(57)【要約】【課題】電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置において、ブレーキ操作を阻害することなく的確にモータの故障を判定するブレーキ装置を提供する。【解決手段】故障判定手段Ｂは、故障判定に際し、マスタシリンダ３０と制動機構Ｃとの間の配管１０の連通／遮断を制御するバルブを遮断位置に設定する。その後、出力ピストンの位置を制御するモータＭに所定の電流を印加する。そのとき、マスタシリンダ３０とバルブの間の配管に設けられた液圧センサ２４により液圧が測定される。故障判定手段Ｂは、測定された液圧に基づき故障判定を行う。【選択図】図１
2010162952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルと、
配管内の作動流体に液圧を発生させるマスタシリンダと、
前記マスタシリンダに対する軸芯方向の位置に応じて当該マスタシリンダに液圧を発生させる出力ピストンと、
前記出力ピストンの軸芯方向の位置を制御するモータと、
前記マスタシリンダにより発生させた液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、
前記ブレーキペダルに対する操作に応じてバイワイヤ制御により前記車輪に制動力を付与するよう前記モータに電流を印加する制御手段と、
前記マスタシリンダと前記制動機構との間の前記配管の連通／遮断を制御するバルブと、
前記マスタシリンダと前記バルブの間の前記配管に設けられ、前記液圧を測定する液圧センサと、
前記バルブを遮断位置に設定すると共に、前記モータに前記液圧が所定の圧力となる電流を印加し、前記液圧センサの測定値に基づき故障判定を行う故障判定手段と、を備えたブレーキ装置。
【請求項２】
前記モータの回転量を測定する回転センサを備え、
前記故障判定に際して、さらに前記回転センサにより測定された当該モータの回転量を用いる請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記故障判定手段は、前記ブレーキペダルが所定期間操作されていない場合に前記故障判定を行う請求項１または２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記ブレーキペダルの操作完了直後に前記故障判定を行う請求項１から３のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記故障判定手段により故障であると判定された以降に前記ブレーキペダルが操作された際に、トラスミッションのシフトダウン、エンジンへの燃料供給停止、電動式駐車ブレーキの作動の少なくとも一つを行わせる制動補助制御手段を備える請求項１から４のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両用のブレーキ装置に関し、特に電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブレーキバイワイヤと称されるブレーキペダルの踏力を電気信号に変換し、その電気信号による電子制御により液圧を生じさせるブレーキ装置が実用化されている。このようなブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、電子制御によりモータを駆動しているため、モータの故障を的確に検知することが望まれている。
【０００３】
このような故障検知技術として、例えば特許文献１の技術がある。特許文献１のブレーキ装置では、電動モータと電動モータの駆動力で車輪を制動する電動制動力発生手段とを備え、電動モータを制動力発生方向と逆方向に回転させるように電流を供給し、電動モータの回転が検出されない場合に故障が発生したと判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７４１６９（段落番号０００６、００１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、電動モータを制動力発生方向と逆方法に駆動しているために、スレーブシリンダのピストンが液圧を減圧する方向に移動する。そのため、緊急時等に瞬時にブレーキ操作がなされた場合には、制動力が生じるまでにタイムラグが生じるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子制御によるブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置において、ブレーキ操作を阻害することなく的確にモータの故障を判定するブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のブレーキ装置は、ブレーキペダルと、配管内の作動流体に液圧を発生させるマスタシリンダと、前記マスタシリンダに対する軸芯方向の位置に応じて当該マスタシリンダに液圧を発生させる出力ピストンと、前記出力ピストンの軸芯方向の位置を制御するモータと、前記マスタシリンダにより発生させた液圧により車輪に制動力を付与する制動機構と、前記ブレーキペダルに対する操作に応じてバイワイヤ制御により前記車輪に制動力を付与するよう前記モータに電流を印加する制御手段と、前記マスタシリンダと前記制動機構との間の前記配管の連通／遮断を制御するバルブと、前記マスタシリンダと前記バルブの間の前記配管に設けられ、前記液圧を測定する液圧センサと、前記バルブを遮断位置に設定すると共に、前記モータに前記液圧が所定の圧力となる電流を印加し、前記液圧センサの測定値に基づき故障判定を行う故障判定手段と、を備えている。
