホイールシリンダ１６，１７；２０，２１に伝達されることにより、時刻ｔ２にホイールシリンダ圧がマスタシリンダ圧に一致し、それ以後はマスタシリンダ圧の増加に応じてホイールシリンダ圧が増加する。

しかしながら、図４（Ａ）に示す従来例では、ａで示す部分でホイールシリンダ圧が急激に落ち込んでおり、この部分でホイールシリンダ１６，１７；２０，２１の制動力が急激に減少する問題がある。

それに対し、図４（Ｂ）に示す実施の形態では、時刻ｔ１にスレーブシリンダ２３が失陥しても、時刻ｔ３までの所定時間Ｔｃに亘って失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂが閉弁することで、ホイールシリンダ圧は低下することなく当初の値に保持される。時刻Ｔ３に失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂが開弁すると、それに続いてホイールシリンダ圧は低下し始めるが、このとき既にマスタシリンダ圧が充分に上昇しているため、ホイールシリンダ圧は大きく低下することなくマスタシリンダ圧に維持され、ホイールシリンダ１６，１７；２０，２１の制動力の急激な減少を回避することができる。

図５および図６は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図５は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図、図６は図５に対応する異常時の液圧回路図である。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態のブレーキ装置に車輪のロックを抑制するＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置２４を付加したものであり、このＡＢＳ装置２４は左右の車輪の制動力に差を発生させることで車両の操縦安定性を高めるためのＶＳＡ（ビークル・スタビリティ・アシスト）の機能も備えている。

尚、第２の実施の形態は、第１の実施の形態のブレーキ装置の失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂを備えておらず、その機能を後述するレギュレータバルブ６１，６１が兼ねるようになっている。

液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間に配置されるＡＢＳ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の系統と、右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９の系統とに同じ構造のものが設けられる。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の系統について説明すると、液路Ｐｃと液路Ｐｄ，Ｐｅとの間に一対の常開型電磁弁よりなるインバルブ４２，４２が配置され、インバルブ４２，４２の下流側の液路Ｐｄ，Ｐｅとリザーバ４３との間に常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４，４４が配置される。リザーバ４３と液路Ｐｃとの間に、一対のチェックバルブ４５，４６に挟まれた液圧ポンプ４７が配置されており、この液圧ポンプ４７は電動モータ４８により駆動される。

ＡＢＳ装置２４は、ＶＳＡ機能を発揮するために、更に以下のような構成を備えている。即ち、液路Ｐｃが液路Ｐｄ，Ｐｅに分岐する手前位置と、液路Ｑｃが液路Ｑｄ，Ｑｅに分岐する手前位置とに、それぞれ開度を任意に制御可能な常開型電磁弁よりなるレギュレータバルブ６１，６１が配置される。またチェックバルブ４５，４５に対して直列にチェックバルブ６２，６２が配置されており、チェックバルブ４５，４５とチェックバルブ６２，６２との間から分岐して前記レギュレータバルブ６１，６１の上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに連なる液路Ｐｆ，Ｑｆに、それぞれ常閉型電磁弁よりなるサクションバルブ６３，６３が配置される。

この第２の実施の形態のブレーキ装置の正常時の作用は、レギュレータバルブ６１，６１およびインバルブ４２…が開弁状態にあってスレーブシリンダ２３およびホイールシリンダ１６，１７；２０，２１が連通しているため、上述した第１の実施の形態の作用と同じである。

次に、ＡＢＳ制御時の作用を説明する。正常時における制動中に車輪速センサＳｃ…の出力に基づいて何れかの車輪のスリップ率が増加してロック傾向になったことが検出されると、スレーブシリンダ２３を作動状態に維持した状態でＡＢＳ装置２４を作動させて車輪のロックを防止する。

即ち、所定の車輪がロック傾向になると、その車輪のディスクブレーキ装置のホイールシリンダに連なるインバルブ４２を閉弁してスレーブシリンダ２３からのブレーキ液圧の伝達を遮断した状態で、アウトバルブ４４を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧をリザーバ４３に逃がす減圧作用と、それに続いてアウトバルブ４４を閉弁してホイールシリンダのブレーキ液圧を保持する保持作用とを行うことで、車輪がロックしないように制動力を低下させる。

その結果、車輪速度が回復してスリップ率が低下すると、インバルブ４２を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧が増加させる増圧作用を行うことで、車輪の制動力を増加させる。この増圧作用により車輪が再びロック傾向になると、前記減圧、保持、増圧を再び実行し、その繰り返しにより車輪のロックを抑制しながら最大限の制動力を発生させることができる。その間にリザーバ４３に流入したブレーキ液は、液圧ポンプ４７により上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに戻される。

上述したＡＢＳ制御を実行している間、遮断弁２２Ａ，２２Ｂを励磁して閉弁することで、ＡＢＳ装置２４の作動による液圧変化がキックバックとなってマスタシリンダ１１からブレーキペダル１２に伝達されるのを防止することができる。

