(57)【要約】【課題】構造が単純であって製造が容易であり、規模が縮小されてコンパクトな形状を有し、また、電気供給量を制御するだけで、油圧の発生と解除、及びこれによる制動力の制御を精密に行うことができるため、精密な制動制御が要求されるＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＰ、ＥＨＢ、ＥＰＢなどの機能を付加の構成要素なしに行うことができ、適用性が極めて優れたピエゾアクチュエータ付き電子制御式ブレーキシステムを提供する。【解決手段】ペダル作動または電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御によって、マスタシリンダで形成される液圧がホイールブレーキに伝達され、制動力を発揮する電子制御式ブレーキシステムにおいて、マスタシリンダで発生する液圧を選択的に開閉するノーマル・オープン・ソレノイド・バルブと、ソレノイドバルブを介してホイールブレーキに伝達される液圧の強度を圧電方式で調節するピエゾアクチュエータとを備える。【選択図】図２
2006143204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルの作動または電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御によって、マスタシリンダで形成される液圧がホイールブレーキに伝達され、制動力を発揮する電子制御ブレーキシステムにおいて、
前記マスタシリンダで発生する液圧を選択的に開閉するノーマル・オープン・ソレノイド・バルブと、
前記ソレノイドバルブを介してホイールブレーキに伝達される液圧の強度を圧電方式で調節するピエゾアクチュエータとを備えることを特徴とするピエゾアクチュエータ付き電子制御ブレーキシステム。
【請求項２】
前記ピエゾアクチュエータは、
前記ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブに連結される中空状のシリンダと、
前記電子制御ユニットの制御によって選択的に電力が断続することにより、収縮または膨張変形を行う圧電部材と、
前記圧電部材の変形によって昇降移動することにより、前記シリンダの内部から液圧を入出させるピストンとを備えることを特徴とする請求項１に記載のピエゾアクチュエータ付き電子制御ブレーキシステム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御ブレーキシステムに関し、より詳しくは、既存の油圧弁、チェック弁、または低圧アキュムレータのような部品の機能を、圧電部材の膨張・収縮により作動する単一のピエゾアクチュエータに代替することで単純化し、ブレーキシステムの体積及び重量を減少させながらも、作動反応性と精密性を強化し、追加の構成なしに、様々な車両制動制御を行うことができる、ピエゾアクチュエータ付き電子制御式ブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両には、ブレーキペダルの作動により制動圧を形成して、ホイールブレーキ側へ伝達するブースター及びマスクシリンダなどが設けられ、速度を減らしまたは停止状態を維持するようになっている。しかし、このような一般の車両は、制動作用時、制動圧力または路面の状況によって、スリップ現象が発生することがある。
【０００３】
これを解決するために、最近になっては、制動時、ホイールブレーキ制動圧を電子的に制御してスリップ現象を防止するための、アンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ；Antilock Brake System）と、このアンチロック・ブレーキ・システムと組み合わせて、車両の急発進または急加速の際に、駆動輪の過大なスリップを防止するトラクション・コントロール・システム（ＴＣＳ；Traction Control System）などのような電子制御式ブレーキシステムが開発されている。
【０００４】
図１は、従来の電子制御ブレーキシステムを示す概略図である。
【０００５】
図１に示すように、従来、ブレーキ・トラクション・コントロール・システムは、マスタシリンダ１の第１ポート２ａと連携した第１油圧回路１０と、マスタシリンダ１の第２ポート２ｂと連携した第２油圧回路２０とを備え、この第１及び第２油圧回路１０、２０は、それぞれ２個のブレーキ３ａ、３ｂと連結され、互いに対称をなしている。
【０００６】
すなわち、それぞれの油圧回路１０、２０は、ホイールブレーキ３ａ、３ｂに伝達される制動油圧を制御するための複数個のソレノイドバルブ１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂと、ＡＢＳ減圧モード時、ホイールブレーキ３ａ、３ｂを出たオイルを一時貯蔵する低圧アキュムレータ１２、２２と、この低圧アキュムレータ１２、２２に貯蔵されたオイルを吸入・吐出するポンプ１３、２３と、マスクシリンダ１の各ポート２ａ、２ｂ側と各ポンプ１３、２３の入口側を連結するオイル吸入流路１４、２４と、このオイル吸入流路１４、２４の途中に設けられ、これを開閉するノーマル・クローズ・エレクトリック・シャトル・バルブ１５、２５と、マスクシリンダ１の各ポート２ａ、２ｂとポンプ１３、２３の出口側を連結する主流路１６、２６の途中に設けられ、これを開閉するトラクション・コントロール・バルブ１７、２７と、電気的構成要素を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electric Control Unit）（図示せず）とを備えている。