【０００８】
この構成では、故障判定に際して、液圧が所定の圧力となる電流をモータに印加し、液圧センサにより測定される液圧に基づきモータの故障を判定する。その際、モータに電流を印加すると共に、バルブを遮断位置に設定する。それにより、バルブにより液路が遮断されているため、モータが正常に動作してもマスタシリンダにより発生した液圧は制動機構に伝達されず、制動力は生じない。これにより、運転中であっても、モータを作動させることによりモータの故障を判定することができる。
【０００９】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態の一つでは、前記モータの回転量を測定する回転センサを備え、前記故障判定に際して、さらに前記回転センサにより測定された当該モータの回転量を用いる。
【００１０】
この構成では、故障判定に際して、回転センサによりモータの回転量が測定される。これにより、故障原因がモータであるか否かを判定することができる。例えば、液圧センサの測定値は正常であるが、回転センサの測定値は異常である場合には、配管内のエア入り等のモータ以外の異常であると判定することができる。
【００１１】
ブレーキ装置の故障確率は、走行等の時間、走行距離、操作回数の増加に伴い増加するものである。そのため、故障判定は定期的に行うことが望ましい。そのため、本発明のブレーキ装置の好適な実施形態では、前記故障判定手段は、前記ブレーキペダルが所定期間操作されていない場合に前記故障判定を行う。また、他の好適な実施形態では、前記故障判定手段は、前記ブレーキペダルの操作完了直後に前記故障判定を行う。
【００１２】
本発明のブレーキ装置の好適な実施形態では、前記故障判定手段により故障であると判定された以降に前記ブレーキペダルが操作された際に、トラスミッションのシフトダウン、エンジンへの燃料供給停止、電動式駐車ブレーキの作動の少なくとも一つを行わせる制動補助制御手段を備える。
【００１３】
この構成では、モータ等の故障が判定された際には、その判定以降のブレーキ操作に際して車両を減速するための種々の補助動作が実行されるため、ブレーキ装置が作動しない場合にも安全に減速することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明におけるブレーキ装置の概略を表す図である。
【図２】非動作時における加圧機構の断面を表す図である。
【図３】ブレーキ操作時にモータが正常動作している場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図４】ブレーキ操作時にモータが正常動作していない場合の加圧機構の断面を表す図である。
【図５】クラッチ機構の係合の状態を示す図である。
【図６】ストロークシミュレータとハウジングの係合の状態を示す図である。
【図７】本発明におけるブレーキ装置の制御の流れを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
本発明のブレーキ装置の第１の実施例を、図面を用いて説明する。本発明のブレーキ装置は、運転者が加えたブレーキペダルＢＰへの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳ、液圧により作動し車輪Ｗに制動力を加える制動機構Ｃ、制動機構Ｃに液圧を伝達する液圧回路１０、液圧回路１０内のブレーキオイルに液圧を生じさせるマスタシリンダ３０、マスタシリンダ３０にブレーキオイルを供給するマスタリザーバ３２、ブレーキペダルＢＰの操作に応じてマスタシリンダ３０に液圧を生じさせる加圧機構Ａ、ブレーキ操作センサＢＳの計測結果に応じた電流を加圧機構Ａに印加する制御手段Ｂを備えている。
【００１６】
制動機構Ｃは、各々の車輪Ｗ（右前車輪ＷＦＲ，左前車輪ＷＦＬ，右後車輪ＷＲＲ，左後車輪ＷＲＬ）に備えられたホイールシリンダＷＣ（ＷＣＦＲ，ＷＣＦＬ，ＷＣＲＲ，ＷＣＲＬ）と、各々のホイールシリンダＷＣの作動力により各々の車輪に摩擦力による制動力を生じさせるブレーキパッド（図示せず）から構成されている。
【００１７】
マスタシリンダ３０の内部には、進退移動可能にマスタピストン３１が備えられており、その進退移動により液圧回路１０のブレーキオイルに対する液圧を発生させている。本実施形態では、マスタシリンダ３０はいわゆるタンデム型に構成されており、第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂを有している。マスタリザーバ３２は２つの流路を有しており、それぞれの流路は第１液圧室３０ａおよび第２液圧室３０ｂと連通されている。
【００１８】
液圧回路１０は、マスタシリンダ３０と接続される第１液圧回路１０ａおよび第２液圧回路１０ｂにより構成されている。第１液圧回路１０ａは、第１液圧室３０ａと、右後ホイールシリンダＷＣＲＲおよび左後ホイールシリンダＷＣＲＬとを連通している。第２液圧回路１０ｂは、第２液圧室３０ｂと、右前ホイールシリンダＷＣＦＲおよび左前ホイールシリンダＷＣＦＬとを連通している。
【００１９】
