JP2016147644A - ブレーキシステム - Google Patents
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Abstract
Description
このブレーキシステムは、入力装置とスレーブシリンダと液圧制御装置とを有しており、二つのブレーキ系統を備えている。入力装置は、ブレーキ操作子に連結されたピストンによってブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、ブレーキ操作子に擬似的な操作反力を付与するストロークシミュレータとを備える。スレーブシリンダは、電動アクチュエータとしての電動モータと、この電動モータにより駆動されるピストンとを備える。
ここで、「スレーブシリンダのストローク量」とは、スレーブシリンダに備わるスレーブシリンダピストンのストローク量のことである。
液圧制御装置30は、車輪ブレーキに作用する液圧を制御し、車両挙動の安定化を支援する。
本実施形態のブレーキシステムAでは、マスタシリンダ10、スレーブシリンダ20および液圧制御装置30が一つの基体1に備わり、一体のユニットとして構成されている。
第一ピストン11と第二ピストン12との間には第二圧力室16bが形成されている。また、第二圧力室16bにはコイルばねである第二弾性部材17bが介設されている。
なお、シリンダ穴10aの内周面には、複数のカップシール10c,10cが装着されている。
出力ポート18aには第一液圧路2aが接続され、出力ポート18bには第二液圧路2bが接続されている。第一液圧路2aおよび第二液圧路2bは、下流側の液圧制御装置30に接続されている。
また、マスタシリンダ10には、第二ピストン12のストロークを検出するストロークセンサSTが組み付けられている。
液圧室26は、共通液圧路4および第一連通路5aを介して第一液圧路2aに通じるとともに、共通液圧路4および第二連通路5bを介して第二液圧路2bに通じている。
回転部24cの内側には、駆動伝達部25が備わる。駆動伝達部25は、電動モータ24の回転駆動力を直線方向の軸力に変換するものである。駆動伝達部25は、ピストン22に当接しているロッド25aと、ロッド25aと回転部24cとの間に配置された複数のボール25bと、を備えている。ロッド25aの外周面には、螺旋状のねじ溝が形成されており、このねじ溝には複数のボール25bが転動自在に収容されている。ロッド25aの先端部(ピストン22との対向部)は半球状に形成されている(図2(a)参照)。回転部24cは、複数のボール25bに螺合されている。このように、回転部24cとロッド25aとの間にはボールねじ機構が設けられている。
電動モータ24は、基体1に装着される制御手段としての電子制御装置70によって駆動制御される。電動モータ24には、図示しない回転角センサが取り付けられている。回転角センサの検出値は電子制御装置70に入力される。電子制御装置70は、回転角センサの検出値に基づいて、スレーブシリンダ20のピストン22のストローク量を算出する。
ロッド25aがピストン22側に移動したときには、ピストン22がロッド25aからの入力を受けてシリンダ穴21内を進動(加圧方向に移動)し、液圧室26内のブレーキ液が加圧される。また、ロッド25aがピストン22とは反対側に移動したときには、弾性部材23の付勢力によってピストン22がシリンダ穴21内を退動(減圧方向に移動)し、液圧室26内のブレーキ液が減圧される。
なお、以下では、液圧制御装置30において、第一液圧路2aに接続された系統を「第一液圧系統300a」と称し、第二液圧路2bに接続された系統を「第二液圧系統300b」と称する。
二つの第一液圧路2aおよび第二液圧路2bは、いずれもマスタシリンダ10のシリンダ穴10aを起点とする液圧路である。
第一液圧路2aは、マスタシリンダ10の第一圧力室16aに通じている。一方、第二液圧路2bは、マスタシリンダ10の第二圧力室16bに通じている。第一液圧路2aは、下流側の車輪ブレーキFL,RRに通じている。一方、第二液圧路2bは、下流側の車輪ブレーキRL,FRに通じている。
なお、第一切替弁51および第二切替弁52は、電子制御装置70によってポジションが切り替わる。ちなみに、第一切替弁51および第二切替弁52は、システムの起動時や、マスタシリンダ10からホイールシリンダWに液圧を直接作用させるバックアップモード時には、弁体51aが第一のポジションにある。また、第一切替弁51および第二切替弁52は、スレーブシリンダ20からホイールシリンダWに液圧を作用させる通常のブレーキ制御時等に、弁体51aが第二のポジションにある。
一方の圧力センサ6は、マスタシリンダ10と第一切替弁51との間の第一液圧路2aに配置されている。圧力センサ6は、マスタシリンダ10で発生した液圧を検知するマスタ圧センサとして機能する。
他方の圧力センサ7は、共通液圧路4に配置されている。圧力センサ7は、スレーブシリンダ20で発生した液圧を検知する。
(通常のブレーキ制御)
ブレーキシステムAでは、システムが起動されると、分岐液圧路3の常閉型電磁弁8が開弁される。この状態では、ブレーキペダルPの操作によってマスタシリンダ10で発生した液圧は、ホイールシリンダWには伝達されずに、ストロークシミュレータ40に伝達される。そして、圧力室45の液圧が大きくなり、シミュレータピストン42が弾性部材43,44の付勢力に抗して底面41b側に移動することで、ブレーキペダルPのストロークが許容され、擬似的な操作反力がブレーキペダルPに付与される。
