JP4117509B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のブレーキ系統に係り、特にホイールブレーキへ供給する液圧を任意に制御できるブレーキ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブレーキ制御装置は、一般にブレーキペダルの踏力に応じた液圧を発生するマスタシリンダと、液圧源を含み、ブレーキペダルの操作に応じて前記液圧源の液圧を調圧しホイールシリンダへ供給する液圧制御手段と、該液圧制御手段が失陥した時に前記マスタシリンダの液圧をホイールシリンダへ供給するフェイルセーフ弁と、前記液圧制御手段の正常動作時にはブレーキペダルの必要なストロークを確保するストロークシミュレータとを備えた構造となっている。
【０００３】
このようなブレーキ制御装置において、上記ストロークシミュレータとしては、従来一般にはマスタシリンダの液圧に応じて容積変化するアキュムレータまたはダンパが用いられていたが、このものでは、アキュムレータまたはダンパへ供給する液量に加えてホイールシリンダへ供給する液量をマスタシリンダに確保しなければならず、大型のマスタシリンダが必要になって、装置の大型化が避けられないようになる。
【０００４】
そこで、例えば、特開平７−１６５０３１号公報に記載のブレーキ制御装置では、同公報から抜粋して図４に示すように、ブレーキペダルａとマスタシリンダｂとの間に、マスタシリンダｂ側の第１ロッドf1と、ブレーキペダルａ側の第２ロッドf2と、第１および第２のロッドf1とf2との間に介装したスプリング（ばね）f3とからなるペダルフィーリング調整機構（ストロークシミュレータ）ｆを設け、上記液圧制御手段の正常動作時には、前記ばねf3を短縮させてブレーキペダルａの必要なストロークを確保し、該液圧制御手段の失陥時すなわちフェイルセーフ時には、第１ロッドf1に第２ロッドf2を当接させて、ブレーキペダルａの踏力を直接マスタシリンダｂに伝えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載のブレーキ制御装置によれば、フェイルセーフ時にマスタシリンダが作動する場合、運転者は、通常時にストロークシミュレータｆによって消費されるストロークにマスタシリンダ（ピストン）のストローク分を上乗せした分だけブレーキペダルａを踏み込む必要があるため、同一減速度を得るのに通常時よりも強くブレーキペダルａを踏み込まなければならず、ブレーキ操作が極めて難しくなるという問題があった。
【０００６】
また、ストロークシミュレータｆによる反力は、ばねf3の変位量のみで決まるため、一般のペダル反力特性に存在するようなスピード依存成分（速く踏む程、反力は増大する）がなく、実用上、ペダルフィーリングに違和感を伴うという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブレーキ操作性およびペダルフィーリング性を犠牲にすることなくブレーキペダルの必要なストロークを確保できるストロークシミュレータを備えたブレーキ制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ブレーキペダルの踏力に応じた液圧を発生する、圧力室を形成するピストンを有したマスタシリンダと、液圧源を含みブレーキペダルの操作に応じて前記液圧源からの液圧を調圧しホイールシリンダへ供給する液圧制御手段と、該液圧制御手段が失陥した時に前記マスタシリンダの圧力室の液圧をホイールシリンダへ供給するフェイルセーフ弁と、前記ブレーキペダルと前記マスタシリンダとの間に介装され、前記液圧制御手段の正常動作時には、ばねを短縮させてブレーキペダルの必要なストロークを確保するストロークシミュレータとを備えたブレーキ制御装置において、前記ストロークシミュレータを前記マスタシリンダのシリンダ本体内に納め、該シリンダ本体内には、前記ピストンとブレーキペダルに連動する前記ストロークシミュレータのロッドとにより前記圧力室と直列に液室を区画形成すると共に、該液室内にストロークシミュレータの前記ばねを配置し、さらに、前記マスタシリンダには、前記マスタシリンダのリザーバと前記液室とを連通し前記シリンダ本体内に設けられた液通路を前記ピストンの動きによって連通遮断でき、前記液圧制御手段の正常動作時には前記液室をリザーバへ連通させ、かつ該液圧制御手段の失陥時には前記液室と前記リザーバとの連通を遮断する連通遮断手段を設け、該連通遮断手段は、前記ピストンに設けられたシール部材を有し、前記ピストンが所定量移動したときに前記シール部材により前記液通路を遮断するようになっていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成したことにより、液圧制御手段の失陥時は、連通遮断手段が、ストロークシミュレータのばねを配置した液室とリザーバとの連通を遮断するので、前記液室内に液が封じ込められ、これによりばねの短縮を伴うことなくマスタシリンダのピストンがストロークし、したがって、ブレーキペダルを大きく踏み込む必要はなくなる。
一方、液圧制御手段の正常動作時は、ストロークシミュレータのばねが短縮してブレーキペダルの必要なストロークが確保されるが、この時、連通遮断手段によってばねを配置した液室内の液がリザーバへ流動するので、その流通抵抗によりブレーキペダルの操作スピードに応じた反力成分が発生し、所望のペダルフィーリング性が確保される。
また、連通遮断手段は、マスタシリンダのピストンの動きにより該マスタシリンダの本体内に設けられた液通路を連通遮断するので、特別のバルブ機構を設けることなく簡単に連通遮断機能を付加することができる。
【００１０】
本発明は、上記液通路にオリフィスを設けるようにしても良く、これにより液の流通抵抗がより大きく付加され、ペダルフィーリング性の改善がより確実となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２は、本発明に係るブレーキ制御装置の全体的構成を示したもので、このブレーキ制御装置は、ブレーキペダル１の操作（例えば、踏力）に応じた液圧を発生する、後述のストロークシミュレータ２（図１）を内蔵したマスタシリンダ３と、マスタシリンダ３の液圧に応じてホイールシリンダ４へ供給する液圧を制御する液圧制御装置５と、ホイールシリンダ４に対してマスタシリンダ１と液圧制御装置５とを選択的に接続するフェイルセーフ弁６とから概略構成されている。
【００１３】
本実施の形態において、上記液圧制御装置５は液圧源７、液圧制御弁８および電子制御ユニット９を含んでおり、その液圧制御弁８は、図３に示すような構造となっている。図３において、１０は、内部の穴１０ａにスプール１１を摺動可能に納めた弁本体で、弁本体１０には液圧源（ＡＣ）７に接続される入力ポート１２Ａ、前記ホイールシリンダ（ＨＣ）４に接続される出力ポート１２Ｂおよび図示を略す液タンクＲＥに接続される排出ポート１２Ｃが設けられている。この弁本体１０の一端には、前記電子制御ユニット（ＥＣＵ）９からの電流供給により作動するリニアソレノイド１３が結合されており、その作動ロッド１３ａが前記スプール１１の一端に押し当てられている。一方、弁本体１０の穴１０ａの底部側にはスプール１１をリニアソレノイド１３側へ付勢する戻しばね１４とスプール１１に出力反力を加える反力機構１５とが設けられている。反力機構１５は、ここでは出力ポート１２Ｂに制御圧流路１６を介して連通する液圧室１７と、この液圧室１７から前記穴１０ａ内まで摺動可能に延ばされた制御ピン１８と、この制御ピン１８を付勢してその先端をスプール１１の他端に当接させるばね１９とからなっている。
【００１４】