第１液圧回路１０ａはさらに第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとに分岐し、それぞれが右後ホイールシリンダＷＣＲＲと左後ホイールシリンダＷＣＲＬにそれぞれ接続されている。第１分岐路１１ａには、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第１常開制御弁１２ａを設けている。また、第１常開制御弁１２ａに対して並列する位置に、右後ホイールシリンダＷＣＲＲから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第１逆止弁１４ａを設けている。一方、第２分岐路１５ａにも第１分岐路１１ａと同様に、連通位置と遮断位置との２位置に切換可能で常開の第２常開制御弁１６ａ、第２常開制御弁１６ａに対して並列する位置に、左後ホイールシリンダＷＣＲＬから加圧機構Ａ側へのブレーキ液の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する第２逆止弁１８ａを設けている
【００２０】
第１分岐路１１ａの第１常開制御弁１２ａよりも右後ホイールシリンダＷＣＲＲ側から分岐された流路部分と、第２分岐路１５ａの第２常開制御弁１６ａよりも左後ホイールシリンダＷＣＲＬ側から分岐された流路部分とが合流し、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点に接続する分岐合流路１９ａを設けている。また、分岐合流路１９ａの第１分岐路１１ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第１常閉制御弁１３ａを設けている。同様に、分岐合流路１９ａの第２分岐路１５ａから分岐された部分には、連通位置と遮断位置とが切換可能で常閉の第２常閉制御弁１７ａを設けている。分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａからの流路と、第２常閉制御弁１７ａとの合流点から、第１分岐路１１ａと第２分岐路１５ａとの分岐点までの流路には、第３逆止弁２０ａ、液圧ポンプ２１ａ、第４逆止弁２２ａを順に設けている。液圧ポンプ２１ａは、モータＣＭにより駆動され、ブレーキ液を吐出するように構成されている。また、分岐合流路１９ａにおける、第１常閉制御弁１３ａおよび第２常閉制御弁１７ａと第３逆止弁２０ａとの間にリザーバ２３ａを設けている。
【００２１】
以上、液圧回路１０における第１液圧回路１０ａの構成を説明したが、第１液圧回路１０ａと第２液圧回路１０ｂとは同様の構成としている。したがって、第２液圧回路１０ｂにも第１液圧回路１０ａと同様の部材を設けている。そのため、図面において第１液圧回路に設けた部材と同様の部材には、第１液圧回路１０ａにおける符号のうち「ａ」を「ｂ」に置き換えたものを付しており、第２液圧回路の詳細な説明は省略する。以下、特に区別する必要があるときを除き、符号中の「ａ」または「ｂ」を省略するものとする。
【００２２】
モータＣＭは、第１液圧回路１０ａの液圧ポンプ２１ａと第２液圧回路１０ｂの液圧ポンプ２１ｂとを回転駆動するように構成している。
【００２３】
また、第２液圧回路１０ｂには、マスタシリンダ３０の液圧を計測するマスタシリンダ液圧センサ２４が設けられている。
【００２４】
図１に示すように、本発明のブレーキ装置には、各種制御を行う制御手段Ｂが備えられている。制御手段Ｂは、マイクロコンピュータを中核部材とするＥＣＵ（electronic control unit）、加圧機構Ａに電流を印加するモータドライバＭＤ等から構成されている。また、ＥＣＵやモータドライバＭＤには電力を供給するバッテリＢＴが接続されている。制御手段Ｂは、後述するように車輪Ｗに加える制動力を制御する際に、モータＭ、液圧回路１０の各種制御弁の制御等を行っている。また、本発明に係るブレーキ装置は、いわゆるブレーキバイワイヤ型に構成されたものであり、制御手段ＢはブレーキペダルＢＰの操作量を計測するブレーキ操作センサＢＳからの入力を受け、ブレーキペダルＢＰの操作量に対応する電流を加圧機構Ａへ印加する。なお、本実施形態では、ブレーキペダルＢＰの操作量として、ブレーキペダルＢＰのストローク量、運転者のブレーキペダルＢＰへの踏力を用いる。そのため、ブレーキ操作センサＢＳは、ストロークセンサおよび踏力センサが用いられている。
【００２５】
制御手段Ｂは、以下の制御により車輪Ｗに加わる制動力の制御を行う。車輪Ｗに制動力を加える場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を増圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を連通位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を遮断位置に切り替える。一方、車輪Ｗの制動力を弱める場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を減圧する場合には、第１常開制御弁１２ａ等を遮断位置とし、第１常閉制御弁１３ａ等を連通位置に切り替える。他方、車輪Ｗの制動力を保持する場合、すなわち、ホイールシリンダＷＣの圧力を保持する場合には、第１常開制御弁１２ａ等と第１常閉制御弁１３ａ等とを遮断位置に切り替える。
【００２６】
図２は、本発明のブレーキ装置における加圧機構Ａの構成を表す図である。加圧機構Ａは、制御手段Ｂからの印加電流に応じて回転するモータＭ、モータＭの回転軸と一体回転するよう構成されている小平歯車４０、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有し、小平歯車４０の歯数よりも多い歯数を有する大平歯車４１、大平歯車４１と同一軸芯を有し、大平歯車４１の内側に備えられ、大平歯車４１の回転をマスタピストン３１の進退方向の直動に変換する直動変換機構５０、直動変換機構５０の内部に挿入され、マスタピストン３１の進退方向に移動可能な出力ピストン４３、シャフト１０１を介してブレーキペダルＢＰと接続され、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じてマスタピストン３１の進退方向に移動可能な入力ロッド４４、入力ロッド４４の進退に応じてブレーキペダルＢＰに対して反力を与えるストロークシミュレータ７０、直動変換機構５０をマスタピストン３１の後退方向に付勢する弾性部材４６を備えている。なお、以下の説明では、ブレーキオイルを加圧する際のマスタピストン３１の移動方向を進出、減圧する方向を後退と表現する。また、これらを合わせて進退と表現する。
【００２７】
直動変換機構５０は、大平歯車４１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向の移動を規制されつつ大平歯車４１と一体回転する回転部材５１、回転部材５１の内側に同一軸芯を持つように挿通され、進退方向に移動可能な直動部材５２とを備えている。大平歯車４１と回転部材５１とは、固定部材４５により一体に固定され、大平歯車４１の回転に伴い、回転部材５１も一体回転する。また、大平歯車４１は、スラストベアリング４２を介してハウジング１００に回転可能に固定されている。直動部材５２は、ハウジング１００の回転規制部１００ａと、スラスト移動可能で、スラスト係合部５２ａにより回転規制部１００ａに回転力を伝達するよう係合している。本発明では、このような係合をスラスト係合と称する。また、回転部材５１の内壁と直動部材５２の外壁とには、互いに螺合可能な溝が形成されている。そのため、回転部材５１の回転に伴い、直動部材５２は回転を開始する。しかし、スラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａと当接するため、直動部材５２は回転が規制され、進退方向に移動する。
【００２８】
直動部材５２の内部には、同一軸芯を持つ出力ピストン４３が挿入されている。直動部材５２の径方向内側には出力ピストン４３に進出方向の推力を伝達する推力伝動部５２ｃが、出力ピストン４３の径方向外側には推力伝動部５２ｃからの推力を受ける推力受動部４３ａが備えられている。図２に示すように、非動作時には、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとの間には、進退移動方向において若干の隙間が設けられている。直動部材５２が進出する際には、この隙間が詰まり、推力伝動部５２ｃと推力受動部４３ａとが当接した後、直動部材５２と出力ピストン４３とが一体的に進出する。また、ハウジング１００はマスタシリンダ３０側に開口しており、この開口からマスタピストン３１の端部が延出している。出力ピストン４３が進出する際には、この延出したマスタピストン３１の端部を押動することにより、マスタシリンダ３０内のブレーキオイルが加圧され、その液圧が液圧回路１０を介してホイールシリンダＷＣに伝達される。
【００２９】
出力ピストン４３は、マスタシリンダ３０とは逆側の端部に開口する空洞部４３ｂを有しており、その開口から入力ロッド４４が挿入されている。図２に示すように、入力ロッド４４のマスタシリンダ３０側の端部４４ａと、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃとは、所定の間隔があくように構成されている。通常のブレーキ操作時には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作と共に、入力ロッド４４がマスタシリンダ３０側に進出するが、同時にモータＭの働きにより出力ピストン４３も進出する。そのため、入力ロッド４４の端部４４ａが出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃを押動することがない。すなわち、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作は、直接マスタピストン３１に伝達されるのではなく、ブレーキペダルＢＰの操作量に応じて印加された電流によりマスタピストン３１に力が加えられる。また、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは、後述するクラッチ機構６０により連結／切り離しが切換可能となっている。このような構成によりブレーキバイワイヤが実現されている。
【００３０】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、モータＭが正常作動している場合にはその機能を発揮することができるが、モータＭの故障等によりモータＭが作動しない場合には機能を発揮することができない。そのため、モータＭが作動しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作を直接出力ピストン４３に伝達する必要がある。そのため、本発明のブレーキ装置は、以下のクラッチ機構６０を備えている。
【００３１】