電子制御装置70は、スレーブシリンダ20の発生液圧(圧力センサ7で検出された液圧)と、マスタシリンダ10から出力された液圧(ブレーキペダルPの操作量に対応した液圧)とを対比し、その対比結果に基づいて電動モータ24の回転速度等を制御する。このようにして、ブレーキシステムAでは液圧を昇圧させる。
次に、スレーブシリンダ20の電動モータ24が駆動している状態で、第一液圧路2aおよび第二液圧路2bのいずれかのブレーキ液が減少した場合のブレーキ制御について、図5のフローチャートを参照して説明する。この場合、以下に説明する三つの段階を経てブレーキ液の減少の診断がなされる。
その後、電子制御装置70は、ステップS2において、圧力センサ7の検出値P2が判定値P5まで上昇したか否かを判定する。つまり、スレーブシリンダ20の発生液圧(検出値P2)が、スレーブシリンダ20のピストン22のストローク量に対応した液圧まで上昇しているか否かを判定する。ステップS2において、圧力センサ7の検出値P2が判定値P5まで上昇していると判定した場合(ステップS2、Yes)には、ステップS1に戻り、以下のステップS1,S2を繰り返す。
第一段階の診断では、まず、ステップS3において両遮断弁61,62を閉弁するとともに、ステップS4においてスレーブシリンダ20を加圧駆動する(ピストン22が底部21bに向かって移動するように電動モータ24を駆動する)。
ステップS5において、圧力センサ7の検出値P2が上昇していないと判定した場合(ステップS5、No)には、ステップS7に移行して、マスタシリンダ10からホイールシリンダWに液圧を直接作用させるバックアップモードによる制御を開始する。つまり、ステップS5において、圧力センサ7の検出値P2が上昇していないと判定した場合には、第一遮断弁61および第二遮断弁62からスレーブシリンダ20側の経路においてブレーキ液の減少が生じている可能性があることから、第一切替弁51および第二切替弁52の励磁を解除する。これによって、図2(a)に示すように、第一のポジションに弁体51aがそれぞれ切り替えられる。この切り替えによって第一液圧路2aが連通するとともに、第二液圧路2bが連通する。つまり、車輪ブレーキがマスタシリンダ10と連通し、スレーブシリンダ20と遮断する状態となる。
また、ステップS5において、圧力センサ7の検出値P2が上昇していないと判定した場合(ステップS5、No)には、分岐液圧路3の常閉型電磁弁8が閉弁される(マスタシリンダ10からストロークシミュレータ40への流出を止める)。これによって、マスタシリンダ10で発生した液圧は、第一液圧路2a並びに第二液圧路2bを介してホイールシリンダW(車輪ブレーキ)に直接伝達される。
ステップS9において、圧力センサ7の検出値P2が上昇したと判定した場合(ステップS9、Yes)には、ステップS10に移行して、第二ブレーキ系統K2のブレーキ制御モードに移行する。つまり、第一遮断弁61を閉弁することによって、圧力センサ7の検出値P2が上昇した場合には、第一ブレーキ系統K1の経路においてブレーキ液が減少している可能性があることから、第二ブレーキ系統K2においてスレーブシリンダ20による液圧の昇圧を継続する。つまり、第二ブレーキ系統K2によって、スレーブシリンダ20による制動(ブレーキ制御モード)が確保される。なお、引き続き第一液圧路2aとスレーブシリンダ20との間は遮断される。
ステップS13において、圧力センサ7の検出値P2が上昇したと判定した場合(ステップS13、Yes)には、ステップS14に移行して、第一ブレーキ系統K1のブレーキ制御モードに移行する。つまり、第二遮断弁62を閉弁することによって、圧力センサ7の検出値P2が上昇した場合には、第二ブレーキ系統K2の経路においてブレーキ液が減少している可能性があることから、第一ブレーキ系統K1においてスレーブシリンダ20による液圧の昇圧を継続する。つまり、第一ブレーキ系統K1によって、スレーブシリンダ20による制動(ブレーキ制御モード)が確保される。なお、引き続き第二液圧路2bとスレーブシリンダ20との間は遮断される。
次に、吸液制御について説明する。吸液制御とは、スレーブシリンダ20の液圧室26内にブレーキ液を確保するためにリザーバタンク15からブレーキ液を吸液する制御である。なお、液圧室26には、急ブレーキ等の特殊なブレーキ時を除いて、通常(常用)のブレーキ制御時に必要な量のブレーキ液が確保されている。
初めに、システム最大発生液圧が必要となる急ブレーキ等の特殊なブレーキ時における吸液制御について説明する。急ブレーキ等の特殊なブレーキ時には、常用のブレーキ制御時の液圧よりも高い液圧が要求される。この場合、スレーブシリンダ20では、シリンダ穴21内を加圧方向にスライドしたピストン22が、シリンダ穴21の底部21bに当接する寸前の位置で減圧方向に戻される(電動モータ24側に戻される)という吸液制御が行われる。以下、図6〜図8を参照して詳細に説明する。図6はシステム最大ホイールシリンダ圧が必要となる吸液制御を説明するためのフローチャート、図7はスレーブシリンダの発生液圧とこれに対する必要ストローク量との関係を示すマップである。
その後、ステップS23において、図7に示すマップに基づいて、要求液圧P3に対応するピストン22の必要ストローク量STWを算出する。
