以下、本発明の実施の形態によるブレーキシステムを、4輪自動車に搭載した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
図1において、車両のボディを構成する車体1の下側(路面側)には、4個の車輪、例えば左,右の前輪2(FL,FR)と左,右の後輪3(RL、RR)とが設けられている。これらの各前輪2および各後輪3には、それぞれの車輪(各前輪2、各後輪3)と共に回転する回転部材(ディスク)としてのディスクロータ4が設けられている。即ち、各前輪2は、液圧式のディスクブレーキ5により各ディスクロータ4が挟持され、各後輪3は、後述する電動駐車ブレーキ機能付の液圧式のディスクブレーキ31により各ディスクロータ4が挟持される。これにより、車輪(各前輪2、各後輪3)毎に制動力が付与される。
車体1のフロントボード側には、ブレーキペダル6が設けられている。ブレーキペダル6は、車両のブレーキ操作時に運転者(ドライバ)によって踏込み操作される。ブレーキペダル6には、ペダルスイッチ、ペダルストロークセンサ等のブレーキペダル操作検出センサ(ブレーキセンサ)6Aが設けられている。このブレーキペダル操作検出センサ6Aは、ブレーキペダル6の踏込み操作の有無ないしその操作量を検出し、その検出信号を後述の液圧供給装置用コントローラ13に出力する。なお、ブレーキペダル操作検出センサ6Aの検出信号は、後述する駐車ブレーキ制御装置19に出力する構成としてもよい。
ブレーキペダル6の踏込み操作は、倍力装置7を介してマスタシリンダ8に伝達される。倍力装置7は、ブレーキペダル6とマスタシリンダ8との間に設けられた負圧ブースタや電動ブースタ等からなり、ブレーキペダル6の踏込み操作時に踏力を増倍してマスタシリンダ8に伝える。このとき、マスタシリンダ8は、マスタリザーバ9から供給されるブレーキ液により液圧を発生させる。マスタリザーバ9は、ブレーキ液が収容された作動液タンクを構成している。なお、ブレーキペダル6により液圧を発生する機構は、上記に限らず、ブレーキバイワイヤ方式の機構等、ブレーキペダル6の操作に応じて液圧を発生する機構としてもよい。
マスタシリンダ8に発生した液圧は、例えば一対のシリンダ側液圧配管10A,10Bを介して液圧供給装置11(以下、ESC11という)に送られる。このESC11は、マスタシリンダ8からの液圧をブレーキ側配管部12A,12B,12C,12Dを介して各ディスクブレーキ5,31に分配、供給する。これにより、前述の如く車輪(各前輪2、各後輪3)毎に制動力が付与される。
ESC11は、各ディスクブレーキ5,31とマスタシリンダ8との間に配設されている。ESC11は、その作動を制御する液圧供給装置用コントローラ13(以下、コントロールユニット13という)を有している。コントロールユニット13は、ESC11を駆動制御することにより、ブレーキ側配管部12A〜12Dから各ディスクブレーキ5,31にブレーキ液を供給することで、各ディスクブレーキ5,31のブレーキ液圧を増圧、減圧または保持する制御を行う。これにより、例えば倍力制御、制動力分配制御、ブレーキアシスト制御、アンチスキッド制御、トラクション制御、横滑り防止を含む車両安定化制御、坂道発進補助制御等のブレーキ制御が実行される。
コントロールユニット13は、マイクロコンピュータ等により構成され、バッテリ14からの電力が電源ライン15を通じて給電される。また、コントロールユニット13は、図1に示すように、車両データバス16等に接続されている。なお、ESC11の代わりに、公知技術であるABSユニットを用いてもよい。さらには、ESC11を設けずに(省略し)、マスタシリンダ8から直接ブレーキ側配管部12A〜12Dに接続する構成としてもよい。
車両データバス16は、車体1に搭載されたシリアル通信部としてのCANを含んで構成され、車両に搭載された多数の電子機器、コントロールユニット13および後述の駐車ブレーキ制御装置19等との間で車載向けの多重通信を行うものである。この場合、車両データバス(CAN)16に送られる車両情報としては、例えば操舵角センサ、アクセルセンサ(アクセルペダル操作検出センサ)、スロットルセンサ、エンジン回転センサ、ブレーキセンサ(ブレーキペダル操作検出センサ6A)、車輪速センサ、車速センサ、傾斜センサ、Gセンサ(加速度センサ)、ステレオカメラ、ミリ波レーダ、シートベルトセンサ、トランスミッションセンサ等からの検出信号等の情報、さらには、圧力センサ17等からの検出信号(情報)が挙げられる。
圧力センサ17は、ブレーキ側配管部12A,12B,12C,12Dにそれぞれ設けられ、それぞれの管路内圧力(液圧)、換言すれば、該管路内圧力に対応する後述のキャリパ34(シリンダ部36)内の液圧Pを個別に検出するものである。なお、圧力センサ17は、1つまたは2つ設ける構成としてもよく、例えばマスタシリンダ8とESC11との間のシリンダ側液圧配管10A,10Bにのみ設ける構成としてもよい。
車体1には、運転席(図示せず)の近傍に位置して駐車ブレーキスイッチ18が設けられ、該駐車ブレーキスイッチ18は運転者によって操作される。駐車ブレーキスイッチ18は、運転者からの駐車ブレーキの作動の要求(制動要求・解除要求)を後述の駐車ブレーキ制御装置19へ伝達するものである。
駐車ブレーキスイッチ18が制動側(駐車ブレーキON側)に操作されたとき、即ち、運転者からの制動要求があったときは、後述の駐車ブレーキ制御装置19を介して後輪3側のディスクブレーキ31に、後述の電動アクチュエータ43を制動側に回転させるための電力が給電される。これにより、後輪3側のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力が付与された状態、即ち、保持状態(アプライ状態)となる。なお、本明細書では、駐車ブレーキをかけた(作動させた)状態、即ち、駐車ブレーキとしての制動力が付与された状態を、電動アクチュエータ43の駆動により後述のブレーキパッド33に所定の押圧力(推力)を付与し、そのときのピストン39の位置を回転直動変換機構40により保持することから、「保持状態」という言葉を用いる。
一方、駐車ブレーキスイッチ18が制動解除側(駐車ブレーキOFF側)に操作されたとき、即ち、運転者からの解除要求があったときは、駐車ブレーキ制御装置19を介してディスクブレーキ31に、電動アクチュエータ43を制動側とは逆方向に回転させる電力が給電される。これにより、後輪3側のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力の付与が解除された状態、即ち、解除状態(リリース状態)となる。