クラッチ機構６０は、モータＭの駆動状態により、入力ロッド４４と出力ピストン４３との結合／切り離しを行う。図２および図５に示すように、出力ピストン４３の側面には、空洞部４３ｂから直動部材５２の内壁面側に貫通する開口部４３ｄが設けられ、クラッチ機構６０は、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの内壁面に形成されたテーパー面４３ｅ、テーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面との間に介在する転動体６１、転動体６１をテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の外側面とに当接する方向に付勢する付勢体６２、開口部４３ｄに挿通され、出力ピストン４３の側壁面により支持され、直動部材５２側と入力ロッド４４側に突出し、進退方向に揺動可能なリンク部材６３、転動体６１を保持すると共にリンク部材６３の入力ロッド４４側の端部を嵌合する凹部を備えた固定部材６４、直動部材５２に設けられ、直動部材５２が進出する際に、リンク部材６３を進出方向に押圧する突出部５２ｂにより構成されている。また、付勢体６２のストロークシミュレータ７０側の端部６２ａは、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１の底面７１ａに固定されている。なお、転動体６１、リンク部材６３は周方向に数個備えられており、突出部５２ｂおよび固定部材６４は、その数に適合するように構成されている。
【００３２】
このような構成により、クラッチ機構６０は、モータＭが作動している場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを切り離し、モータＭが作動していない場合には入力ロッド４４と出力ピストン４３とを結合し、一体的に進出可能にしている。これにより、モータＭが作動している場合にはブレーキバイワイヤの機能を発揮し、モータＭが作動しない場合にはブレーキペダルＢＰへの踏力を直接マスタシリンダ３０に伝達することができる。なお、クラッチ機構６０の動作の詳細は後述する。
【００３３】
上述のようなブレーキバイワイヤ型に構成されたブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰを踏み込んでもマスタピストン３１からの反力がなく、運転者に違和感を生じさせる。通常、ブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムでは、この違和感を解消するためにストロークシミュレータを用いている。ストロークシミュレータは、ブレーキペダルＢＰのストロークに応じた反力を発生させ、運転者にブレーキ操作の感触を与えるものである。
【００３４】
本発明のストロークシミュレータ７０は、図２に示すように２層構造を有している。外側の第１ケーシング７１の内壁面に沿うように第１弾性部材７２が設けられており、底面７１ａには入力ロッド４４を挿通する孔が形成されている。第１弾性部材７２の一の端部は、第１ケーシング７１の底面７１ａの内側に当接している。また、内側の第２ケーシング７３は、入力ロッド４４とシャフト１０１とを連結する連結部材７５を挿通する孔が底面７３ａに形成され、第１弾性部材７２の他の端部が当接する顎部７３ｂが設けられている。第２ケーシング７３に挿通された連結部材７５は、入力ロッド４４にねじ止めされ、シャフト１０１の進出する推力を入力ロッド４４に伝達している。また、第２ケーシング７３の内側には、一の端部が第２ケーシング７３の底面７３ａの内側に当接し、他の端部が連結部材７５の顎部７５ａに当接する第２弾性部材７４を備えている。
【００３５】
なお、本実施形態では、第１弾性部材７２および第２弾性部材７４はコイルバネを用い、第２弾性部材７４のバネ定数は第１弾性部材７２のバネ定数よりも小さく設定している。これにより、ブレーキペダルＢＰの踏み込み当初には第２弾性部材７４により小さな反力を生じ、その後第１弾性部材７２により大きな反力を生じることとなる。これにより、従来のディスクブレーキと同様の反力を生じることでき、運転者に違和感を生じさせることを回避することができる。
【００３６】
上述したように、ストロークシミュレータ７０はブレーキバイワイヤ型のブレーキシステムにおいて、運転者に対してブレーキペダルＢＰの操作に対する反力を与えるためのものである。したがって、ストロークシミュレータ７０が生じさせる反力は、ブレーキバイワイヤとしての機能が正常に動作している場合には必要である。しかし、本発明のブレーキ装置では、モータＭが駆動しない場合には、後述するようにブレーキペダルＢＰの踏力が直接マスタピストン３１に伝達されるため、その反力がブレーキペダルＢＰに伝達される。このとき、ストロークシミュレータ７０が反力を生じると、運転者は通常の２倍程度の踏力を必要とされる。このような問題を解決するために、本発明のブレーキ装置では、モータＭが作動しない場合に、ストロークシミュレータ７０がハウジング１００から切り離されるよう、下記の構成としている。
【００３７】
図６は、加圧機構Ａの軸芯方向視における断面図である。図２に示すように、第１ケーシング７１は、径方向外側に突出する係合部７１ｃを有している。また、第１ケーシング７１に対して付勢力を与えるトーションバネ７６が備えられている。図６（ａ）および（ｂ）の右の図は、係合部７１ｃを通る断面からみた断面図であり、左の図はトーションバネ７６を通る断面からみた断面図である。図６に示すように、ハウジング１００は、係合部７１ｃと係合することにより第１ケーシング７１を進出方向への移動を規制するように係止する係止部１００ｂを備えている。また、図２に示すように、第１ケーシング７１は、直動部材５２に設けられた回転力伝動部５２ｄと当接し直動部材５２からの回転力を受けるスラスト係合部７１ｂを備え、直動部材５２とスラスト係合している。
【００３８】
図６（ａ）はモータＭが作動していない状態である。このとき、第１ケーシング７１はトーションバネ７６により図面における反時計方向への付勢力を与えられており、この状態では係合部７１ｃと係止部１００ｂとは係合していない。そのため、第１ケーシング７１、すなわちストロークシミュレータ７０は進出方向に移動可能となっている。この状態でブレーキペダルＢＰが踏み込まれ、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることなく入力ロッド４４と共に進出する。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４は出力ピストン４３と結合されているため、出力ピストン４３が進出し、マスタピストン３１の端部を押動する。したがって、ブレーキペダルＢＰにはマスタピストン３１による反力のみが伝達される。
【００３９】
一方、モータＭが駆動されると、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。図６（ｂ）に示すように、直動部材５２が回転するとスラスト係合部５２ａが回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、直動部材５２の回転が回転力伝動部５２ｄからスラスト係合部７１ｂを介して第１ケーシング７１に伝達され、その回転力がトーションバネ７６の付勢力に打ち勝ち、第１ケーシング７１が回転する。この回転により、係合部７１ｃと係止部１００ｂとが係合し、第１ケーシング７１の進出が規制される。このとき、上述のようにクラッチ機構６０により入力ロッド４４と出力ピストン４３とは切り離され、これらは独立して移動可能になっているため、入力ロッド４４は出力ピストン４３からの反力は受けない。したがって、ブレーキペダルＢＰにはストロークシミュレータ７０からの反力のみが伝達される。
【００４０】
このように、本発明のブレーキ装置では、ストロークシミュレータ７０は、モータＭの作動時にはハウジング１００に固定され、非作動時にはハウジング１００から切り離される。すなわち、ストロークシミュレータ７０は、モータＭが作動している場合には反力を発生し、モータＭが作動していない場合には反力を生じなくしている。これにより、モータＭが作動しない場合には、ストロークシミュレータ７０の反力による操作力のロスが回避される。
【００４１】
ブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれていない場合にも、モータＭに電流を印加し続けることで制動力を維持することができる。しかしながら、このような制御は電流消費の面からは好ましくない。そのため、本発明のブレーキ装置では、モータＭに印加する電流を止めた際にも制動力を保持するために、モータＭの逆回転を規制するラチェット１０２を備えている。ラチェット１０２は、モータＭの回転軸と同一軸芯を持ち、一体回転する歯車１０２ａと、歯車１０２ａの溝に嵌合し歯車１０２ａがモータＭの逆回転方向に回転するのを規制する爪１０２ｂとから構成されている。また、爪１０２ｂは、モータＭの回転軸芯と同じ方向の軸芯を持つ揺動軸に揺動可能に支持されおり、一端が歯車１０２ａの溝と嵌合し、他端がソレノイド１０３に接続されている。ソレノイド１０３は、制御手段Ｂからの電流により可動芯を進退移動させる。制御手段Ｂは、制動力を保持したい場合にはソレノイド１０３に電流を印加し、それよりソレノイド１０３の可動芯が進出する。これに伴い、爪１０２ｂが揺動し、歯車１０２ａの溝に嵌合する。これにより、歯車１０２ａの逆回転が規制されると共に、モータＭの回転軸も逆回転が規制される。したがって、モータＭの回転が停止した際には、マスタシリンダ３０の液圧により減圧方向の力が生じるが、ラチェット１０２により減圧方向の力を受け止めることができ、マスタシリンダ３０の液圧を保持することができる。
【００４２】
〔モータが正常作動する場合の動作〕
以下に、モータＭが正常作動する場合における本発明のブレーキ装置の動作を説明する。図３は、運転者がブレーキペダルＢＰを操作した際の加圧機構Ａの断面図である。
【００４３】
まず、運転者によりブレーキペダルＢＰが踏み込み操作されると、ブレーキ操作センサＢＳにより、ストローク量および／または踏力が測定される。測定された測定値は、ブレーキ操作センサＢＳからＥＣＵに送信される。測定値を取得したＥＣＵは、測定値に応じた制動力を生じさせるために、モータドライバＭＤに対して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するよう制御を行う。このとき、ブレーキ操作量と印加すべき電流／電圧の大きさを予め保持しておけば、演算等を行うことなく電流量等を決定できるため好適である。
【００４４】
モータドライバＭＤから電流が印加された加圧機構ＡのモータＭは、印加された電流に応じて回転する。上述したように、小平歯車４０はモータＭの回転軸と一体回転するため、小平歯車４０はモータＭの回転量と同じだけ回転する。このとき、小平歯車４０の歯と嵌合する歯を有する大平歯車４１も、小平歯車４０の回転に伴い回転する。上述したように、小平歯車４０の歯数よりも大平歯車４１の歯数の方が多いため、これらは減速機構として機能する。
【００４５】
