JP5005555B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

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、電気的に制御可能なアクチュエータによりブレーキ液圧を発生する電気的液圧発生手段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気的液圧発生手段を作動させ、この電気的液圧発生手段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。

ところで、この種のＢＢＷ式ブレーキ装置では、電気的液圧発生手段が失陥した場合に、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧を直接ホイールシリンダに伝達して車輪を制動することで、フェールセーフ機能を発揮させるようになっている。しかも、マスタシリンダは二つの液圧系統に別個にブレーキ液圧を供給するタンデム式とされ、一方の液圧系統に漏れが発生した場合でも、他方の液圧系統で何れかの車輪を制動できるようになっている。

図４は、従来の電気的液圧発生手段（モータシリンダ２３）の構造を示すもので、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の前面に後部液室３９Ａが区画されるとともに、前部ピストン３８Ｂの前面に前部液室３９Ｂが区画される。

後部ピストン３８Ａの外周には後部液室３９Ａへの空気の侵入を防止するための後部リザーバ室３８ａが形成され、前部ピストン３８Ｂの外周には前部液室３９Ｂへの空気の侵入を防止するための前部リザーバ室３８ｂが形成される。後部液室３９Ａの後部入口ポート４０Ａと後部リザーバ室３８ａの後部サプライポート４９Ａとはマスタシリンダに連通し、後部液室３９Ａの後部出口ポート４１Ａはホイールシリンダに連通する。また前部液室３９Ｂの前部入口ポート４０Ｂと前部リザーバ室３８ｂの前部サプライポート４９Ｂとはマスタシリンダに連通し、前部液室３９Ｂの前部出口ポート４１Ｂはホイールシリンダに連通する。

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。
特開２００３−１３７０８４号公報

ところで上記従来のモータシリンダ２３の構造では、モータシリンダ２３が失陥してマス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とき、前部サプライポート４９Ｂがマスタシリンダに接続されているため、第１の液圧系統が失陥してモータシリンダ２３の後部液室３９Ａが大気開放してしまうと、マスタシリンダで発生したブレーキ液圧が前部サプライポート４９Ｂ→前部リザーバ室３８ｂ→前部第２カップシールＣ４→後部液室３９Ａの経路で漏洩してしまい、前部液室３９Ｂに連なる第２の液圧系統も同時に失陥してしまう可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、二つの液圧系統を有するＢＢＷ式ブレーキ装置において、一方の液圧系統の失陥時に他方の液圧系統の機能を確保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、運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生する二つの液室を有するタンデム型のマスタシリンダと、マスタシリンダの二つの液室にそれぞれ連通するとともに、電気的に制御可能なアクチュエータによりブレーキ液圧を発生する後部液室および前部液室を有する電気的液圧発生手段と、後部液室および前部液室にそれぞれ連通して車輪を制動する制動力を発生する複数のホイールシリンダとを備え、電気的液圧発生手段の失陥時にはマス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ブレーキ装置であって、電気的液圧発生手段は、アクチュエータにより前進して後部液室および前部液室にそれぞれブレーキ液圧を発生する後部ピストンおよび前部ピストンと、後部液室に形成されてマスタシリンダの一方の液室に接続する後部入口ポートおよびホイールシリンダに接続する後部出口ポートと、後部入口ポートの後方に隣接して形成されてマスタシリンダの前記一方の液室に接続する後部サプライポートと、前部液室に形成されてマスタシリンダの他方の液室に接続する前部入口ポートおよびホイールシリンダに接続する前部出口ポートと、前部入口ポートの後方に隣接して形成されてマスタシリンダの前記他方の液室に接続する前部サプライポートと、後部ピストンの前端に前向きに配置された後部第１カップシールと、後部ピストンの後端に前向きに配置された後部第２カップシールと、前部ピストンの前端に前向きに配置された前部第１カップシールと、前部ピストンの後端に後向きに配置された前部第２カップシールとを備えたものにおいて、前部ピストンの前部第２カップシールの前方に隣接して前向きに配置された前部第３カップシールと、前部ピストンの後退限を規制するストッパとを備えたことを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のモータシリンダ２３は本発明の電気的液圧発生手段に対応する。

請求項１の構成によれば、電気的液圧発生手段が失陥してタンデム型のマス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際に、マスタシリンダの一方の液室から電気的液圧発生手段の後部液室を経てホイールシリンダに連なる第１の液圧系統が失陥して大気開放すると、マスタシリンダの他方の液室から電気的液圧発生手段の前部液室を経てホイールシリンダに伝達される第２の液圧系統のブレーキ液圧で制動が行われる。このとき、マスタシリンダの他方の液室に連通する前部サプライポートと失陥により大気開放した後部液室との間に前向きの前部第３カップシールが配置されるとともに、後部ピストンの後退限を規制するストッパが配置されるので、前記マスタシリンダの他方の液室で発生したブレーキ液圧が前部サプライポートから後部液室を介して漏れるのを前部第３カップシールにより阻止するとともに、前部液室の圧力で前部ピストンが後退するのをストッパにより阻止し、電気的液圧発生手段の前部液室に連なる第２の液圧系統による制動を確保することができる。