なお、第一遮断弁61および第二遮断弁62の開弁のタイミングは、例えば、ピストン22を戻し方向に駆動した後、加圧方向にピストン22を駆動し、第一遮断弁61および第二遮断弁62の下流側の液圧(ホイールシリンダ圧V1)に対してスレーブシリンダ20の発生液圧SCVが同圧となるタイミングで開弁するか、または同圧になる直前のタイミングにて開弁するのがよい。このタイミングで開弁することによって、第一遮断弁61および第二遮断弁62の上流側と下流側との液圧の差圧がない状態のため、開弁動作をスムーズに行うことができるとともに、自然な昇圧特性を得ることができる。なお、第一遮断弁61および第二遮断弁62の下流側の液圧に対してスレーブシリンダ20の発生液圧SCVが同圧となった後のタイミングにて開弁することもできる。この場合には、発生液圧SCVにリターンスプリング61bの荷重を加えた圧力になるまでに開弁するのがよい。
一方、第一遮断弁61および第二遮断弁62は時刻T1で閉弁される。これによって、ホイールシリンダ圧V1は、時刻T1から時刻T2まで保持される。
また、路面摩擦係数の推定としては、例えば、アンチロックブレーキ制御の減圧時点における車輪ブレーキ液圧や、減圧中における車輪の復帰傾向(車輪加速度)に基づいて推定することができる。
そして、複雑な構成を有することなく効率のよい液圧制御が可能になるので、システムとしての大型化を抑制することができる。
また、各系統K1,K2の液圧を別々に昇圧することができるとともに、スレーブシリンダ20から各系統K1,K2に作用する液圧を別々に遮断することができるので、効率のよい液圧制御が可能となる。
また、分岐補給路9cにチェック弁9dが設けられているので、スレーブシリンダ20で発生した液圧がリザーバタンク15側へ伝達するのをチェック弁9dによって好適に防止することができる。
また、これとは逆の順で判定を行った場合には、遮断弁を順に閉じて液圧の異常の有無を判定した後に、スレーブシリンダ20側に異常があるか否かを判定することができるため、この場合にも、各系統の液圧の異常の有無、およびスレーブシリンダ20側の異常の有無を一つの圧力センサ7で効率よく検出することができる。
また、アンチロックブレーキ制御に、ホイールシリンダWに作用する液圧を増圧、保持または減圧する制御が頻繁に行われたとしても、吸液制御によってホイールシリンダWに供給するブレーキ液を好適に確保することができる。
2a 第一液圧路
2b 第二液圧路
4 共通液圧路
5a 第一連通路
5b 第二連通路
6 第一圧力センサ
7 第二圧力センサ
9a 補給路
9b 戻り液路
9d チェック弁
10 マスタシリンダ
15 リザーバタンク
20 スレーブシリンダ
22 ピストン
24 電動モータ
30 液圧制御装置(制御弁手段)
51 第一切替弁
52 第二切替弁
61 第一遮断弁
62 第二遮断弁
70 電子制御装置
A ブレーキシステム
K1 第一ブレーキ系統
K2 第二ブレーキ系統
P ブレーキペダル(ブレーキ操作子)
FL,RR,RL,FR 車輪ブレーキ
ST ストロークセンサ
W ホイールシリンダ
Claims (11)
- 複数の車輪ブレーキのうち少なくとも一つの車輪ブレーキに通じる第一ブレーキ系統、および残りの車輪ブレーキに通じる第二ブレーキ系統を備え、
運転者のブレーキ操作子の操作によって車輪ブレーキに作用させる液圧を発生するマスタシリンダと、前記ブレーキ操作子の操作量に応じて駆動する電動アクチュエータによって液圧を発生させるスレーブシリンダと、を備えたブレーキシステムであって、
前記マスタシリンダは、二つのピストンを備え、前記マスタシリンダで発生した液圧を前記第一ブレーキ系統および前記第二ブレーキ系統のそれぞれに出力可能に構成されており、
前記スレーブシリンダは、液圧室を一つ備えており、前記スレーブシリンダで発生した液圧を前記第一ブレーキ系統および前記第二ブレーキ系統のそれぞれに出力可能に構成されており、
前記第一ブレーキ系統に設けられ、前記マスタシリンダの液圧が車輪ブレーキに付与される状態と、前記スレーブシリンダの液圧が車輪ブレーキに付与される状態と、を切り替える第一切替弁と、
前記第二ブレーキ系統に設けられ、前記マスタシリンダの液圧が車輪ブレーキに付与される状態と、前記スレーブシリンダの液圧が車輪ブレーキに付与される状態と、を切り替える第二切替弁と、
前記スレーブシリンダから前記第一切替弁に至る第一連通路と、
前記スレーブシリンダから前記第二切替弁に至る第二連通路と、
前記第一連通路を遮断可能な第一遮断弁と、
前記第二連通路を遮断可能な第二遮断弁と、
前記電動アクチュエータを駆動制御するとともに、前記切替弁および前記遮断弁の作動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記第一ブレーキ系統または前記第二ブレーキ系統の一方の系統で液圧の異常がある場合に、異常がある系統の前記第一遮断弁または前記第二遮断弁を閉じるとともに、正常な系統の前記第一遮断弁または前記第二遮断弁を開くことを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項1に記載のブレーキシステムであって、
前記第一ブレーキ系統および前記第二ブレーキ系統の異常の有無を判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、