また、上述したように、回転部材５１は大平歯車４１と一体回転し、マスタピストン３１の進退移動方向への移動が規制されるように構成されている。そのため、回転部材５１は大平歯車４１と同じだけ回転する。さらに、回転部材５１の内壁面に形成された溝と直動部材５２の外側面に形成された溝とが螺合しているため、回転部材５１の回転に伴い直動部材５２も回転を始める。直動部材５２がわずかに回転すると、直動部材５２のスラスト係合部５２ａが、ハウジング１００の回転規制部１００ａに当接し、直動部材５２の回転が規制される。このとき、上述したようにストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１も回転し、第１ケーシング７１はハウジング１００に係止される。これにより、ストロークシミュレータ７０は、運転者のブレーキペダルＢＰの踏み込みに対する反力を発生させることができる。その後、直動部材５２は回転部材５１の回転に伴い弾性部材４６を圧縮しつつ進出する。
【００４６】
直動部材５２が進出を始めると、直動部材５２の推力伝動部５２ｃと出力ピストン４３の推力受動部４３ａとの間にあった隙間が埋められる。出力ピストン４３はその後、推力伝動部５２ｃおよび推力受動部４３ａを介して直動部材５２の進出する推力を受け、直動部材５２と共に進出する。
【００４７】
このとき、出力ピストン４３の端部が加圧機構Ａに延出しているマスタピストン３１の端部を押動する。これにより、液圧回路１０内の液圧を増圧し、ホイールシリンダＷＣはその液圧により車輪Ｗに制動力を加える。
【００４８】
また、このときのクラッチ機構６０の動きを図５（ｂ）に示す。直動部材５２が進出を始めた際に、直動部材５２に設けられた突出部５２ｂがリンク部材６３の直動部材５２側に突出している端部を進出方向に押圧する。これにより、リンク部材６３の押圧された端部と逆側の端部が後退方向に揺動する。このリンク部材６３の揺動により、付勢体６２の付勢力に打ち勝って転動体６１がテーパー面４３ｅから離間する。これにより、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結が切り離され、入力ロッド４４と出力ピストン４３とは独立に進出することができる。
【００４９】
このような構成とすることにより、運転者に適切な反力を与えつつ、ブレーキバイワイヤを実現することができる。
【００５０】
また、図３から明らかなように、ブレーキ操作が行われた際にも、出力ピストン４３の空洞部４３ｂの底面４３ｃと入力ロッド４４の端部４４ａとの間には隙間が生じている。この隙間により、回生制御やＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御等を行った場合でも底面４３ｃが端部４４ａを押動することを回避することができる。すなわち、回生制御やＡＢＳ制御等を行った場合でも、マスタピストン３１から出力ピストン４３に伝達された反力が入力ロッド４４に伝達されたり、入力ロッド４４の推力が出力ピストン４３を介してマスタピストン３１に伝達されることがないため、運転者に対して不要な反力を与えず、運転者の操作感を損なったり、運転者の操作力が伝達されて、最適な回生制御が損なわれることがない。
【００５１】
〔モータが正常作動しない場合の動作〕
図４は、ブレーキ操作が行われてもモータＭが動作しない場合の加圧機構Ａの断面図である。
【００５２】
まず、運転者がブレーキペダルＢＰを踏み込むと、ブレーキ操作センサＢＳからブレーキペダルＢＰの操作量が測定され、ＥＣＵに送信される。ＥＣＵはモータドライバＭＤを介して測定値に応じた電流を加圧機構Ａに印加するが、モータＭは回転しない。
【００５３】
このとき、図６（ａ）に示すように、トーションバネ７６の付勢力により第１ケーシング７１とハウジング１００との係合は解除されているため、ストロークシミュレータ７０は進出可能である。
【００５４】
本実施例では、付勢体６２の取付加重は第２弾性部材７４よりも大きく設定されている。そのため、ブレーキペダルＢＰの踏み込みに応じてシャフト１０１が進出すると、先に第２弾性部材７４が縮み始め、その後ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出を開始する。仮に、タイムラグ等によりモータＭの駆動が遅れているだけであり、ストロークシミュレータ７０の第１ケーシング７１が進出する前にモータの駆動が開始されれば、その回転により第１ケーシング７１がハウジング１００に係止され、上述のような通常動作となる。
【００５５】
また、入力ロッド４４が進出を開始してもモータＭが回転しない場合には、図５（ａ）に示すように、付勢体６２の付勢力により、転動体６１がテーパー面４３ｅと入力ロッド４４の側面とに付勢され、入力ロッド４４と出力ピストン４３との連結状態も保持される。これにより、シャフト１０１の進出力が入力ロッド４４に伝達され、クラッチ機構６０により入力ロッド４４に連結された出力ピストン４３が入力ロッド４４と共に進出する。このとき、出力ピストン４３の先端がマスタピストン３１を押動し、ブレーキオイルを増圧することができる。
【００５６】
このように、モータＭが正常動作しない場合には、ブレーキペダルＢＰの踏み込み力が直接出力ピストン４３に伝達され、ブレーキ液を増圧することができる。また、ストロークシミュレータ７０はハウジング１００から切り離されて入力ロッド４４と一体的に進出するため、ストロークシミュレータ７０は反力を生じることはない。すなわち、運転者はマスタピストン３１が進出する際にブレーキオイルから受ける反力のみを受け、ブレーキペダルＢＰへの操作力を全てブレーキへの制動力に変換することができる。
【００５７】