【０００７】
複数個のソレノイドバルブは、各ホイールブレーキ３ａ、３ｂの上流側に配置されるノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ１１ａ、２１ａと、下流側に配置されるノーマル・クローズ・ソレノイド・バルブ１１ｂ、２１ｂとに分けられ、電子制御ユニットによって制御される。
【０００８】
すなわち、電子制御ユニットは、車速を感知した後、これに基づいて各ソレノイドバルブ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂの開閉動作を制御するようになる。
【０００９】
また、低圧アキュムレータ１２、２２は、ＡＢＳ減圧モード時、ホイールブレーキ３ａ、３ｂを出たオイルが一時貯蔵されるように、ノーマル・クローズ・ソレノイド・バルブ１１ｂ、２１ｂの下流側と連携して、独立して設けられている。
【００１０】
このような複数個のソレノイドバルブ１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂと、各ポンプ１３、２３と、ノーマル・クローズ・エレクトリック・シャトル・バルブ１５、２５と、低圧アキュムレータ１２、２２などは、アルミニウムで作製された、直方体状の油圧ブロック（図示せず）の内部にコンパクトに設置される。
【００１１】
次に、このように構成された従来の電子制御ブレーキシステムの動作について説明する。
【００１２】
電子制御ブレーキシステムが取り付けられた車両において、制動作用時、スリップ現象が発生すると、各ホイールセンサ（図示せず）から入力される信号に基づき、減圧、増圧、維持の３種類のモードが混ざってＡＢＳ作動が行われ、このそれぞれの制御モードは、４個のホイールにおいて全部同一の状態に調節されるものではなく、路面条件とＡＢＳ制御状態に応じて別個に制御され、３つのモードが同時に発生することもあり、このような各制御モードを、第１の油圧回路１０を用いて段階別に説明する以下のとおりである。
【００１３】
ブレーキペダル５を踏み込み、マスタシリンダ１で発生した液圧によって制動力が発揮されている状態で、第１の油圧回路１０と連携されたホイールブレーキ３ａ側の制動圧が路面条件よりも大きいと、適正圧力に低くしなければならないので、電子制御ユニットでは、ノーマル・クローズ・ソレノイド・バルブ１１ｂを開放作動して、ＡＢＳ減圧モードを行わせ、ホイールブレーキ３ａから一部のオイルが流出されて、低圧アキュムレータ１２に一時的に貯蔵されることにより、各ホイールブレーキ３ａの制動力が減少して、スリップ現象が防止される。
【００１４】
これに対して、ＡＢＳ減圧モードが長く持続すると、車両制動効率が低下するが、このような場合、電子制御ユニットでは、ホイールブレーキ３ａの液圧を増加させるためにモータ４を駆動させ、第１油圧回路１０の第１ポンプ１３から吐出する液圧を用いて、ＡＢＳ増圧モードが行われ、低圧アキュムレータ１２に貯蔵されたオイルは、第１ポンプ１３によって加圧され、開放作動されたノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ１１ａを介してホイールブレーキ３ａ側に伝達されることにより、制動圧が増加する。
【００１５】
この際、第２油圧回路２０の第２ポンプ２３から吐出するオイルは、制動圧力の条件に応じて、マスタシリンダ１に戻り、または第２油圧回路２０と連携されたホイールブレーキ３ｂ側へ伝達される。
【００１６】
また、制動圧力を、最適の制動力を発生させる状態にさせたり、または車両の共振現象を防止するために、制動圧を一定の状態に維持するＡＢＳ圧力維持モードが必要である。
【００１７】
すなわち、ＡＢＳ圧力維持モードは、ホイールブレーキ３ａ内の圧力変化を防止するものであって、第１油圧回路１０のノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ１１ａを閉鎖作動させて、油圧が伝達されることを遮断し、これによって、第１ポンプ１３から吐出するオイルは、トラクション・コントロール・バルブ１７を介してマスタシリンダ１に伝達されるので、ＡＢＳ圧力維持モードが安定的に行われる。
【００１８】
以下では、車両が急出発する場合、従来の電子制御ブレーキシステムのＴＣＳモードの作動について説明する。
【００１９】
滑った路面において、アクセルペダルを深く踏み込んで急発進する場合、スリップ現象が発生し、これは、ホイールセンサによって電子制御ユニットで感知されて、オイル吸入流路１４または２４のシャトルバルブ１５または２５が開放され、かつ主流路１６または２６のトラクション・コントロール・バルブ１７または２７は閉鎖され、これとともに、ポンプ１３または２３が駆動されてＴＳＣモードが行われる。
【００２０】
すなわち、マスタシリンダ１側のオイルが、オイル吸入流路１４を介してポンプ１３、２３の入口に吸入され、ポンプ１３、２３の出口から吐出したオイルは、主流路１６、２６と開放されたノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ１１ａ、２１ａを介してホイールブレーキ３ａ、３ｂに伝達されて、制動圧として作用する。