このような液圧制御弁８は、通常は、戻しばね１４のばね力によってスプール６が戻り位置（減圧位置）にあり、入力ポート１２Ａが閉じられると共に出力ポート１２Ｂは排出ポート１２Ｃを介して液タンク（ＲＥ）側へ開かれている。この状態から、ＥＣＵ９によってリニアソレノイド１３に通電すると、その通電電流に応じて作動ロッド１３ａがスプール１１を増圧位置に移動させ、排出ポート１２Ｃが閉じる一方で入力ポート１２Ａが開かれて、液圧源７の液圧が出力ポート１２Ｂからホイールシリンダ４へ供給される。この時、出力ポート１２Ｂの液圧が制御圧流路１６を介して液圧室１７に伝達され、制御ピン１８がスプール１１を図中右方へ押圧してリニアソレノイド１３に反力が作用し、リニアソレノイド１３の推力と、制御室１７内の液圧および戻しばね１４のばね力とがバランスして、スプール１１が入力ポート１２Ａおよび排出ポート１２Ｃを閉鎖するまで、出力ポート１２Ｂの液圧が上昇し、これによりリニアソレノイド１３への通電電流に応じてホイールシリンダ４への液圧が調整されるようになる。
【００１５】
上記電子制御ユニット９は、マスタシリンダ３の液圧を検出する液圧センサ２０からの信号に基づいて、液圧制御弁８のリニアソレノイド１３にマスタシリンダ３の液圧に応じた電流を通電するようになっており、この通電により、液圧制御弁８内のスプール１１が上記したように増圧動作し、液圧源７からの液圧が調整されてホイールシリンダ４に供給される。一方、電子制御ユニット９には、ブレーキペダル１の踏込みを検知するブレーキランプスイッチ２１から信号が入力されるようになっており、電子制御ユニット９は、このブレーキランプスイッチ２１からの信号に基づきフェイルセーフ弁６を液圧制御装置５側へ切換えると共に、液圧制御弁８を作動させる。電子制御ユニット９にはまた、ホイールシリンダ４への供給圧を検出する液圧センサ２２から信号が入力されるようになっており、前記液圧制御弁８の作動によってもなお、ホイールシリンダ４への液圧が上昇しないことが液圧センサ２３によって確認されると、電子制御ユニット９は、フェイルセーフ弁６を図示の位置に復帰させて、マスタシリンダ３の液圧を直接ホイールシリンダ４へ供給できるようにする。
【００１６】
ここで、上記ストロークシミュレータ２を内蔵するマスタシリンダ３は、図１に示すような構造となっている。同図において、３０はマスタシリンダ３のシリンダ本体で、シリンダ本体３０は、ストロークシミュレータ２の全体を収納できるに足る十分な長さに形成されている。シリンダ本体３０は有底筒状をなし、その周壁には、リザーバ３１（図２）に通じる２つのポート３２，３３が設けられている。このシリンダ本体３０の内底部側には、マスタシリンダ３を構成するピストン３４が配設されており、ピストン３４は、シリンダ本体３０内に嵌合したスリーブ３５により摺動案内されるようになっている。このピストン３４の先端部（シリンダ本体３０への挿入端部）にはカップ部３４ａが設けられており、このカップ部３４ａとシリンダ本体３０の内底との間は、マスタシリンダ３の圧力室３６として構成されている。なお、シリンダ本体３０の内面には、ピストン３４のカップ部３４ａを液密にシールするシール部材（カップシール）３７が装着されている。
【００１７】
上記圧力室３６には、前記フェイルセーフ弁６（図２）に連通する吐出ポート３８が開口している。圧力室３６にはまた、軸部材３９を介して相互に接近離間可能に連結された２つのカップ状ばね受け４０，４１に両端を着座させた状態でばね４２が配設されている。ピストン３４は、常時はこのばね４２によりシリンダ本体３０の開口側へ付勢され、マスタシリンダ３の非作動時には、軸部材３９が最大限に伸長する後退端に位置決めされる。
【００１８】
上記スリーブ３５は、その先端部と中間部とをシリンダ本体３０の内面に部分的に密着させており、これによりスリーブ３５の周りには、環状の室４３と環状の通路４４とが形成されている。スリーブ３５の前記中間部には、シリンダ本体３０の内面との間をシールするシール部材（Ｏリング）４５が装着されており、前記環状の室４３と通路４４とは、このシール部材４５により相互に導通不能に隔離されている。しかして、前記環状の室４３には、前記シリンダ本体３０に設けられた一方のポート３２が開口しており、また、この環状の室４３は、スリーブ３５に設けたポート４６とピストン３４のカップ部３４ａに設けたポート４７とにより前記圧力室３６に連通させられている。ピストン３４のカップ部３４ａに設けたポート４７は、前記したピストン３４の後退端において前記シール部材３７からわずか後方へ離間する位置に設定されており、したがって、ピストン３４がその後退端からわずか前進すると、該ポート４７がシール部材３７にラップし、圧力室３６は密閉室として区画されるようになる。