なお、駐車ブレーキは、例えば車両が停止したとき(例えば、5km/h未満の状態が所定時間(例えば、30ms)継続したとき)、エンジンが停止(エンスト)したとき、シフトレバーをP(パーキング)に操作したとき、ドアが開いたとき、シートベルトが解除されたとき等、駐車ブレーキ制御装置19での駐車ブレーキの保持判断ロジックによる自動的な制動要求(自動制動要求)に基づいて、自動的に制動力を付与(保持)する構成とすることができる。また、駐車ブレーキは、例えば車両が走行したとき(例えば、車速が8km/h以上の状態が所定時間(例えば、30ms)継続したとき)、アクセルペダルが操作されたとき、クラッチペダルが操作されたとき、シフトレバーがP、N(ニュートラル)以外に操作されたとき等、駐車ブレーキ制御装置19での駐車ブレーキの解除判断ロジックによる自動的な解除要求(自動解除要求)に基づいて、自動的に制動力を解除する構成とすることができる。
駐車ブレーキ制御装置19は、後述する左,右のディスクブレーキ31と共に電動ブレーキシステムを構成するものである。図2に示すように、駐車ブレーキ制御装置19は、マイクロコンピュータ等によって構成される演算回路(CPU)20を有し、駐車ブレーキ制御装置19には、バッテリ14からの電力が電源ライン15を通じて給電される。駐車ブレーキ制御装置19は、本発明の構成要件である制御装置(コントローラ、コントロールユニット)を構成するもので、後述する左,右のディスクブレーキ31の電動アクチュエータ43を制御し、車両の駐車、停車時等に制動力(駐車ブレーキ)を発生させるものである。即ち、駐車ブレーキ制御装置19は、ディスクブレーキ31を駐車ブレーキ若しくは補助ブレーキとして作動(保持・解除)させるものである。
ここで、駐車ブレーキ制御装置19は、車両の運転者が駐車ブレーキスイッチ18を操作したときに、該駐車ブレーキスイッチ18から出力される信号(ON,OFF信号)に基づいて、後述の電動アクチュエータ43を駆動し、ディスクブレーキ31の保持(アプライ)または解除(リリース)を行う。また、駐車ブレーキ制御装置19は、駐車ブレーキスイッチ18からの信号の他、前述の駐車ブレーキの保持・解除の判断ロジックに基づいて、電動アクチュエータ43を駆動し、ディスクブレーキ31の保持または解除を行う。
このように、駐車ブレーキ制御装置19は、駐車ブレーキスイッチ18の信号や前述の駐車ブレーキの保持・解除の判断ロジックに基づく信号を含む「作動要求信号」、即ち、駐車ブレーキの作動(保持、解除)を要求する「作動要求信号」があったときに、その要求に応じたディスクブレーキ31の保持または解除を行うものである。この場合、駐車ブレーキスイッチ18からの作動要求信号に基づくディスクブレーキ31の保持または解除は、例えば後述する図4に示す制御処理に従って行われる。本実施の形態では、駐車ブレーキの保持(アプライ)を要求する信号を「制動要求信号」とし、駐車ブレーキの解除(リリース)を要求する信号を、「解除要求信号」としている。
図1ないし図3に示すように、駐車ブレーキ制御装置19は、入力側が駐車ブレーキスイッチ18等に接続され、出力側はディスクブレーキ31の電動アクチュエータ43等に接続されている。より具体的に説明すると、図2に示すように、駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20には、後述する記憶部(メモリ)21に加えて、駐車ブレーキスイッチ18、車両データバス(CAN)16、後述する電圧センサ部22、モータ駆動回路23、電流センサ部24等が接続されている。車両データバス16からは、駐車ブレーキの制御(作動)に必要な車両の各種状態量、即ち、前述の各種車両情報を取得することができる。
なお、車両データバス16から取得する車両情報は、その情報を検出するセンサ(例えば、アクセルセンサ、スロットルセンサ、エンジン回転センサ、ブレーキセンサ、車輪速センサ、車速センサ、Gセンサ等)を駐車ブレーキ制御装置19(の演算回路20)に直接接続することにより取得する構成としてもよい。また、駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20は、駐車ブレーキスイッチ18、および、車両データバス16に接続された他の制御装置(例えばコントロールユニット13)からの作動要求信号を受信するように構成することができる。この場合は、例えば、前述の判断ロジックによる駐車ブレーキの保持・解除の判定を、駐車ブレーキ制御装置19に代えて、他の制御装置(例えばコントロールユニット13)で行う構成とすることができる。即ち、コントロールユニット13に駐車ブレーキ制御装置19の制御内容を統合することが可能である。
駐車ブレーキ制御装置19は、例えばフラッシュメモリ、ROM、RAM、EEPROM等からなる記憶部(メモリ)21(図2参照)を有し、この記憶部21には、前述の駐車ブレーキの保持・解除の判断ロジックのプログラム、後述する図4に示す処理プログラム、即ち、駐車ブレーキスイッチ18からの信号に基づくディスクブレーキ31の保持(制動付与)または解除(制動解除)を行うための処理プログラム等が格納されている。
さらに、駐車ブレーキ制御装置19の記憶部21には、後述する電動機構(電動アクチュエータ43)による制動の保持または解除の制動状態、換言すれば、後述する回転直動変換機構40によるピストン39の状態(保持状態、解除状態、不明状態)が、状態(ステータス)の変更となる毎に記憶される。即ち、駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20では、ディスクブレーキ31(のピストン39)の状態が保持状態、解除状態、不明状態のいずれであるかを判定し、その判定結果は、随時、または、作動処理の区切りのタイミングで記憶部21に記憶される。
具体的に述べると、演算回路20では、回転直動変換機構40によるピストン39の保持が完了すると、保持フラグが立ち上がり、ピストン39の解除が完了すると、解除フラグが立ち上がる。記憶部21には、回転直動変換機構40によるピストン39の状態が、保持フラグが立ち上がったときは「保持状態(締結状態)」として記憶され、解除フラグが立ち上がったときは「解除状態」として記憶される。また、例えば、電動アクチュエータ43の駆動を開始してから保持フラグまたは解除フラグが立ち上がるまでの間に電動アクチュエータ43の駆動が終了した場合、例えば、駐車ブレーキ制御装置19への電力供給が断たれた場合等、「保持状態」と「解除状態」のいずれでもないときは、記憶部21には、「不明状態」として記憶される。すなわち、「解除状態」から「保持状態」へ作動が開始されたときや、「保持状態」から「解除状態」へ作動が開始されたときに、記憶部21には、「不明状態」が記憶されるようになっている。