前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧と、前記スレーブシリンダのストローク量と、の関係に基づいて異常の有無を判定し、
前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が、前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低い場合に異常があると判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項2に記載のブレーキシステムであって、
前記制御手段は、
前記判定手段により、前記第一ブレーキ系統の前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いと判定された場合に、前記第一遮断弁を閉じるとともに前記第二遮断弁を開き、
前記判定手段により、前記第二ブレーキ系統の前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いと判定された場合に、前記第二遮断弁を閉じるとともに前記第一遮断弁を開くことを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項2または請求項3に記載のブレーキシステムであって、
前記スレーブシリンダは、前記液圧室に接続された共通液圧路を介して前記第一連通路および前記第二連通路に通じており、
前記共通液圧路の液圧を測定する圧力センサを備えており、
前記判定手段は、前記圧力センサの検出値に基いて前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項4に記載のブレーキシステムであって、
前記判定手段は、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁のうちの一方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値、および他方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項4または請求項5に記載のブレーキシステムであって、
前記判定手段は、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁の両方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項6に記載のブレーキシステムであって、
前記判定手段は、
まず、前記第一遮断弁および前記第二遮断弁の両方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定した後に、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁のうちの一方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値、および他方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項6に記載のブレーキシステムであって、
前記判定手段は、
まず、前記第一遮断弁および前記第二遮断弁のうちの一方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値、および他方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定した後に、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁の両方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値に基づいて、前記スレーブシリンダによって昇圧された液圧が前記スレーブシリンダのストローク量に対応する所定の液圧よりも低いか否かを判定することを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項6に記載のブレーキシステムであって、
前記制御手段は、
前記判定手段により、前記第一遮断弁および前記第二遮断弁の両方が閉じられて前記スレーブシリンダが駆動されたときの前記圧力センサの検出値が前記スレーブシリンダのストローク量に対応したものでないと判定された場合に、
前記第一ブレーキ系統および前記第二ブレーキ系統において、前記第一切替弁および前記第二切替弁をそれぞれ切り替え、前記マスタシリンダと車輪ブレーキとの間を連通し、前記スレーブシリンダと車輪ブレーキとの間を遮断する状態にすることを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のブレーキシステムであって、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁は、常開型電磁弁であることを特徴とするブレーキシステム。 - 請求項10に記載のブレーキシステムであって、
前記第一遮断弁および前記第二遮断弁の弁体は、前記スレーブシリンダ側から弁座に押し付けられることを特徴とするブレーキシステム。
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