上述のようなブレーキバイワイヤ型のブレーキ装置では、正常時にはブレーキペダルＢＰの踏力は電気信号に変換されてモータＭに伝達され、モータＭにより制動力が発生する。そのため、モータＭが正常に作動するか否かを検査することが重要である。従来は、走行前のイニシャルチェックにより種々の故障を検査していた。しかしながら、ブレーキ装置は走行時間、走行距離、操作回数に応じて故障確率が増加するものである。そのため、停車中よりも走行中に故障する可能性が高い。しかも、ブレーキ装置の故障は大事故に繋がる危険性が高い。したがって、走行中のブレーキ装置の故障を検知する意義は大きい。そこで、本発明では走行中においてブレーキ装置のモータＭの故障を検知するために、故障判定手段を備え、以下の制御を行っている。なお、本実施例では制御手段Ｂが故障判定手段として機能するが、別途故障判定手段を設けても構わない。
【００５８】
以下に、図７のフローチャートを用いて本発明のブレーキ装置の制御の流れを説明する。本発明のブレーキ装置では、所定のタイミングにおいてモータＭの故障判定を行っており、所定のタイミングであれば故障判定の制御フローに移行する。
【００５９】
所定のタイミングとし種々のタイミングを用いることができる。例えば、（１）故障が発生した場合の危険性が閾値を超えた場合、（２）前回のブレーキ操作または前回の故障判定制御からの経過時間、（３）前回のブレーキ操作または前回の故障判定制御からの走行時間や距離、（４）車両に搭載されている温度、電流、電圧、加減速度、湿度等を計測するセンサの計測値に基づき決定するタイミング、（５）所定の時間間隔等を用いることができる。（１）の場合には、走行速度や前方車両との距離等を計測し、所定速度以上または車間距離が所定の間隔以下の場合に危険性が高いと判断し、故障判定を実行する。（２）の場合には、ブレーキ操作や故障判定制御により故障する確率が上昇するために、それらの直後が望ましい。（５）の場合には、ブレーキ操作の間に実行することが望ましいため、数分程度に設定する。
【００６０】
制御手段Ｂは、所定のタイミングであるか否かを判定し（＃０１）、所定のタイミングであれば（＃０１のYes分岐）、第１常開制御弁１２ａ，１２ｂおよび第２常開制御弁１６ａ，１６ｂを遮断位置に切り替える（＃０２）。これにより、マスタシリンダ３０と各ホイールシリンダＷＣとを切り離す。
【００６１】
次に、制御手段はマスタシリンダ３０の液圧を所定の圧力に増圧するために必要な電流を加圧機構Ａに印加する（＃０３）。上述したように、電流を印加された加圧機構Ａでは、モータＭが回転しマスタピストン３１を押動することにより液圧回路１０の液圧を増圧する。
【００６２】
このとき、マスタシリンダ液圧センサ２４により第２液圧回路１０ｂの液圧が計測され、制御手段Ｂに伝達される（＃０４）。制御手段Ｂでは、計測された液圧と所定の圧力とを比較することによりモータＭの故障を判定する。すなわち、計測された液圧と所定の圧力との差が閾値以下であればモータＭは正常に動作しており、その差が閾値を超えた場合にはモータＭが故障していると判定する（＃０５）。なお、この判定方法では、マスタシリンダ液圧センサ２４が故障していると、モータＭが正常に作動している場合にも、故障していると判定されるが、マスタシリンダ液圧センサ２４が故障している場合でも、ブレーキシステムとしては故障状態であるため、問題は生じない。また、このとき、モータＭの回転数を計測する回転センサ（図示せず）を備え、液圧とモータＭの回転数とに基づき故障を判定することもできる。この場合には、モータＭ以外の故障を特定することができる。
【００６３】
計測値を取得した制御手段Ｂは、次のブレーキ操作に備えて第１常開制御弁１２ａ，１２ｂおよび第２常開制御弁１６ａ，１６ｂを連通位置に切り替える（＃０６）。なお、上述の処理の間にブレーキ操作がなされた場合には、直ちに上記の故障判定制御を中断し、その時点でこの切換操作を実行する。
【００６４】
＃０５において、故障でないと判定された場合には、次の所定のタイミングまで待機し、所定のタイミングになれば上述の処理を実行する（＃０７のNo分岐）。一方、故障であると判定され（＃０７のYes分岐）、その後にブレーキ操作がなされた場合には（＃０８のYes分岐）、制御手段Ｂは種々の減速アシストを実行する（＃０９）。減速アシストとしては、トランスミッション（図示せず）のシフトダウン、エンジン（図示せず）への燃料供給の遮断、電動式駐車ブレーキ（図示せず）の作動等を行うことができる。これらの減速アシストにより、より安全に停車させることができる。なお、故障であると判定された際には（＃０７のYes分岐）、運転者に対して故障が発生している旨を通知すると、運転者は自らの踏力によりブレーキ装置を作動させなければならないことを予め知覚できるため望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
ブレーキペダルの操作を電気信号に変換し、電気信号に応じてマスタシリンダの液圧を生じさせることにより、車輪に制動力を加えるブレーキ装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｃ：制動機構
Ｂ：制御手段（故障判定手段）
ＢＰ：ブレーキペダル
Ｗ：車輪
１０：液圧回路（配管）
１２ａ：第１常開制御弁（バルブ）
１２ｂ：第１常開制御弁（バルブ）
１６ａ：第２常開制御弁（バルブ）
１６ｂ：第２常開制御弁（バルブ）
２４：マスタシリンダ液圧センサ（液圧センサ）
３０：マスタシリンダ
Ｍ：モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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