記憶部21に記憶される回転直動変換機構40の状態(ピストン39の状態)は、電源ライン15の電力が不安定な状態となり一時的に電力が低下したとき、即ち、駐車ブレーキ制御装置19への電力供給が断たれ(システムダウンし)、その後電力が回復してシステムが再起動したときでも直ちに利用できるように、電力の供給がなくても記憶を維持できる不揮発性の記憶装置(メモリ)、例えばEEPROMに記憶する。
なお、本実施の形態において、駐車ブレーキ制御装置19は、ESC11のコントロールユニット13と別体となっているが、コントロールユニット13と一体に構成してもよい。また、駐車ブレーキ制御装置19は、左,右2つのディスクブレーキ31を制御するようにしているが、左,右のディスクブレーキ31毎に設けるようにしてもよく、この場合には、駐車ブレーキ制御装置19をディスクブレーキ31に一体的に設けることもできる。
図2に示すように、駐車ブレーキ制御装置19には、電源ライン15からの電圧VBを検出する電圧センサ部22、左,右の電動アクチュエータ43,43をそれぞれ駆動する左,右のモータ駆動回路23,23、左,右の電動アクチュエータ43のそれぞれのモータ電流値IML、IMRを検出する左,右の電流センサ部24,24等が内蔵されている。これら電圧センサ部22、モータ駆動回路23、電流センサ部24は、それぞれ演算回路20に接続されている。
これにより、駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20は、例えば、駐車ブレーキの保持(アプライ)や解除(リリース)を行うときに、電動アクチュエータ43のモータ電流値IML、IMRに基づいて、該電動アクチュエータ43の駆動を停止することができる。この場合、演算回路20は、例えば、モータ電流値IML、IMRが予め設定した保持閾値または解除閾値に達したときに、回転直動変換機構40によるピストン39の状態が保持状態または解除状態になったと判定し、電動アクチュエータ43の駆動を停止する。
さらに、駐車ブレーキ制御装置19は、電流や電圧に基づいてモータ駆動回路23,23および電動アクチュエータ43の故障診断を行う。駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20は、電源ライン15からの電圧VB(駐車ブレーキ制御装置19に入力される電圧VB)、左,右の電動アクチュエータ43のモータ電流値IML、IMRに応じて、ディスクブレーキ31の故障(フェイル)、より具体的には、回転直動変換機構40や電動アクチュエータ43の故障を検出(診断)することができる。
この場合、演算回路20は、例えば、モータ電流値IML、IMRの差やその変動等に基づいて、左,右のディスクブレーキ31のいずれが正常であるか故障であるか(例えば、左輪フェイル状態、右輪フェイル状態、左,右両輪フェイル状態、左,右両輪正常状態のいずれであるか)、その故障が物理的故障であるか否か、制御可能であるか否か等を判定することができる。
さらに、駐車ブレーキ制御装置19は、当該駐車ブレーキ制御装置19が正常であるか故障であるかの判定、即ち自己診断も行う。この判定は、例えば、演算回路20や電圧センサ部22、電流センサ部24に所定の信号(セルフチェック信号)を与えたり、演算回路20で所定の演算を行った場合に、所定の信号や所定の動作、所定の演算結果等が得られるか否かにより自己診断することができる。ディスクブレーキ31や駐車ブレーキ制御装置19のフェイル情報は、記憶部21に記憶され、そのフェイル情報に応じて必要な処理が行われる。具体的には、フェイル情報は、車両の走行中に駐車ブレーキスイッチ18の操作(制動要求信号)に基づく制動力の付与(緊急停止制御)を行うか否かの判定(後述する図4のステップ4の判定)に用いられる。
ここで、本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、車両が走行状態で駐車ブレーキの保持(アプライ)を要求する制動要求があったときに、記憶部21に記憶されているディスクブレーキ31(のピストン39)の制動状態が左,右で一致しているときに、ピストン39を推進するべく、電動アクチュエータ43を作動させる。即ち、車両の走行中に、例えばブレーキペダル6の固着、倍力装置7の故障、液圧(油圧)の喪失等が生じた場合、運転者が車両を停止させるべく(制動力を得るべく)駐車ブレーキスイッチ18を操作する(駐車ブレーキスイッチ18から作動要求信号が出力される)場合がある。この場合、駐車ブレーキ制御装置19は、記憶部21に左,右のディスクブレーキ31が「解除状態」と記憶されている場合に、ピストン39を推進するべく、電動アクチュエータ43を作動させる。このとき、電動アクチュエータ43を、例えば停車中における制動保持の制動力よりも弱い制動力が発生するように作動(駆動)させることで、急制動による車両のスピンを回避することができる。また、ESC11のコントローユニット13で検出される車輪速情報から電動アクチュエータ43を作動、解除して、車輪のスリップを抑制するABS制御を行うこともできる。
逆に言えば、車両の走行中に、記憶部21に記憶されているディスクブレーキ31(のピストン39)の制動状態が左,右で一致していない(より具体的には、左,右両方が「解除状態」でない)ときには、駐車ブレーキスイッチ18からの制動要求信号があっても、ピストン39を推進する方向に電動アクチュエータ43を作動させない。さらに、本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、当該駐車ブレーキ制御装置19および電動アクチュエータ43の故障を診断し、左,右のディスクブレーキ31や駐車ブレーキ制御装置19がともに正常であるときに、ピストン39を推進するべく、電動アクチュエータ43を作動させる。このような走行中に電動アクチュエータ43を作動させるか否かの判定を含む、駐車ブレーキ制御装置19で実行される図4に示す処理については、後で詳しく述べる。