【００１９】
シリンダ本体３０の開口側には、第２のスリーブ５０が嵌合されている。この第２のスリーブ５０は、前記シリンダ本体３０の内底部側のスリーブ（以下、これを第１のスリーブという）３５に対してスペーサ５１およびストッパリング５２を介して連接されている。第２のスリーブ５０の後端は、シリンダ本体３０の開口端部に螺合したカップ状のカバー５３により押えられ、一方、第１のスリーブ３５の先端はシリンダ本体３０の内面の段差に突き当てられており、これにより２つのスリーブ３５、５０はシリンダ本体３０内に位置固定的に配置されている。
【００２０】
上記第２のスリーブ５０内には、ストロークシミュレータ２を構成するロッド５４が摺動可能に嵌挿されている。このロッド５４は、その後端部に設けた凹部５４ａにブレーキペダル１から延ばした軸１ａ（図２）を受入れることにより、ブレーキペダル１と連動するようになっている。シリンダ本体３０と第２のスリーブ５０との間は、第２のスリーブ５０に装着した２つのシール部材（Ｏリング）５５，５６によりシールされ、一方、第２のスリーブとロッド５４との間は、第２のスリーブ５０に装着した２つのシール部材（カップシール）５７，５８によりシールされている。これにより、シリンダ本体３０内には、マスタシリンダ３のピストン３４とストロークシミュレータ２のロッド５４とにより密閉の液室５９が区画形成されている。
【００２１】
上記液室５９には、ストロークシミュレータ２を構成する２つのばね６０，６１が配設されている。これら２つのばね６０，６１は、ロッド５４の先端に装着したばね受け６２とマスタシリンダ側のピストン３４の軸端に装着したばね受け６３との間に、中間のフリーのばね受け６４を介して直列に配置されている。これら２つのばね６０，６１の合成セット荷重は、前記マスタシリンダ側の圧力室３６内のばね４２のセット荷重よりも低く設定されている。したがって、液室５９内に液圧が発生していない状態で、ロッド５４にブレーキペダル１の踏力が負荷されると、２つのばね６０，６１が短縮して、マスタシリンダ側のピストン３４が不動のままでロッド５４のみが移動（前進）するようになる。なお、２つのばね６０，６１としてばね定数の異なるものが選択されている。
【００２２】
一方、マスタシリンダ側のピストン３４の後端部には、第１のスリーブ３５との間をシールするシール部材（カップシール）６５が装着されている。ピストン３４は、その先端側のカップ部３４ａとこのシール部材６５とを部分的に第１のスリーブ３５に密着させており、これによりピストン３４の周りには環状の室６６が形成されている。この環状の室６６は、第１のスリーブ３５に設けたポート６７，６８を通じて第１のスリーブ３５の周りの環状の室４３、環状の通路４４にそれぞれ連通させられている。
【００２３】
上記シール部材６５は、ピストン３４の後退端において、前記環状の通路４４に連通するポート６８よりもわずか後方（液室５９側）となる位置に設けられており、これによりマスタシリンダ３の非作動時には、液室５９内が第１のスリーブ３５の周りの環状の通路４４、第１のスリーブ３５の一方のポート６８、ピストン３４の周りの環状の室６６、第１のスリーブ３５の他方のポート６７、第１のスリーブ３５の周りの環状の室４３およびシリンダ本体３０の一方のポート３２を通じてリザーバ３１に連通する状態となる。なお、第１のスリーブ３５の一方のポート６８は、その一部がオリフィス状に絞られている。
【００２４】
