Bbw type brake device

本発明は、運転者の制動操作を電気信号に変換してアクチュエータを作動させ、このアクチュエータに接続された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、いわゆるＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式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ＢＢＷ式ブレーキ装置において、スレーブシリンダが失陥した場合に、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ものが、下記特許文献１により公知である。

ところで車体重量の大きい車両では、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧を高めるべく、ブレーキペダルの踏力を倍力してマスタシリンダに伝達する負圧ブースタが一般的に用いられているが、エンジンの負圧を利用できない電気自動車では負圧ブースタ以外の倍力装置が必要になる。 また負圧ブースタを備えた車両であっても、負圧ブースタに更なる倍力装置を組み合わせれば、マスタシリンダに一層大きなブレーキ液圧を発生させることも可能となる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、負圧ブースタを必要とせずに大きなブレーキ液圧を発生可能であり、かつ電源失陥時のバックアップが可能なＢＢＷ式ブレーキ装置を提供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、運転者により操作されるブレーキペダルと、ブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、前記ブレーキペダルの操作量に応じて、前記マスタシリンダのピストンを駆動部材を介して駆動するアクチュエータと、前記駆動部材および前記ブレーキペダルをクリアランスを介して連結する連結手段とを備え、前記ブレーキペダルが非制動位置から所定距離ストロークし、前記クリアランスが消滅したときに、該ブレーキペダルが前記駆動部材に連結されることを特徴とするＢＢＷ式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、前記連結手段は、前記ブレーキペダルに形成した長孔と、前記長孔に摺動自在に嵌合して前記駆動部材に固定されたピンとで構成されることを特徴とするＢＢＷ式ブレーキ装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記駆動部材は、前記ピストンに接続されたプッシュロッドと、前記アクチュエータの出力ロッドとで構成され、前記ピンは前記プッシュロッドに固定されて前記出力ロッドに形成した長孔に摺動自在に嵌合することを特徴とするＢＢＷ式ブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態の長孔１２ａおよびピン３１は本発明の連結手段に対応し、実施の形態の後部ピストン２３Ａは本発明のピストンに対応し、実施の形態のプッシュロッド３０および出力ロッド３６は本発明の駆動部材に対応する。

請求項１の構成によれば、マスタシリンダのピストンをアクチュエータによって駆動部材を介して駆動するので、負圧ブースタを必要とせずに大きなブレーキ液圧を発生することができるだけでなく、アクチュエータが失陥した場合には、駆動部材およびブレーキペダル間のクリアランスを超えてブレーキペダルを操作することでマスタシリンダを作動させ、失陥したアクチュエータをバックアップすることができる。 しかも駆動部材およびブレーキペダル間のクリアランスにより、自動制動時や回生制動時にブレーキペダルの操作と無関係にアクチュエータを作動させた場合に、駆動部材の動きがブレーキペダルに伝達されるのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、駆動部材とブレーキペダルとを連結する連結手段を、ブレーキペダルに形成した長孔と、駆動部材に固定されて長孔に摺動自在に嵌合するピンとで構成したので、ブレーキペダルが非制動位置から所定距離ストロークして前記クリアランスが消滅したときに駆動部材を駆動することができる。

また請求項３の構成によれば、駆動部材をピストンに接続されたプッシュロッドと、アクチュエータの出力ロッドとで構成し、ピンはプッシュロッドに固定されて出力ロッドに形成した長孔に摺動自在に嵌合するので、アクチュエータが作動不能になってブレーキペダルによりマスタシリンダを作動させるとき、出力ロッドを残してプッシュロッドだけを前進させることができ、作動不能になったアクチュエータがマスタシリンダの作動を妨げることがない。

車両用ブレーキ装置の非制動時の液圧回路図。

図１の２−２線拡大断面図。

図１に対応する通常制動時の作用説明図。

図１に対応する回生制動時の作用説明図。

図１に対応する自動制動時の作用説明図。

図１に対応するスレーブシリンダ失陥時の作用説明図。

各状態でのブレーキペダル、プッシュロッドおよび出力ロッドの位置関係を示す図。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