本実施の形態では、車両の走行中に駐車ブレーキを用いた補助ブレーキによる緊急停止をすべく、運転者が駐車ブレーキスイッチ18を操作したときには、記憶部21に記憶されているディスクブレーキ31の制動状態が左,右で一致している場合に、電動アクチュエータ43を作動させる。従って、走行中に電動アクチュエータ43によってディスクブレーキ31を作動させても、左,右の後輪3,3の制動力に偏りが生じるのを抑制することができ、車両の挙動が不安定になるのを回避することができる。
次に、左,右の後輪3,3に設けられる電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31,31の構成について、図3を参照しつつ説明する。なお、図3では、左,右の後輪3,3に対応してそれぞれ設けられた左,右のディスクブレーキ31のうちの一方のみを示している。
車両の左,右にそれぞれ設けられた一対のブレーキ装置としてのディスクブレーキ31は、電動式の駐車ブレーキ機能が付設された液圧式のディスクブレーキとして構成されている。ディスクブレーキ31は、駐車ブレーキ制御装置19と共に電動ブレーキシステムを構成するものである。ディスクブレーキ31は、車両の後輪3側の非回転部分に取付けられる取付部材32と、摩擦部材としてのインナ側,アウタ側のブレーキパッド33と、後述の電動アクチュエータ43が設けられたキャリパ34とを含んで構成されている。この場合、ディスクブレーキ31は、ブレーキパッド33を押圧する後述のピストン39を液圧により推進するとともに、駐車ブレーキスイッチ18や前述の駐車ブレーキの保持の判断ロジックに基づく制動要求信号に応じて、電動アクチュエータ43によりピストン39を推進してブレーキパッド33をディスクロータ4に押圧し、該ピストン39の押圧力、即ちブレーキパッド33の押圧力の保持も可能に構成している。
取付部材32は、ディスクロータ4の外周を跨ぐようにディスクロータ4の軸方向(即ち、ディスク軸方向)に延びディスク周方向で互いに離間した一対の腕部(図示せず)と、該各腕部の基端側を一体的に連結するように設けられ、ディスクロータ4のインナ側となる位置で車両の非回転部分に固定される厚肉の支承部32Aと、ディスクロータ4のアウタ側となる位置で前記各腕部の先端側を互いに連結する補強ビーム32Bとを含んで構成されている。
インナ側,アウタ側のブレーキパッド33は、摩擦部材を構成するもので、ディスクロータ4の両面に当接可能に配置され、取付部材32の前記各腕部によりディスク軸方向に移動可能に支持されている。インナ側,アウタ側のブレーキパッド33は、後述のキャリパ34(キャリパ本体35、ピストン39)によりディスクロータ4の両面側に押圧されるものである。
取付部材32には、ディスクロータ4の外周側を跨ぐようにキャリパ34が配置されている。キャリパ34は、取付部材32の前記各腕部に対してディスクロータ4の軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体35と、このキャリパ本体35内に設けられたピストン39とにより大略構成されている。キャリパ34には、後述する回転直動変換機構40と電動アクチュエータ43とが設けられている。
キャリパ本体35は、シリンダ部36とブリッジ部37と爪部38とにより構成されている。シリンダ部36は、軸方向の一側が隔壁部36Aとなって閉塞されディスクロータ4に対向する他側が開口端となった有底円筒状に形成されている。ブリッジ部37は、ディスクロータ4の外周側を跨ぐように該シリンダ部36からディスク軸方向に延びて形成されている。爪部38は、ブリッジ部37を挟んでシリンダ部36の反対側に延びるように配設されている。
キャリパ本体35のシリンダ部36は、図1に示すブレーキ側配管部12Cまたは12Dを介してブレーキペダル6の踏込み操作等に伴う液圧が供給される。このシリンダ部36には、後述の電動アクチュエータ43との間に位置して隔壁部36Aが一体形成されている。隔壁部36Aの内周側には、電動アクチュエータ43の出力軸43Bが回転可能に装入されている。キャリパ本体35のシリンダ部36内には、押圧部材としてのピストン39と後述の回転直動変換機構40等とが設けられている。
なお、本実施の形態においては、回転直動変換機構40がピストン39内に収容されるように構成されているが、回転直動変換機構40によってピストン39が推進されるようになっていれば、必ずしも回転直動変換機構40がピストン39内に収容されていなくてもよい。
ここで、ピストン39は、開口側となる軸方向の一側がシリンダ部36内に挿入され、インナ側のブレーキパッド33に対面する軸方向の他側が蓋部39Aとなって閉塞されている。また、シリンダ部36内には、回転直動変換機構40がピストン39の内部に収容して設けられ、ピストン39は、該回転直動変換機構40によりシリンダ部36の軸方向に推進されるようになっている。回転直動変換機構40は、シリンダ部36内への前記液圧付加とは別に、キャリパ34のピストン39を外力、即ち、電動アクチュエータ43により推進させ、推進したピストン39を保持するものである。そして、左,右の後輪3に対応して左,右のディスクブレーキ31をそれぞれ設けることから、回転直動変換機構40および電動アクチュエータ43も、車両の左,右それぞれに設けられている。
回転直動変換機構40は、台形ねじ等の雄ねじが形成された棒状体からなるねじ部材41と、台形ねじからなる雌ねじ穴が内周側に形成された推進部材となる直動部材42とにより構成されている。即ち、直動部材42の内周側に螺合したねじ部材41は、後述の電動アクチュエータ43による回転運動を直動部材42の直線運動に変換するねじ機構を構成している。この場合、直動部材42の雌ねじとねじ部材41の雄ねじとは、不可逆性の大きいねじ、本実施の形態においては、台形ねじを用いて形成している。この回転直動変換機構40は、電動アクチュエータ43に対する給電を停止した状態でも、直動部材42(即ち、ピストン39)を任意の位置で摩擦力(保持力)によって保持し、省エネルギ化を図ることができる。なお、回転直動変換機構40は、電動アクチュエータ43により推進された位置にピストン39を保持することができればよく、例えば、台形ねじ以外の不可逆性の大きい通常の三角断面のねじやウォームギヤとしてもよい。
直動部材42の内周側に螺合して設けられたねじ部材41は、軸方向の一側に大径の鍔部となるフランジ部41Aが設けられ、軸方向の他側がピストン39の蓋部39A側に向けて延びている。ねじ部材41は、フランジ部41A側で後述する電動アクチュエータ43の出力軸43Bに一体的に連結されている。また、直動部材42の外周側には、直動部材42をピストン39に対して回り止め(相対回転を規制)し、軸方向の相対移動を許す係合突部42Aが設けられている。