次に、ＶＳＡ制御時の作用を説明する。車両の旋回時にオーバーステア傾向になった場合には、旋回外輪のホイールシリンダを作動させてオーバーステアを抑制するヨーモーメントを発生させ、車両の旋回時にアンダーステア傾向になった場合には、旋回内輪のホイールシリンダを作動させてアンダーステアを抑制するヨーモーメントを発生させるべく、左右の車輪のホイールシリンダの制動力が個別に制御可能である。

即ち、図５においてサクションバルブ６３，６３を励磁して開弁した状態で液圧ポンプ４７，４７を作動させると、マスタシリンダ１１のリザーバからブレーキ液がサクションバルブ６３，６３介して吸引され、インバルブ４２…の上流側にブレーキ液圧を発生させる。このブレーキ液圧は、レギュレータバルブ６１，６１を励磁して所定の開度に制御することで、所定の大きさに調圧される。

この状態で、制動する必要がない車輪に対応するインバルブ４２を閉弁してホイールシリンダにブレーキ液圧が伝達しないようにしながら、制動する必要がある車輪に対応するインバルブ４２を開弁してホイールシリンダにブレーキ液圧を伝達することで、そのホイールシリンダを作動させて制動力を発生させることができる。ホイールシリンダに伝達されるブレーキ液圧の増圧・減圧・保持の制御は、ＡＢＳ制御の場合と同じようにインバルブ４２およびアウトバルブ４４の開閉により行われる。

このように、ＶＳＡ制御で左右一方の車輪だけを制動することで、任意の方向のヨーモーメントを発生させて車両の操縦安定性を高めることができる。

さて、第１の実施の形態と同様に、スレーブシリンダ２３の作動中に故障が発生した場合には、スレーブシリンダ２３とホイールシリンダ１６，１７；２０，２１との連通を一時的に遮断してホイールシリンダ１６，１７；２０，２１のブレーキ液圧の低下を阻止する必要があるが、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂを備えていないため、ＶＳＡ機能を発揮させるためのレギュレータバルブ６１，６１が失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂの機能を果たすようになっている。

即ち、スレーブシリンダ２３の故障が発生すると、図６においてレギュレータバルブ６１，６１を閉弁することで、スレーブシリンダ２３とホイールシリンダ１６，１７；２０，２１との連通を一時的に遮断してホイールシリンダ１６，１７；２０，２１のブレーキ液圧の低下を阻止することができる。そして所定時間Ｔｃ（図４参照）が経過すると、レギュレータバルブ６１，６１を再び開弁することで、マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧によるホイールシリンダ１６，１７；２０，２１の作動を可能にすることができる。尚、異常時に反力許可弁２５を閉弁してマスタシリンダ１１からストロークシミュレータ２６を切り離すことは、第１の実施の形態と同じである。

この第２の実施の形態によれば、ＶＳＡ機能を発揮させるためのレギュレータバルブ６１，６１を失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂとして使用するので、特別の失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂが不要になって部品点数の削減に寄与することができる。

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、スレーブシリンダ２３の故障時に失陥時液圧保持弁３１Ａ，３１Ｂあるいはレギュレータバルブ６１，６１を閉弁する所定時間Ｔｃは一定値である必要はなく、マスタシリンダ圧やホイールシリンダ圧に応じて可変とすることができる。

第１の実施の形態に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図 図１に対応する異常時の液圧回路図 故障時の作用を説明するフローチャート 故障時の作用を説明するタイムチャート 第２の実施の形態に係る車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図 図５に対応する異常時の液圧回路図

符号の説明

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
３１Ａ 失陥時液圧保持弁（開閉弁）
３１Ｂ 失陥時液圧保持弁（開閉弁）
５２ 電動モータ
６１ レギュレータバルブ（開閉弁）
Ｔｃ 所定時間

Claims (2)

1. 運転者の制動操作の操作力よりブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ（１１）と、
   運転者の制動操作に応じた電気信号により作動する電動モータ（５２）の駆動力でブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダ（２３）と、
   前記マスタシリンダ（１１）あるいは前記スレーブシリンダ（２３）からのブレーキ液圧で作動して車輪を制動するホイールシリンダ（１６，１７；２０，２１）と、
   を備え、
   前記スレーブシリンダ（２３）の正常時には該スレーブシリンダ（２３）からのブレーキ液圧を前記ホイールシリンダ（１６，１７；２０，２１）に伝達し、前記スレーブシリンダ（２３）の故障時には前記マスタシリンダ（１１）からのブレーキ液圧を該スレーブシリンダ（２３）を経由して前記ホイールシリンダ（１６，１７；２０，２１）に伝達するブレーキ装置において、
   前記スレーブシリンダ（２３）を前記ホイールシリンダ（１６，１７；２０，２１）に接続する液路を開閉する開閉弁（３１Ａ，３１Ｂ，６１）を設け、制動中に前記スレーブシリンダ（２３）の故障が発生した場合に、前記開閉弁（３１Ａ，３１Ｂ，６１）を所定時間（Ｔｃ）閉弁することを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記所定時間（Ｔｃ）は、前記マスタシリンダ（１１）が発生するブレーキ液圧が所定値以上に上昇するまでの時間であることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。

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