さらに、第２のスリーブ５０の周りには、２つのシール部材５５と５６の間に位置して環状の室６９が設けられており、この室６９には、シリンダ本体３０に設けられた他方のポート３３が開口している。また、ストロークシミュレータ２を構成するロッド５４の先端部には、前記液室５９に連通する凹部５４ｂが設けられており、この凹部５４ｂ内と前記環状の室６９との間は、ロッド５４に設けたポート７０と、第２のスリーブ５０に設けたポート７１とにより連通させられている。ロッド５４の後退端において、そのポート７０は第２のスリーブ５０の先端側のシール部材５８よりわずか後方（シリンダ本体３０の開口端側）に位置決めされるようになっており、これによりマスタシリンダ３の非作動時には、液室５９内がロッド５４のポート７０、第２のスリーブ５０のポート７１、第２のスリーブ５０の周りの環状の室６９およびシリンダ本体３０の他方のポート３３を通じてリザーバ３１に連通する状態となる。
【００２５】
以下、上記のように構成したブレーキ制御装置の作用を説明する。
先ず、液圧制御装置５が正常に動作している場合について説明する。この場合は、フェイルセーフ弁６が液圧制御装置５側へ切換えられるため、マスタシリンダ３の圧力室３６内の液の吐出は遮られている。この状態の基、ブレーキペダル１の踏力がロッド５４へ伝えられると、２つのばね６０，６１が次第に短縮してロッド５４が前進する。なお、このロッド５４の前進により、そのポート７０がシール部材５８にラップし、液室５９とシリンダ本体３０の他方の排出ポート３３との連通は遮断される。そして、２つのばね６０，６１の合成荷重が圧力室３６内のばね４２のセット荷重を上回ると、マスタシリンダ３のピストン３４も前進するが、このピストン３４の前進によりそのポート４７がシール部材３７にラップし、これにより圧力室３６内に液が封じ込められて、ピストン３４は直ちに移動停止する。
【００２６】
このピストン３４が停止した状態では、ピストン３４に設けたシール部材６５は第１のスリーブ３５のポート６８にラップしておらず、これにより液室５９内の液は、通路４４、ポート６８、室６６、ポート６７および室４３を経てシリンダ本体３０の一方のポート３２からリザーバ３１へ逃がされる。したがって、２つのばね６０，６１は引続いて短縮動作を行い、これによりブレーキペダル１の必要なストロークが確保される。すなわち、ストロークシミュレータ２は本来的なシミュレータ機能を果たす。この時、液室５９からリザーバ３１へ排出される液には各流路から流通抵抗が働き、ブレーキペダル１の操作スピードに応じた反力成分が発生し、所望のペダルフィーリング性が確保される。本実施の形態では特に、ポート６８をオリフィス状に絞っているので、液の流通抵抗がより一層高まり、ペダルフィーリング性はより一層改善される。また、ストロークシミュレータ２は、ばね定数の異なる２つのばね６０，６１を有する構成となっているので、反力特性に時間的な変化がつき、通常のブレーキ操作により近似したブレーキフィーリングが得られるようになる。
【００２７】
次に、液圧制御装置５が失陥した場合について説明する。この場合は、フェイルセーフ弁６が切換わってマスタシリンダ３がホイールシリンダ４へ接続され、マスタシリンダ３の圧力室３６内の液が吐出ポート３８を通じてホイールシリンダ４へ供給される。したがって、ブレーキペダル１の踏込みに応じてストロークシミュレータ２のロッド５４が２つのばね６０，６１を短縮させながら前進すると、これと連動してマスタシリンダ側のピストン３４も前進し、遂にはそのシール部材６５が第１のスリーブ３５のポート６８にラップし、液室５９が液密封状態（ハイドロリックロック状態）となる。すると、２つのばね６０，６１の短縮が抑えられ、ロッド５４と一体にピストン３４が前進し、ホイールシリンダ４へ所定の液圧が供給される。すなわち、ストロークシミュレータ２のシミュレータ機能がキャンセルされ、これによりブレーキペダル１を大きく踏み込む必要はなくなる。
【００２８】