電動機構としての電動アクチュエータ43は、駐車ブレーキ用アクチュエータを構成するものである。電動アクチュエータ43は、ケーシング43A内に設けられ、このケーシング43Aは、キャリパ本体35のシリンダ部36に隔壁部36Aの外側位置で固定して設けられている。電動アクチュエータ43は、ステータ、ロータ等を内蔵する公知技術の電動モータと、該電動モータのトルクを増幅する減速機(いずれも図示せず)から構成されている。減速機は、増幅後の回転トルクを出力する出力軸43Bを有している。出力軸43Bは、シリンダ部36の隔壁部36Aを軸方向に貫通して延び、シリンダ部36内でねじ部材41のフランジ部41A側と一体に回転するように連結されている。
出力軸43Bとねじ部材41との連結手段は、例えば軸方向には移動可能であるが回転方向は回り止めされるように構成することができる。この場合は、例えばスプライン嵌合や多角形柱による嵌合(非円形嵌合)等の公知の技術が用いられる。なお、減速機としては、例えば遊星歯車減速機やウォーム歯車減速機等を用いてもよい。また、ウォーム歯車減速機等、逆作動性のない(不可逆性の)公知の減速機を用いる場合は、回転直動変換機構40は、ボールねじやボールランプ機構等、可逆性のある公知の機構を用いることができる。
ここで、運転者が図1ないし図3に示す駐車ブレーキスイッチ18を操作したときには、駐車ブレーキ制御装置19を介して電動アクチュエータ43(の電動モータ)に給電され、電動アクチュエータ43の出力軸43Bが回転される。このため、回転直動変換機構40のねじ部材41は、例えば一方向に出力軸43Bと一体に回転され、直動部材42を介してピストン39をディスクロータ4側に推進(駆動)する。これにより、ディスクブレーキ31は、ディスクロータ4をインナ側,アウタ側のブレーキパッド33間で挟持し、電動式の駐車ブレーキとして制動力を付与した状態、即ち、保持状態(アプライ状態)となる。
一方、駐車ブレーキスイッチ18が制動解除側に操作されたときには、電動アクチュエータ43により回転直動変換機構40のねじ部材41が他方向(逆方向)に回転駆動される。これにより、直動部材42が回転直動変換機構40を介してディスクロータ4から離れる(離間する)後退方向に駆動され、ディスクブレーキ31は駐車ブレーキとしての制動力の付与が解除された状態、即ち、解除状態(リリース状態)となる。
この場合、回転直動変換機構40では、ねじ部材41が直動部材42に対して相対回転されると、ピストン39内での直動部材42の回転が規制されているため、直動部材42は、ねじ部材41の回転角度に応じて軸方向に相対移動する。これにより、回転直動変換機構40は、回転運動を直線運動に変換し、直動部材42によりピストン39が推進される。また、これと共に、回転直動変換機構40は、直動部材42を任意の位置で摩擦力によって保持することにより、ピストン39およびブレーキパッド33を電動アクチュエータ43により推進された位置に保持する。
シリンダ部36の隔壁部36Aには、ねじ部材41のフランジ部41Aとの間にスラスト軸受44が設けられている。このスラスト軸受44は、ねじ部材41からのスラスト荷重を隔壁部36Aと一緒に受承し、隔壁部36Aに対するねじ部材41の回転を円滑にするものである。また、シリンダ部36の隔壁部36Aには、電動アクチュエータ43の出力軸43Bとの間にシール部材45が設けられ、該シール部材45は、シリンダ部36内のブレーキ液が電動アクチュエータ43側に漏洩するのを阻止するように両者の間をシールしている。
また、シリンダ部36の開口端側には、該シリンダ部36とピストン39との間をシールする弾性シールとしてのピストンシール46と、シリンダ部36内への異物侵入を防ぐダストブーツ47とが設けられている。ダストブーツ47は、可撓性を有した蛇腹状のシール部材により構成され、シリンダ部36の開口端とピストン39の蓋部39A側の外周との間に取付けられている。
なお、前輪2側のディスクブレーキ5は、後輪3側のディスクブレーキ31と駐車ブレーキ機構を除けばほぼ同様に構成されている。即ち、前輪2側のディスクブレーキ5は、後輪3側のディスクブレーキ31のように、駐車ブレーキの作動(保持、解除)を行う回転直動変換機構40および電動アクチュエータ43等が設けられていない。しかし、これ以外の点では前輪2側のディスクブレーキ5もディスクブレーキ31とほぼ同様に構成されるものである。また、場合によってはディスクブレーキ5に代えて、前輪2側にも電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31を設ける構成としてもよい。
なお、本実施の形態では、電動アクチュエータ43が設けられたキャリパ34を有する液圧式のディスクブレーキ31を例に挙げて説明した。しかし、これに限るものではなく、例えば、電動キャリパを有する電動式ディスクブレーキ、電動アクチュエータにより制動力を付与する電動ドラムを有する電動式ドラムブレーキ、電動ドラム式の駐車ブレーキを付設したディスクブレーキ等、電動機構(電動アクチューエータ、電動モータ)により摩擦部材をディスクロータ(回転部材)に押圧し、その押圧力を保持させることができるブレーキ装置であれば、その構成は、上述の実施の形態の構成でなくともよい。
本実施の形態による4輪自動車のブレーキシステムは、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
車両の運転者がブレーキペダル6を踏込み操作すると、その踏力が倍力装置7を介してマスタシリンダ8に伝達され、マスタシリンダ8によってブレーキ液圧が発生する。マスタシリンダ8で発生した液圧は、シリンダ側液圧配管10A,10B、ESC11およびブレーキ側配管部12A,12B,12C,12Dを介して各ディスクブレーキ5,31に分配、供給され、左,右の前輪2と左,右の後輪3とにそれぞれ制動力が付与される。
この場合、後輪3側のディスクブレーキ31について説明すると、キャリパ34のシリンダ部36内にブレーキ側配管部12C,12Dを介して液圧が供給され、シリンダ部36内の液圧上昇に従ってピストン39がインナ側のブレーキパッド33に向けて摺動変位する。これにより、ピストン39は、インナ側のブレーキパッド33をディスクロータ4の一側面に押圧し、このときの反力によってキャリパ34全体が取付部材32の前記各腕部に対してディスクロータ4のインナ側に摺動変位する。