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可能な後部および前部液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、後部液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ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、前部液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ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。

マスタシリンダ１１はシリンダ本体２２に摺動自在に嵌合する後部および前部ピストン２３Ａ，２３Ｂを備える。 後部ピストン２３Ａの前方に形成された後部液圧室１３Ａにはリターンスプリング２４Ａが配置され、後部入口ポート２６Ａがリザーバ２５に接続されるとともに、後部出口ポート２７Ａが液路Ｐａに接続される。 前部ピストン２３Ｂの前方に形成された前部液圧室１３Ｂにはリターンスプリング２４Ｂが配置され、前部入口ポート２６Ｂがリザーバ２５に接続されるとともに、前部出口ポート２７Ｂが液路Ｑａに接続される。

図１および図２を併せて参照すると明らかなように、車体に支軸２８を介して上端を枢支されてリターンスプリング２９で後方に付勢されたブレーキペダル１２の中間部に前後方向に延びる長孔１２ａが形成されており、マスタシリンダ１１の後部ピストン２３Ａから後方に延びるプッシュロッド３０の後端の二股部に形成したピン孔３０ａ，３０ａに架設したピン３１が、ブレーキペダル１２の前記長孔１２ａに嵌合する。

マスタシリンダ１１を駆動するアクチュエータ３８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。 ボールねじ機構３５の出力ロッド３６の前端は二股になっており、ブレーキペダル１２とプッシュロッド３０の二股部との間に挟まれた出力ロッド３６の二股部には前後方向に延びる長孔３６ａが形成されており、この長孔３６ａに前記ピン３１が摺動自在に嵌合する。 ピン３１はクリップ３７によって抜け止めされる。

リターンスプリング２９で後方に付勢されたブレーキペダル１２の後退限（非制動位置）は図示せぬストッパで規制されており、アクチュエータ３８が不作動のとき、ピン３１は出力ロッド３６の長孔３６ａの後端に当接し、かつブレーキペダル１２の長孔１２ａの前後方向中央部に位置している（図２参照）。

図１に示すように、ＡＢＳ装置４１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Ｐａと液路Ｐｂ，Ｐｃ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Ｐｂ，Ｐｃ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Ｐａ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。

アクチュエータ３８およびＡＢＳ装置４１の作動を制御する不図示の電子制御ユニットには、ブレーキペダル１２のストロークを検出するストロークセンサ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。

図３および図７（Ｂ）は通常制動時の状態を示すもので、運転者が車両を制動すべくブレーキペダル１２を踏むと、ブレーキペダル１２の長孔１２ａがピン３１に対して空動することで、ブレーキペダル１２に入力された踏力がマスタシリンダ１１のプッシュロッド３０に伝達されることはない。 ブレーキペダル１２のストロークをストロークセンサＳａが検出すると、アクチュエータ３８が作動して出力ロッド３６が前進し、出力ロッド３６の長孔３６ａの後端がピン３１を介してプッシュロッド３０を押圧することで、マスタシリンダ１１の後部および前部液圧室１３Ａ，１３Ｂにブレーキ液圧が発生する。

このように、運転者の踏力でブレーキペダル１２が前進しても、それに応じて作動するアクチュエータ３８で出力ロッド３６およびプッシュロッド３０も前進するため、ブレーキペダル１２、出力ロッド３６およびプッシュロッド３０の相対的な位置関係は非制動時の状態に対して変化しない（図７（Ａ）参照）。

マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧はＡＢＳ装置４１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。 このとき、ピン３１はブレーキペダル１２の長孔１２ａの中央部に位置するため、アクチュエータ３８の駆動力がブレーキペダル１２に伝達されることはない。 マスタシリンダ１１が発生したブレーキ液圧は液圧センサＳｂにより検出され、この液圧がストロークセンサＳａが検出したブレーキペダル１２のストロークに応じた値になるように、アクチュエータ３８の作動が制御される。

