JP4503007B2 - 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タンデム式のマスタシリンダと、前記制動操作に応じてアクチュエータを電気的に制御してブレーキ液圧を発生するタンデム式の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気的液圧発生手段（スレーブシリンダ）を作動させ、この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。
特許第３２０５５７０号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置は、スレーブシリンダが作動不能になる異常時に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ようになっている。このとき、２系統ある制動系の一系統が失陥してブレーキ液が漏れると、後から［発明を実施するための最良の形態］の欄で詳述するように、タンデム式のスレーブシリンダの前後のピストンの間隔が拡大し、前後の液圧室のうちの他系統の液圧室の容積が拡大するため、他系統のホイールシリンダに充分な制動力を発生させられなくなる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＢＢＷ式ブレーキ装置において、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧による制動中に一系統の液路が失陥した場合に、他系統のホイールシリンダを確実に作動させ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圧室を有するタンデム式のマスタシリンダと、車輪を制動する制動力を発生するホイールシリンダと、前記制動操作に応じて電気的にブレーキ液圧を発生する後部液圧室および前部液圧室を有するタンデム式のスレーブシリンダと、前記マスタシリンダの一方の液圧室に前記スレーブシリンダの後部液圧室を介して接続された第１系統のホイールシリンダと、前記マスタシリンダの他方の液圧室に前記スレーブシリンダの前部液圧室を介して接続された第２系統のホイールシリンダとを備え、前記スレーブシリンダは、前記後部液圧室および前記前部液圧室の後側にそれぞれ摺動自在に嵌合する後部ピストンおよび前部ピストンを備え、アクチュエータで後部ピストンを前進させることで前記後部液圧室および前記前部液圧室にブレーキ液圧を発生可能であり、正常時には前記スレーブシリンダが発生したブレーキ液圧で前記第１、第２系統のホイールシリンダを作動させ、異常時には前記マスタシリンダが発生したブレーキ液圧で前記第１、第２系統のホイールシリンダを作動させるブレーキ装置において、前記異常時に前記スレーブシリンダの前部液圧室および前記第２系統のホイールシリンダを接続する液路が失陥した場合に、前記マスタシリンダの一方の液圧室が発生したブレーキ液圧で前記スレーブシリンダの後部液圧室の容積が拡大するのを防止すべく、前記後部ピストンおよび前記前部ピストンの最大距離を規制する規制手段を備えたことを特徴とするブレーキ装置が提案される。

請求項１の構成によれば、スレーブシリンダが作動不能になる異常時には、マスタシリンダの一方の液圧室が発生したブレーキ液圧がスレーブシリンダの後部液圧室を通過して第１系統のホイールシリンダを作動させ、マスタシリンダの他方の液圧室が発生したブレーキ液圧がスレーブシリンダの前部液圧室を通過して第２系統のホイールシリンダを作動させる。このとき、スレーブシリンダの前部液圧室および第２系統のホイールシリンダを接続する液路が失陥すると、前部液圧室の液圧が失われて後部ピストンに対して前部ピストンが前進してしまい、後部液圧室の容積が拡大して第１系統のホイールシリンダに供給するブレーキ液圧が低下してしまう虞がある。しかしながら、規制手段により後部ピストンおよび前部ピストンの最大距離を規制することで、前部液圧室の液圧が失われても後部液圧室の容積が拡大するのを防止し、第１系統のホイールシリンダを確実に作動させて制動力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５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はスレーブシリンダの縦断面図、図４は後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図、図５は規制手段を持たない場合の作用説明図である。

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はポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、前部液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

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を介して後部および前部ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進し、液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート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３および図４から明らかなように、スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の後部に摺動自在に嵌合する後部ピストン３８Ａは、前側の第１カップシール５１と後側の第２カップシール５２とを備えており、その後退端をサークリップ５３で規制された状態で、液路Ｐｂに連なるポート４０Ａが第１カップシール５１の前方で後部液圧室３９Ａに開口する。後部ピストン３８Ａが僅かに前進して第１カップシール５１がポート４０Ａを通過すると、その瞬間に後部液圧室３９Ａにブレーキ液圧が発生する。

スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の前部に摺動自在に嵌合する前部ピストン３８Ｂは、前側の第３カップシール５４と後側の第４、第５カップシール５５，５６とを備えており、シリンダ本体３６に固定したピン５７に、第３カップシール５４および第４カップシール５５間を直径方向に貫通する長孔３８ａが摺動自在に嵌合する。前部ピストン３８Ｂに設けられた開閉弁５８は、前部ピストン３８Ｂの前端に形成した凹部３８ｂを前記長孔３８ａに連通させる連通孔３８ｃと、連通孔３８ｃが凹部３８ｂに開口する部分に形成された弁座３８ｄと、頭部５９ａを弁座３８ｄに着座可能に対向させて脚部５９ｂを前記連通孔３８ｃに摺動自在に嵌合させた弁体５９と、前部ピストン３８Ｂの前端に嵌合するばね座６０と、ばね座６０と弁体５９の頭部５９ａとの間に縮設された弁ばね６１とを備える。

前部ピストン３８Ｂはリターンスプリング３７Ｂで後方に付勢され、長孔３８ａの前端がピン５７に当接する後退端に規制されている。この状態で弁体５０の脚部５９ｂがピン５７に当接して頭部５９ａが弁座３８ｄから離間し、前部液圧室３９Ｂと第３、第４カップシール５４，５５間の背室とが連通孔３８ｃを介して連通する。前部ピストン３８Ｂが僅かに前進すると、脚部５９ｂを連通孔３８ｃに案内された弁体５９が弁ばね６１の弾発力で後方に付勢され、頭部５９ａが弁座３８ｄに着座して前部液圧室３９Ｂにブレーキ液圧が発生する。

後部液圧室３９Ａの容積を縮小してブレーキ液圧を発生させるべく、後部ピストン３８Ａは前部ピストン３８Ｂに対して接近可能であるが、その最大距離が規制手段６２により規制される。規制手段６２は、前部ピストン３８Ｂの後端に形成された環状突起３８ｅにカシメ部６３ａにより固定されたばね座６３と、カシメ部６３ａから後方に筒状に延びるガイド部６３ｂの後端の孔６３ｃに頭部６４ａを係合させ、その後端が後部ピストン３８Ａの前端に螺合してばね座６５を固定するボルト６４とで構成される。

通常は、前後のばね座６３，６５間に縮設されたリターンスプリング３７Ａの弾発力で後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂは相互に離反する方向に付勢されており、ボルト６４の頭部６４ａがばね座６３の孔６３ｃの周囲に当接して後部ピストン３８Ａおよび前部ピストン３８Ｂの距離が最大距離に規制されるが、ボルト６４が孔６３ｃに沿って摺動することで、後部ピストン３８Ａは前部ピストン３８に対して接近可能である。

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の第１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の第２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の第１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。

遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、反力許可弁２５、スレーブシリンダ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３１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。

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の他方の液圧室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。

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、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂを励磁して閉弁するとともにスレーブシリンダ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が閉弁状態に維持されることで、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。

さて、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。

ところで、上述した異常時にスレーブシリンダ２３の前部液圧室３９Ｂと第２系統のホイールシリンダ２０，２１とを接続する液路Ｑｃ，Ｑｄ，Ｑｅの何れかの位置（例えば、図２の×印の位置）が失陥してブレーキ液が漏れると、図５に示すように、スレーブシリンダ２３が規制手段６２を持たない場合には以下のような問題が発生する。

例えば液路Ｑｃが失陥すると前部液圧室３９Ｂのブレーキ液圧が失われるため、マスタシリンダ１０の一方の液圧室１３Ａから後部液圧室３９Ａに伝達されるブレーキ液圧で、前部ピストン３８Ｂが前進限（長孔３８ａの後端がピン５７に当接する位置）まで前進する。その結果、後部液圧室３９Ａの容積が拡大し、後部液圧室３９Ａと第１系統のホイールシリンダ１５，１６とを接続する液路Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅのブレーキ液圧が低下するため、ブレーキペダル１２のペダルストロークが増加したり、第１系統のホイールシリンダ１５，１６の制動力が低下したりする可能性がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、図３に示すように、後部ピストン３８Ａと前部ピストン３８Ｂとが規制手段６２で接続されているため、前部ピストン３８Ｂの前進が抑制されて後部液圧室３９Ａの容積拡大が防止され、マスタシリンダ１１の一方の液圧室１３Ａで発生したブレーキ液圧で第１系統のホイールシリンダ１５，１６を確実に作動させることができる。

図６〜図８は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図６は後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図、図７は図６の７−７線拡大断面図、図８は後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図である。

第２の実施の形態の規制手段６２は、ばね座６３のガイド部６３ｂから前方に突出する一対の連結部６３ｄ，６３ｄを前部ピストン３８Ｂの後端に嵌合させ、それらの連結部６３ｄ，６３ｄおよび前部ピストン３８Ｂの後端をピン６６で結合するものである。ピン６６は一端に形成した頭部６６ａと他端に形成したカシメ部６６ｂとにより抜け止めされる。