この結果、キャリパ34のアウタ脚部(爪部38)は、アウタ側のブレーキパッド33をディスクロータ4に押圧するように動作し、ディスクロータ4は、一対のブレーキパッド33によって軸方向の両側から挟持され、液圧付与に従った制動力が発生される。一方、ブレーキ操作を解除したときには、シリンダ部36内への液圧供給が解除、停止されることにより、ピストン39がシリンダ部36内へと後退するように変位し、インナ側とアウタ側のブレーキパッド33がディスクロータ4から離間することによって、車両は非制動状態に戻される。
次に、車両の運転者が駐車ブレーキスイッチ18を制動側(オン)に操作したときには、駐車ブレーキ制御装置19からディスクブレーキ31の電動アクチュエータ43に給電が行われ、電動アクチュエータ43の出力軸43Bが回転駆動される。電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31は、電動アクチュエータ43の回転を回転直動変換機構40のねじ部材41と直動部材42を介して直線運動に変換し、直動部材42を軸方向に移動させてピストン39を推進することにより、一対のブレーキパッド33をディスクロータ4の両面に押圧する。
このとき、直動部材42は、ねじ部材41との間に発生する摩擦力(保持力)により制動状態に保持され、後輪3側のディスクブレーキ31は駐車ブレーキとして作動(アプライ)される。即ち、電動アクチュエータ43への給電を停止した後にも、直動部材42の雌ねじとねじ部材41の雄ねじとにより、直動部材42(即ち、ピストン39)を制動位置に保持することができる。
一方、運転者が駐車ブレーキスイッチ18を制動解除側(オフ)に操作したときには、駐車ブレーキ制御装置19から電動アクチュエータ43に対してモータ逆転方向に給電され、電動アクチュエータ43の出力軸43Bは、駐車ブレーキの作動時(アプライ時)と逆方向に回転される。このとき、回転直動変換機構40は、ねじ部材41と直動部材42とによる制動力の保持が解除されると共に、電動アクチュエータ43の逆回転に対応した移動量で直動部材42をシリンダ部36内へと戻り方向に移動させ、駐車ブレーキ(ディスクブレーキ31)の制動力を解除する。
ところで、車両の走行中に、例えばブレーキペダル6の固着、倍力装置7の故障、液圧(油圧)の喪失等が生じた場合、運転者が車両を停止(緊急停止)させるべく駐車ブレーキスイッチ18を操作して補助ブレーキとして作動させる場合がある。このとき、左,右の後輪3,3のディスクブレーキ31の状態が左,右で相違している場合に、そのまま制動力を発生させる(電動アクチュエータ43を駆動する)と、例えば左,右の後輪3,3の制動力に偏りが生じる虞があり、車両姿勢の安定性の面から好ましくない。
これに対し、本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、車両の走行中に駐車ブレーキスイッチ18から制動要求信号があったときに、左,右のディスクブレーキ31,31(のピストン39)のそれぞれの状態が、保持状態、解除状態、不明状態のいずれであるかに応じて、左,右の電動アクチュエータ43の制御可否を切換える構成としている。以下、駐車ブレーキ制御装置19の演算回路20で行われる制御処理について、図4を参照しつつ説明する。なお、図4の処理は、駐車ブレーキ制御装置19に通電している間、所定時間毎に(所定の制御周期で)繰り返し実行される。
図4の処理動作がスタートすると、演算回路20は、ステップ1で、車両が走行中であるか否かを判定する。この走行中であるか否かの判定は、例えば車両データバス16から取得した車輪速度や車速に基づいて行うことができる。具体的には、車輪速度または車速が、例えば5km/h未満の状態が所定時間(例えば、30ms)継続したときを停車中と判定し、8km/h以上の状態が所定時間(例えば、30ms)継続したときを走行中と判定することができる。
また、停車中であるか否かの判定は、例えばエンジンが停止(エンスト)しているか否かの判定、シフトレバーの位置がP(パーキング)であるか否かの判定、ドアが開いているか否かの判定、シートベルトが解除されているか否かの判定と組み合わせて行うこともとできる。走行中であるか否かの判定は、アクセルペダルが操作されているか否かの判定、クラッチペダルが操作されているか否かの判定、シフトレバーがP、N(ニュートラル)以外に操作されているか否かの判定と組み合わせて行うこともできる。
ステップ1で、「YES」、即ち、走行中であると判定された場合は、ステップ2に進む。一方、ステップ1で、「NO」、即ち、走行中でない(停車中)と判定された場合は、ステップ9に進む。
ステップ2では、駐車ブレーキスイッチ18による制動要求があるか否かを判定する。この判定は、運転者が駐車ブレーキスイッチ18を制動ON側に操作することにより、駐車ブレーキスイッチ18から演算回路20に制動要求信号が入力されたか否かにより行うことができる。ステップ2で、「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による制動要求ありと判定された場合は、ステップ3に進む。一方、ステップ2で、「NO」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による制動要求なしと判定された場合は、ステップ7に進む。
ステップ3では、他のブレーキシステムによる制御が停止しているか否かを判定する。他のブレーキシステムとは、例えばESC11やABSによる(油圧の)ブレーキ制御が挙げられる。この場合、他のブレーキシステムには、運転者の単なるブレーキペダル6の操作は含まない。ステップ3で、「NO」、即ち、他のブレーキシステムによる制御が行われている(制御中である)と判定された場合、例えば倍力装置7が電動倍力装置であり、この電動倍力装置が故障、一時的な不調等によりESC11による倍力制御が行われていると判定された場合は、ESC11の制御を優先させる。この場合は、後述するステップ6の処理(制動保持制御)は行わず、リターンを介してスタートに戻る。一方、ステップ3で「YES」、即ち、ESC11等の他のブレーキシステムの制御が行われていないと判定された場合は、ステップ4に進む。