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３は本発明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は図１の要部拡大図である。

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液室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の液室１３Ａは液路Ｐａ，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、他方の液室１３Ｂは液路Ｑａ，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，Ｑａと液路Ｐｃ，Ｑｃとの間にモータシリンダ２３が配置され、液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間にＡＢＳ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側に形成された液室３０が液路Ｒｂに連通する。

モータシリンダ２３のアクチュエータ３１は、電動モータ３２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。モータシリンダ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、後部ピストン３８Ａの前面に後部液室３９Ａが区画されるとともに、前部ピストン３８Ｂの前面に前部液室３９Ｂが区画される。

図１および図３から明らかなように、後部液室３９Ａは、後部入口ポート４０Ａおよび後部サプライポート４９Ａを介して液路Ｐａに連通するとともに、後部出口ポート４１Ａを介して液路Ｐｃに連通する。また前部液室３９Ｂは、前部入口ポート４０Ｂおよび前部サプライポート４９Ｂを介して液路Ｑａに連通するとともに、前部出口ポート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の前部第２カップシールＣ４の直前に前向きの前部第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４９Ａが連通する。前部ピストン３８Ｂの中間部には前部第１、第３カップシールＣ３，Ｃ５に挟まれた前部リザーバ室３８ｂが形成されており、この前部リザーバ室３８ｂに前部サプライポート４９Ｂが連通する。

後部液室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。

前部ピストン３８Ｂには前後方向に延びる長孔３８ｃが形成されており、シリンダ本体３６に固定したピンよりなるストッパ５１が前記長孔３８ｃに摺動自在に貫通する。長孔３８ｃの長さは、モータシリンダ２３の通常の作動時においてストッパ５１と接触しない長さ、つまり前部ピストン３８Ｂの移動を阻害しない長さに設定される。

モータシリンダ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は後部入口ポート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が後部入口ポート４０Ａを通過して後部液室３９Ａにブレーキ液圧が発生する。モータシリンダ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は前部入口ポート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が前部入口ポート４０Ｂを通過して前部液室３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。

しかして、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、前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進し、液路Ｐａ，Ｑａに連なる後部、前部入口ポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞された瞬間に後部、前部液室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、前部出口ポート４１Ａ，４１Ｂを介して液路Ｐｃ，Ｑｃに出力することができる。

図１に示すように、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。

反力許可弁２５、モータシリンダ２３およびＡＢＳ装置２４の作動を制御する不図示の電子制御ユニットには、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサＳａと、ディスクブレーキ装置１８，１９に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｂと、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサＳｃ…とが接続される。

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、モータシリンダ２３のアクチュエータ３１が作動して後部、前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進することで、後部、前部液室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧はＡＢＳ装置２４の開弁したインバルブ４２…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。

モータシリンダ２３の後部、前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが僅かに前進すると、後部、前部入口ポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞されて液路Ｐａ，Ｑａと後部、前部液室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の他方の液室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で検出したモータシリンダ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、モータシリンダ２３のアクチュエータ３１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。

上述した制動中に、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、モータシリンダ２３を作動状態に維持し、この状態で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を閉弁してモータシリンダ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を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。

さて、電源の失陥等によりモータシリンダ２３が作動不能になると、モータシリンダ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。

電源が失陥すると、図２に示すように、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４２…は自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４…は自動的に閉弁する。この状態では、マスタシリンダ１１の液室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、モータシリンダ２３の後部、前部液室３９Ａ，３９Ｂおよびインバルブ４２…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。

上述した異常時において、マスタシリンダ１１の一方の液室１３Ａから液路Ｐａ、モータシリンダ２３の後部液室３９Ａ、液路Ｐｃおよび液路Ｐｄ，Ｐｅを介して左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５のホイールシリンダ１６，１７に連なる第１の液圧系統が失陥してブレーキ液が漏れた場合、マスタシリンダ１１の他方の液室１３Ｂから液路Ｑａ、モータシリンダ２３の前部液室３９Ｂ、液路Ｑｃおよび液路Ｑｄ，Ｑｅを介して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に連なる第２の液圧系統を作動させ、四輪のうちの少なくとも二輪に制動力を発生させてフェールセーフを可能にすることができる。

このとき、図４に示す従来例では、第１の液圧系統が失陥してモータシリンダ２３の後部液室３９Ａが大気開放してしまうと、マスタシリンダ１１の液室１３Ｂに発生したブレーキ液圧が前部サプライポート４９Ｂ→前部リザーバ室３８ｂ→前部第２カップシールＣ４→後部液室３９Ａの経路で漏洩してしまい、前部液室３９Ｂに連なる第２の液圧系統も同時に失陥してしまう可能性がある。