駆動源としてエンジン以外にモータ・ジェネレータを備えるハイブリッド車両や、駆動源としてモータ・ジェネレータだけを備える電動車両では、モータ・ジェネレータを回生制動して車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。 この場合、トータルの制動力から回生制動が負担する制動力を減算した制動力だけを液圧制動により発生させる必要があるため、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧を減圧する。

そのために、図４および図７（Ｃ）に示すように、ブレーキペダル１２が踏まれてアクチュエータ３８が作動している状態から、回生制動が開始されてブレーキ液圧を減圧する必要がある場合には、アクチュエータ３８の電動モータ３２を逆転駆動して後部および前部ピストン２３Ａ，２３Ｂを後退させる。 この場合も、ピン３１はブレーキペダル１２の長孔１２ａの内部を空動するため、アクチュエータ３８の駆動力がブレーキペダル１２に伝達されることはない。

ところで、運転者がブレーキペダル１２を踏まない場合であっても、レーダー装置で先行車を検知した結果に基づいて、先行車との衝突被害を軽減したり、先行車との車間距離を一定に保持したり、渋滞時に先行車の停止・発進に追従して自車を停止・発進したりする場合、アクチュエータ３８を作動させて自車を自動的に制動することができる。

即ち、図５および図（Ｄ）に示すように、アクチュエータ３８が作動して出力ロッド３６が前進すると、出力ロッド３６の長孔３６ａの後端がピン３１を介してプッシュロッド３０を押圧し、マスタシリンダ１１の後部および前部液圧室１３Ａ，１３Ｂにブレーキ液圧が発生する。 このとき、アクチュエータ３８の出力ロッド３６と共にピン３１が前進しても、ピン３１はブレーキペダル１２の長孔１２ａの内部を空動するため、アクチュエータ３８の駆動力がブレーキペダル１２に伝達されることはない。

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、アクチュエータ３８を作動状態に維持し、この状態でＡＢＳ装置４１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を閉弁してアクチュエータ３８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Ｐａ，Ｑａに戻される。

さて、電源の失陥等によりアクチュエータ３８作動不能になると、運転者の踏力により直接マスタシリンダ１１がブレーキ液圧を発生する。

即ち、図６および図７（Ｅ）に示すように、アクチュエータ３８が停止した状態でブレーキペダル１２を踏み込むと、長孔１２ａの後端がピン３１に当接するまでブレーキペダル１２は空動するが、長孔１２ａの後端がピン３１に当接するとピン３１に押されてプッシュロッド３０が前進し、マスタシリンダ１１がブレーキ液圧を発生する。 その間、ピン３１は出力ロッド３６の長孔３６ａ内を空動するため、運転者の踏力が出力ロッド３６を介してアクチュエータ３８に伝達され、作動不能のアクチュエータ３８によりブレーキペダル１２の前進が阻害されることはない。 従って、アクチュエータ３８が作動不能になっても、運転者の踏力により直接マスタシリンダ１１を作動させて支障なく制動力を発生させることができる。

しかして、本実施の形態によれば、負圧ブースタのような倍力装置を用いずとも、アクチュエータ３８が発生する駆動力でマスタシリンダ１２を作動させて高いブレーキ液圧を発生させることができるだけでなく、図３〜図６に示す通常制動、回生制動、自動制動、アクチュエータ３８の失陥時の制動に対応することが可能となる。

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、実施の形態のブレーキ装置はＡＢＳ装置４１を備えているが、本発明はＡＢＳ装置４１を持たないブレーキ装置に対しても適用可能である。

１１ マスタシリンダ１２ ブレーキペダル１２ａ 長孔（連結手段）
２３Ａ 後部ピストン（ピストン）
３０ プッシュロッド（駆動部材）
３１ ピン（連結手段）
３６ 出力ロッド（駆動部材）
３６ａ 長孔