ステップ4では、左,右のディスクブレーキ31が左,右共に(両輪共に)正常であるか否かを判定する。この判定には、駐車ブレーキ制御装置19が正常であるか否かの判定を含むことができる。即ち、ステップ4では、左,右のディスクブレーキ31および駐車ブレーキ制御装置19のすべてが正常であるか否かを、記憶部21に記憶されたフェイル情報に基づいて判定する。ステップ4で、「NO」、即ち、左,右のディスクブレーキ31と駐車ブレーキ制御装置19の何れかに不調があるとのフェイル情報が駐車ブレーキ制御装置19の記憶部21に記憶されている場合は、リターンを介してスタートに戻る。この場合は、駐車ブレーキスイッチ18からの制動要求信号があっても、後述するステップ6の処理(制動保持制御)は行わない。一方、ステップ4で「YES」、即ち、両輪正常であると判定された場合は、ステップ5に進む。
ステップ5では、左,右のディスクブレーキ31の制動状態が左,右共に(両輪共に)一致しているか、具体的には、両輪共に「解除状態」であるか否かを判定する。この判定は、記憶部21に記憶された左,右のディスクブレーキ31についての状態、即ち、前述の保持フラグ、解除フラグに応じて記憶された「保持状態」と「解除状態」と「不明状態」のいずれであるかに応じて判定する。
ステップ5で、「NO」、即ち、両輪共に「解除状態」でない(両輪のうち少なくとも一方が「保持状態」または「不明状態」)と判定された場合は、リターンを介してスタートに戻る。この場合は、駐車ブレーキスイッチ18からの制動要求信号があっても、後述するステップ6の処理(制動保持制御)は行わない。一方、ステップ5で、「YES」、即ち、両輪共に「解除状態」であると判定された場合は、ステップ6に進む。
ステップ6では、制動保持制御(緊急停止制御)、即ち、電動アクチュエータ43の駆動に基づく制動力の付与を行う。具体的には、駐車ブレーキ制御装置19を介して左,右のディスクブレーキ31に、電動アクチュエータ43を制動側に回転させる電力を給電する。これにより、左,右両輪の電動アクチュエータ43を作動(駆動)させてピストン39を推進することにより、一対のブレーキパッド33をディスクロータ4の両面に押圧する。このとき、ブレーキパッド33とディスクロータ4との摩擦に基づく制動力は、例えば、停車中における通常の駐車ブレーキの制動力よりも弱い制動力となるように、電動アクチュエータ43を作動(駆動)させる。これにより、走行中の車両に強い制動力が急激に加わることを抑制することができ、車両を安定して停車させることができる。この場合、電動アクチュエータ43は、車輪(後輪3)がロックしていないときにピストン39を推進させて制動を保持し、車輪(後輪3)がロックしたときに制動を断続的に解除するように制御(ABS制御)してもよい。この場合は、車両をより安定して停車させることができる。
一方、ステップ7では、車両が走行中に駐車ブレーキスイッチ18による解除要求があるか否かが判定される。この判定は、駐車ブレーキスイッチ18から演算回路20に制動解除要求信号が入力されたか否かにより行うことができる。ステップ7で、「NO」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による解除要求がないと判定された場合は、リターンを介してスタートに戻る。一方、ステップ7で、「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による解除要求がありと判定された場合は、ステップ8に進む。
ステップ8では、制動解除制御、即ち、電動アクチュエータ43の駆動によりピストン39をディスクロータ4から退避する方向に変位させる。具体的には、駐車ブレーキ制御装置19を介してディスクブレーキ31に、電動アクチュエータ43を制動側とは逆方向に回転させる電力を給電する。これにより、後輪3側のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力の付与が解除された状態、即ち、解除状態となる。
例えば、前述したステップ5で両輪とも制動解除状態ではないと判定され、ステップ6の処理(制動保持制御)に進むことが禁止された場合は、一度、駐車ブレーキスイッチ18を制動解除側に操作することにより、両輪の駐車ブレーキを共に制動解除状態に一致させることができる。その後、再度駐車ブレーキスイッチ18を制動側に操作することにより、ステップ6の処理(制動保持制御)に進むことが可能になる。
ステップ9からステップ12は、車両の停止中に駐車ブレーキスイッチ18が操作された場合の処理である。
ステップ9では、車両の停止中に駐車ブレーキスイッチ18による制動要求があるか否かが判定される。ステップ9で、「NO」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による制動要求がないと判定された場合は、ステップ11に進む。一方、ステップ9で、「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による制動要求がありと判定された場合は、ステップ10に進む。
ステップ10では、制動保持制御、即ち、電動アクチュエータ43の駆動に基づく制動力の付与を行う。具体的には、駐車ブレーキ制御装置19を介して左,右のディスクブレーキ31に、電動アクチュエータ43を制動側に回転させる電力を給電する。これにより、左,右両輪の電動アクチュエータ43を作動(駆動)させてピストン39を推進することにより、一対のブレーキパッド33をディスクロータ4の両面に押圧する。このとき、ブレーキパッド33とディスクロータ4との摩擦に基づく制動力は、例えば、ステップ6の処理による制動力よりも強い制動力(車両の停車を維持できる制動力)となるように、電動アクチュエータ43を作動(駆動)させることができる。これにより、後輪3側のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力が付与された状態、即ち、保持状態となる。
例えば、前述したステップ3,4,5の処理で、ステップ6の処理(制動保持制御)に進むことが禁止されても、エンジンブレーキ等により車両を減速させ、車速が5km/h未満となることで車両が停車と判定されると、左,右のディスクブレーキ31の状態が不一致でも、ステップ10の処理で、ディスクブレーキ31をアプライ状態(保持状態)とすることができる。この場合には、両輪の制動力に偏りが生じても、車速が低いため、車両姿勢の安定性を確保できる。一方、車両が完全に停車しているとき(車速が0km/hのとき)は、その停車を維持することができる。
ステップ11では、駐車ブレーキスイッチ18による解除要求があるか否かが判定される。ステップ11で、「NO」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による解除要求がないと判定された場合は、リターンを介してスタートに戻る。一方、ステップ11で、「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ18による解除要求がありと判定された場合は、ステップ12に進む。
