【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。