なお、上記実施の形態において、液圧制御装置５の液圧制御弁８として、リニアソレノイド１３をスプール１１の増圧作動側に、ばね１４のばね力および反力機構１５の反力をスプール１１の減圧側に使う形式のものを用いたが、本発明は、この液圧制御弁８の形式を限定するものではなく、例えば前出特開平７−１６５０３１号公報に記載されるような、マスタシリンダ圧の力をスプールの増圧側に、リニアソレノイドの力をスプールの減圧側に使う形式のものを用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るブレーキ制御装置によれば、ストロークシミュレータのばねをマスタシリンダのシリンダ本体内に設けた液室に配置し、液圧制御手段の正常動作時は該液室内の液を排出してばねの短縮を可能にすると共に、液圧制御手段の失陥時は該液室内に液を封じ込めてばねを固定するようにしたので、ブレーキ操作性を犠牲することなくブレーキペダルの必要なストロークを確保することができる。また、液室から排出される液の流通抵抗によりブレーキペダルの操作スピードに応じた反力成分が発生するので、液圧制御手段の正常動作時は所望のペダルフィーリング性を確保でき、その利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るストロークシミュレータ内蔵のマスタシリンダの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態としてのブレーキ制御装置の系統図である。
【図３】本実施の形態で用いた液圧制御弁の構造を示す断面図である。
【図４】従来のストロークシミュレータの構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ブレーキペダル
２ ストロークシミュレータ
３ ストロークシミュレータ内蔵のマスタシリンダ
４ ホイールシリンダ
５ 液圧制御装置
６ フェイルセーフ弁
７ 液圧源
３０ シリンダ本体
３１ リザーバ
３２ ポート
３４ ピストン
３５，５０ スリーブ
３６ マスタシリンダの圧力室
５４ ストロークシミュレータのロッド
５９ 液室
６０，６１ ストロークシミュレータのばね
６５ シール部材（連通遮断手段）
６８ ポート（オリフィス）

Claims (2)

1. ブレーキペダルの踏力に応じた液圧を発生する、圧力室を形成するピストンを有したマスタシリンダと、液圧源を含みブレーキペダルの操作に応じて前記液圧源からの液圧を調圧しホイールシリンダへ供給する液圧制御手段と、該液圧制御手段が失陥した時に前記マスタシリンダの圧力室の液圧をホイールシリンダへ供給するフェイルセーフ弁と、前記ブレーキペダルと前記マスタシリンダとの間に介装され、前記液圧制御手段の正常動作時には、ばねを短縮させてブレーキペダルの必要なストロークを確保するストロークシミュレータとを備えたブレーキ制御装置において、前記ストロークシミュレータを前記マスタシリンダのシリンダ本体内に納め、該シリンダ本体内には、前記ピストンとブレーキペダルに連動する前記ストロークシミュレータのロッドとにより前記圧力室と直列に液室を区画形成すると共に、該液室内にストロークシミュレータの前記ばねを配置し、さらに、前記マスタシリンダには、前記マスタシリンダのリザーバと前記液室とを連通し前記シリンダ本体内に設けられた液通路を前記ピストンの動きによって連通遮断でき、前記液圧制御手段の正常動作時には前記液室をリザーバへ連通させ、かつ該液圧制御手段の失陥時には前記液室と前記リザーバとの連通を遮断する連通遮断手段を設け、該連通遮断手段は、前記ピストンに設けられたシール部材を有し、前記ピストンが所定量移動したときに前記シール部材により前記液通路を遮断するようになっていることを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 液通路に、オリフィスを設けたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。

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