図９〜図１１は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図９は後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図、図１０は図９の１０−１０線拡大断面図、図１１は後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図である。

第３の実施の形態の規制手段６２は、前部ピストン３８Ｂの後端に一対の溝３８ｆ，３８ｆを形成するとともに、ばね座６３の円筒状のガイド部６３ｂの前端に切り起こしにより一対のカシメ部６３ｅ，６３ｅを形成し、これらのカシメ部６３ｅ，６３ｅを前部ピストン３８Ｂの溝３８ｆ，３８ｆに係合させることで、前部ピストン３８Ｂにばね座６３を結合するものである。

図１２〜図１４は本発明の第４の実施の形態を示すもので、図１２は後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図、図１３は図１２の１３−１３線拡大断面図、図１４は後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図である。

第４の実施の形態は、第２の実施の形態のピン６６の代わりにＵ字状のキー６７を用いたものである。このキー６７の２本の脚部６７ａ，６７ａをばね座６３の一対の溝６３ｆ，６３ｆおよび前部ピストン３８Ｂの一対の溝３８ｆ，３８ｆに係合させることで、前部ピストン３８Ｂはばね座６３を結合される。

これらの第２〜第４の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

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、実施の形態の液圧回路は遮断弁２２Ａ，２２Ｂを備えているが、ＡＢＳ制御時のキックバックを許容するのであれば、遮断弁２２Ａ，２２Ｂを廃止して部品点数およびコストを削減することができる。

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 スレーブシリンダの縦断面図 後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図 規制手段を持たない場合の作用説明図 第２の実施の形態に係る後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図 図６の７−７線拡大断面図 後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図 第３の実施の形態に係る後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図 図９の１０−１０線拡大断面図 後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図 第４の実施の形態に係る後部ピストンおよび前部ピストンの縦断面図 図１２の１３−１３線拡大断面図 後部ピストンおよび前部ピストンの斜視図

１１ マスタシリンダ
１３Ａ 液圧室
１３Ｂ 液圧室
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 スレーブシリンダ
３１ アクチュエータ
３８Ａ 後部ピストン
３８Ｂ 前部ピストン
３９Ａ 後部液圧室
３９Ｂ 前部液圧室
６２ 規制手段

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圧室（１３Ａ，１３Ｂ）を有するタンデム式のマスタシリンダ（１１）と、
   前記制動操作に応じて電気的にブレーキ液圧を発生する後部液圧室（３９Ａ）および前部液圧室（３９Ｂ）を有するタンデム式のスレーブシリンダ（２３）と、
   前記マスタシリンダ（１１）の一方の液圧室（１３Ａ）に前記スレーブシリンダ（２３）の後部液圧室（３９Ａ）を介して接続された第１系統のホイールシリンダ（１６，１７）と、
   前記マスタシリンダ（１１）の他方の液圧室（１３Ｂ）に前記スレーブシリンダ（２３）の前部液圧室（３９Ｂ）を介して接続された第２系統のホイールシリンダ（２０，２１）と、
   を備え、
   前記スレーブシリンダ（２３）は、前記後部液圧室（３９Ａ）および前記前部液圧室（３９Ｂ）の後側にそれぞれ摺動自在に嵌合する後部ピストン（３８Ａ）および前部ピストン（３８Ｂ）を備え、アクチュエータ（３１）で後部ピストン（３８Ａ）を前進させることで前記後部液圧室（３９Ａ）および前記前部液圧室（３９Ｂ）にブレーキ液圧を発生可能であり、
   正常時には前記スレーブシリンダ（２３）が発生したブレーキ液圧で前記第１、第２系統のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）を作動させ、異常時には前記マスタシリンダ（１１）が発生したブレーキ液圧で前記第１、第２系統のホイールシリンダ（１６，１７，２０，２１）を作動させるブレーキ装置において、
   前記異常時に前記スレーブシリンダ（２３）の前部液圧室（３９Ｂ）および前記第２系統のホイールシリンダ（２０，２１）を接続する液路が失陥した場合に、前記マスタシリンダ（１２）の一方の液圧室（１３Ａ）が発生したブレーキ液圧で前記スレーブシリンダ（２３）の後部液圧室（３９Ａ）の容積が拡大するのを防止すべく、前記後部ピストン（３８Ａ）および前記前部ピストン（３８Ｂ）の最大距離を規制する規制手段（６２）を備えたことを特徴とするブレーキ装置。

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