しかしながら、図３に示す実施の形態では、異常時に第１の液圧系統が失陥してブレーキ液が漏れた場合、マスタシリンダ１１の他方の液室１３Ｂから液路Ｑａを介してモータシリンダ２３の前部液室３９Ｂおよび前部リザーバ室３８ｂにブレーキ液圧が伝達される。このとき、前部リザーバ室３８ｂは前部第３カップシールＣ５により大気開放した後部液室３９Ａとの連通を遮断されているため、前部液室３９Ｂのブレーキ液圧が後部液室３９Ａを介して漏れることが防止され、かつ前部ピストン３８Ｂは長孔３８ｃとストッパ５１の前端との当接によって後退を阻止されるため、前部液室３９Ｂの容積が無制限に拡大することが防止される。よって、前部液室３９Ｂには正常にブレーキ液圧が発生し、前部液室３９Ｂに連なる第２の液圧系統が第１の液圧系統と同時に失陥することはない。

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、実施の形態のブレーキ装置はＡＢＳ装置２４を備えているが、本発明はＡＢＳ装置２４を持たないブレーキ装置に対しても適用可能である。

またストッパ５１は前部ピストン３８Ｂの長孔３８ｃに係合するものに限定されず、適宜の構造のものを採用することができる。

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 図１の要部拡大図 従来のモータシリンダの断面図

１１ マスタシリンダ
１３Ａ マスタシリンダの一方の液室
１３Ｂ マスタシリンダの他方の液室
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 モータシリンダ（電気的液圧発生手段）
３８Ａ 後部ピストン
３８Ｂ 前部ピストン
３９Ａ 後部液室
３９Ｂ 前部液室
４０Ａ 後部入口ポート
４０Ｂ 前部入口ポート
４１Ａ 後部出口ポート
４１Ｂ 前部出口ポート
４９Ａ 後部サプライポート
４９Ｂ 前部サプライポート
５１ ストッッパ
Ｃ１ 後部第１カップシール
Ｃ２ 後部第２カップシール
Ｃ３ 前部第１カップシール
Ｃ４ 前部第２カップシール
Ｃ５ 前部第３カップシール

Claims (1)

1. 運転者の制動操作によりブレーキ液圧を発生する二つの液室（１３Ａ，１３Ｂ）を有するタンデム型のマスタシリンダ（１１）と、
   マスタシリンダ（１１）の二つの液室（１３Ａ，１３Ｂ）にそれぞれ連通するとともに、電気的に制御可能なアクチュエータ（３１）によりブレーキ液圧を発生する後部液室（３９Ａ）および前部液室（３９Ｂ）を有する電気的液圧発生手段（２３）と、
   後部液室（３９Ａ）および前部液室（３９Ｂ）にそれぞれ連通して車輪を制動する制動力を発生する複数のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）とを備え、
   電気的液圧発生手段（２３）の失陥時にはマスタシリンダ（１１）が発生するブレーキ液圧でホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）を作動させるブレーキ装置であって、
   電気的液圧発生手段（２３）は、
   アクチュエータ（３１）により前進して後部液室（３９Ａ）および前部液室（３９Ｂ）にそれぞれブレーキ液圧を発生する後部ピストン（３８Ａ）および前部ピストン（３８Ｂ）と、
   後部液室（３９Ａ）に形成されてマスタシリンダ（１１）の一方の液室（１３Ａ）に接続する後部入口ポート（４０Ａ）およびホイールシリンダ（１６，１７）に接続する後部出口ポート（４１Ａ）と、
   後部入口ポート（４０Ａ）の後方に隣接して形成されてマスタシリンダ（１１）の前記一方の液室（１３Ａ）に接続する後部サプライポート（４９Ａ）と、
   前部液室（３９Ｂ）に形成されてマスタシリンダ（１１）の他方の液室（１３Ｂ）に接続する前部入口ポート（４０Ｂ）およびホイールシリンダ（２０，２１）に接続する前部出口ポート（４１Ｂ）と、
   前部入口ポート（４０Ｂ）の後方に隣接して形成されてマスタシリンダ（１１）の前記他方の液室（１３Ｂ）に接続する前部サプライポート（４９Ｂ）と、
   後部ピストン（３８Ａ）の前端に前向きに配置された後部第１カップシール（Ｃ１）と、
   後部ピストン（３８Ａ）の後端に前向きに配置された後部第２カップシール（Ｃ２）と、
   前部ピストン（３８Ｂ）の前端に前向きに配置された前部第１カップシール（Ｃ３）と、
   前部ピストン（３８Ｂ）の後端に後向きに配置された前部第２カップシール（Ｃ４）と、
   を備えたものにおいて、
   前部ピストン（３８Ｂ）の前部第２カップシール（Ｃ４）の前方に隣接して前向きに配置された前部第３カップシール（Ｃ５）と、前部ピストン（３８Ｂ）の後退限を規制するストッパ（５１）とを備えたことを特徴とするブレーキ装置。

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