ステップ12では、制動解除制御、即ち、電動アクチュエータ43の駆動によりピストン39をディスクロータ4から退避する方向に変位させる。具体的には、駐車ブレーキ制御装置19を介してディスクブレーキ31に、電動アクチュエータ43を制動側とは逆方向に回転させる電力を給電する。これにより、後輪3側のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力の付与が解除された状態、即ち、解除状態となる。
ステップ6、ステップ8、ステップ10、ステップ12で、制動保持制御または制動解除制御を行ったらリターンを介してスタートに戻る。
本実施の形態によれば、走行中に駐車ブレーキを作動させるとき、例えば、液圧の失陥等によりブレーキペダル6の操作による制動力を十分に確保できず、走行中に駐車ブレーキスイッチ18が制動側に操作されたときに、車両姿勢が不安定になることを抑制できる。
即ち、本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、車両の走行中に制動要求信号があった場合は、左,右のディスクブレーキ31の電動アクチュエータ43による制動状態が一致しているときにのみ、ピストン39を推進させるべく電動アクチュエータ43を作動させる構成となっている。このため、左,右のディスクブレーキ31の制動状態が不一致のときにピストン39が推進することで、左,右の車輪3の制動力に左,右差(偏り)が生じることを抑制することができる。これにより、車両姿勢の安定性を確保することができる。
本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、更に、左,右のディスクブレーキ31の電動アクチュエータ43による制動の解除の制動状態(「解除状態」)と記憶されているときに、ピストン39を推進するべく、電動アクチュエータ43を作動させる。このため、左,右のディスクブレーキ31の両方が「解除状態」のときにのみ、電動アクチュエータ43の作動に基づく制動力を付与することができる。これにより、走行中に電動アクチュエータ43の作動に基づき制動力を付与するときに、左,右で制動力の偏りが生じることを確実に抑制することができる。
本実施の形態では、駐車ブレーキ制御装置19は、該駐車ブレーキ制御装置19および前記左,右のディスクブレーキ31(電動アクチュエータ43)の故障を診断し、左,右のディスクブレーキ31がともに正常であるときに、ピストン39を推進するべく、電動アクチュエータ43を作動させる。このため、例えば、駐車ブレーキ制御装置19や電動アクチュエータ43の故障により、左,右の電動アクチュエータ43のうち一方のみが作動することにより、走行中に左,右で制動力の偏りが生じることを抑制することができる。
なお、上述した実施の形態では、ステップ3,4,5の処理で「NO」と判定されると、リターンを介してスタートに戻る構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、例えばステップ3,4,5の処理で「NO」と判定された場合に、エンジンブレーキを自動的に作動させる制御を行うように構成してもよい。この場合は、エンジンブレーキを自動的に作動させることにより、運転者によるエンジンブレーキの作動がなくても、より早く車速を停車判定となる所定速度(例えば5km/h未満)以下とすることができる。
また、このエンジンブレーキにより車速が低下して、両輪の制動力に偏りが生じても、車両姿勢の安定性を確保できる速度(例えば5km/h未満)となったら、両輪の制動状態が不一致(両輪とも制動解除状態である場合以外)でも制動保持制御を行ってもよい。
また、上述した実施の形態では、左,右の後輪側ブレーキを電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、全ての車輪(4輪全て)のブレーキを電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキにより構成してもよい。即ち、車両の少なくとも一対の車輪のブレーキを、電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキにより構成することができる。
また、上述した実施の形態では、電動駐車ブレーキ付の液圧式ディスクブレーキ31を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば液圧の供給が不要の電動式ディスクブレーキにより構成してもよい。また、ディスクブレーキ式のブレーキ装置に限らず、例えば、ドラムブレーキ式のブレーキ装置として構成してもよいものである。さらに、例えば、ディスクブレーキにドラム式の電動駐車ブレーキを設けたドラムインディスクブレーキによりブレーキ装置を構成してもよい。
以上の実施の形態によれば、走行中に駐車ブレーキを補助ブレーキとして作動させるときに車両姿勢が不安定になることを抑制できる。
即ち、実施の形態によれば、制御装置は、車両が走行状態で制動要求信号があったときに、左,右のブレーキ装置の電動機構による制動状態が一致しているときに、摩擦部材を回転部材に押圧するべく、電動機構を作動させる構成となっている。このため、左,右のブレーキ装置の制動状態が不一致のときに摩擦部材を回転部材に押圧することで、左,右の制動力に偏り(左,右差)が生じることを抑制することができる。これにより、車両姿勢の安定性を確保することができる。
実施の形態によれば、制御装置は、更に、左,右のブレーキ装置の電動機構による制動の解除の制動状態(「解除状態」)と記憶されているときに、摩擦部材を回転部材に押圧するべく、電動機構を作動させる。このため、左,右のブレーキ装置の両方が制動の解除の制動状態のときにのみ、電動機構の作動に基づく制動力を付与することができる。これにより、走行中に電動機構の作動に基づき制動力を付与するときに、左,右で制動力の偏りが生じることを確実に抑制することができる。
実施の形態によれば、制御装置は、該制御装置および電動機構の故障を診断し、左,右のブレーキ装置がともに正常であるときに、摩擦部材を回転部材に押圧するべく、電動機構を作動させる。このため、例えば、制御装置や電動機構の故障により、左,右の電動機構のうち一方のみが作動することにより、走行中に左,右で制動力の偏りが生じることを抑制することができる。