【００２１】
これによって、運転者がアクセルペダルを踏み込みながら車両を急発進させるとき、ブレーキペダル５を踏み込まなくても、ホイールに所定のロックが掛かるので、路面の状態が悪くて、スリップが発生する条件でも、車両はゆっくり安定的に出発するようになる。
【００２２】
しかしながら、このようなブレーキ作動システムが動作するためには、各ホイール毎に基本的にノーマル・オープン及びノーマル・クローズ・ソレノイド・バルブが連結されなければならないので、部品数が増加して製造及び組立工程が複雑となり、ユニットの体積と重量が増加して取付作業が難しくなる。また、運転者がブレーキペダルを加圧すると、この加圧力に基づいて油圧が調節されるので、流体がマスタシリンダから複数のソレノイドバルブを経てブレーキに至る方式では、油圧の供給が精密かつ迅速に行われず、反応速度が遅延されて作動性に劣り、これを補完するための構成として、例えば電気油圧式ブレーキ（ＥＨＢ；Electric Hydraulic Brake）のように、ソレノイドバルブの作動をモータ駆動させるためには、電子式モータを個別に取り付けるなどの付加的な費用の増大、さらに工程の困難性が相当に加重されるため、多様かつ効果的なブレーキの機能を付加しにくいという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、構成を単純化してブレーキシステムの体積及び重量を減少させながらも、作動反応性及び精密性を強化し、部品または装置を追加せず、制動力制御装置（ＡＢＳ；Antilock Brake System）、駆動力制御装置（ＴＣＳ；Traction Control System）、車両安定性制御装置（ＥＳＰ；Electronic Stability Program）、電子制御油圧制動装置（ＥＨＢ；Electronic Hydraulic Brake System）、及び電子式駐車ブレーキ（ＥＰＢ；Electronic Pakring Brake）などの様々な車両制動制御を行うことでできる、電子制御ブレーキシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するため、本発明によるピエゾアクチュエータ付き電子制御式ブレーキシステムは、ペダル作動または電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御によって、マスタシリンダで形成される液圧がホイールブレーキに伝達され、制動力を発揮する電子制御ブレーキシステムにおいて、マスタシリンダで発生する液圧を選択的に開閉するノーマル・オープン・ソレノイド・バルブと、ソレノイドバルブを介してホイールブレーキに伝達される液圧の強度を圧電方式で調節するピエゾアクチュエータとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、構造が単純であって製造が容易であり、規模が縮小されてコンパクトな形状を有し、また、電気供給量を制御するだけで、油圧の発生と解除、及びこれによる制動力の制御を精密に行うことができるため、精密な制動制御が要求されるＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＰ、ＥＨＢ、ＥＰＢなどの機能を付加の構成要素なしに行うことができ、適用性が極めて優れるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。ここで、図１におけるものと同一の部品については、同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００２７】
図２は、本発明によるピエゾアクチュエータ付き電子制御ブレーキシステムを示す概略図である。
【００２８】
図２に示すように、本発明は、液圧が形成されるマスタシリンダ１と、マスタシリンダ１からの液圧を選択的に断続するノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０と、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０を通過した液圧を調節して、ホイールブレーキ５０に伝達するピエゾアクチュエータ４０とで構成されている。
【００２９】
マスタシリンダ１は、ペダル５が取り付けられ、運転者が加える加圧力に比例して液圧を発生させるが、電子制御ユニット（図示せず）により調節された液圧が流出される。
【００３０】
ポート２ａ、２ｂを通過した液圧は、一連の油圧回路を介してホイールブレーキ５０に到達し、このような油圧回路は、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０と、これに並列連結されるピエゾアクチュエータ４０と、ピエゾアクチュエータ４０に連動するホイールブレーキ５０とで構成されている。
【００３１】
マスタシリンダ１、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０、及びピエゾアクチュエータ４０は、電子制御ユニットにより制御され、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０は、選択的にマスタシリンダ１からの液圧を開閉し、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０を通過した液圧が、走行条件に応じて調節されて、ホイールブレーキ５０にされるように、これらの間にピエゾアクチュエータ４０が連結されている。
【００３２】
ピエゾアクチュエータ４０は、中空状のシリンダ４２と、中空状のシリンダ４２の内面に摺動可能に接触して昇降移動するピストン４４と、ピストン４４の昇降を強制するように、ピストン４４の下側面に設けられ、電気の入出力に応じて膨張・収縮される圧電部材４６とで構成されている。
【００３３】
以下、このような構造からなる電子制御式ブレーキシステムの動作について説明する。
【００３４】
ユーザがペダル５を加圧し、または車両の走行状態を検知するセンサ（図示せず）によって、車両の急発進、急ブレーキ、スリップまたはスキッドなどのような走行状態がモニタされ、電子制御ユニットによる制動制御が要求されると判断されると、マスタシリンダ１に液圧が形成され、高圧の流体が開放状態のノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０を経て、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０に対して並列連結されるホイールブレーキ５０及びピエゾアクチュエータ４０に伝達される。
【００３５】
ホイールブレーキ５０及びピエゾアクチュエータ４０に十分な液圧が形成されると、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０が閉鎖されて、ホイールブレーキ５０またはピエゾアクチュエータ４０からマスタシリンダ１に流体が流出されることを遮断して、液圧が減少することが防止される。
【００３６】
ＡＢＳまたはＴＣＳのように強度が調節された液圧を、ホイールブレーキ５０に断続的に供給して、短い瞬間に多数回にわたって制動力を加える場合、電子制御ユニットの制御によって、圧電部材４６に電気が供給されると、圧電部材４６が膨張して、圧電部材４６によって支持されるピストン４４を上昇させることにより、シリンダ４２の内部に満たされた作動流体を加圧流出させて液圧が形成され、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０が閉鎖されたので、液圧は、全てホイールブレーキ５０に伝達されて、このような液圧によって、ホイールブレーキ５０で制動力が発生するようになる。
【００３７】
電気の供給量に比例して圧電部材４６が膨張するので、電気の供給量を減少させる場合は、圧電部材４６が収縮して、圧電部材４６に支持されるピストン４４の高さが下降することにより、シリンダ４２の内部の空洞が拡大され、内圧が減少しながら作動流体が流入されるので、ホイールブレーキ５０に流入される高圧流体によって形成される内圧は、ピエゾアクチュエータ４０の減少した内圧により相殺されて、制動力が減少する。
【００３８】
圧電部材４６は、電気の供給量に対して正確な膨張・収縮の程度を表すので、電子制御ユニットにより電気の供給量を制御することで、圧電部材４６の細密な膨張・収縮量が導かれ、これによって、圧電部材４６の膨張または収縮により形成される液圧の大きさも精密に調節されるので、ホイールブレーキ５０で発生する制動は、細密な制御が可能となる。
【００３９】
全ての制動作動が完了した状態では、ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ３０が開放され、高圧の流体がマスタシリンダ１に戻ることにより、作動していた液圧も解除される。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例によると、電気供給量を調節して、圧電部材４６の膨張・収縮を導くことにより形成される液圧によって、ホイールブレーキ５０を制御するので、ポンプ、モータ、低圧アキュムレータ、チェック弁、及び油圧弁などの既存方式のブレーキ制御システムの必須構成要素が減少または排除された単純な構造を有しながらも、ホイールブレーキの制動力が精密に制御されるようになる。
【００４１】
上述したものは、本発明による電子制御ブレーキシステムを実施するための一例に過ぎず、本発明は、これに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも様々な変更実施が可能な範囲まで、本発明の技術的精神があるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の電子制御ブレーキシステムを示す概略図である。
【図２】本発明によるピエゾアクチュエータ付き電子制御ブレーキシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    マスタシリンダ
２ａ、２ｂ  ポート
５    ペダル
３０  ノーマル・オープン・ソレノイド・バルブ
４０  ピエゾアクチュエータ
４２  シリンダ
４４  ピストン
４６  圧電部材
５０  ホイールブレーキ
【図１】
2006143204.tif 000003
【図２】
2006143204.tif 000004