(57)【要約】【課題】車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に与える衝撃力を、簡易な構造により迅速且つ確実に緩和させることができるブレーキ装置を提供する。【解決手段】運転者により操作されるブレーキペダル２と、ブレーキペダル２に加えられる操作力に基づいて作動し、液圧回路６に液圧を付与するマスタシリンダ５と、マスタシリンダ５に連係するロッド３と、内部に流体を貯留する流体貯留部１１を有してロッド３に連結され、ブレーキペダル２に加えられる操作力をロッド３に伝達するロックシリンダ１と、車両の衝突を検出する衝突検知センサ３０の検出結果に基づいて、流体貯留部１１から流体を排出可能な流体流通機構８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者により操作されるブレーキペダルと、
前記ブレーキペダルに加えられる操作力に基づいて作動し、液圧回路に液圧を付与するマスタシリンダと、
前記マスタシリンダに連係するロッドと、
内部に流体を貯留する流体貯留部を有して前記ロッドと前記ブレーキペダルとの間に設けられ、前記ロッドと連係して前記ブレーキペダルに加えられる操作力を前記ロッドに伝達するロックシリンダと、
車両の衝突を検出する衝突検知手段の検出結果に基づいて、前記流体貯留部から流体を排出可能な流体流通機構と、
を備えるブレーキ装置。
【請求項２】
前記ロッドは、軸体によって構成され、前記ロックシリンダは、前記ロッドと軸心を一致させて前記ロッドに連結される請求項１に記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記流体貯留部に貯留される流体は液体であり、前記流体流通機構を介して排出される前記液体を貯留するリザーバを備える請求項１又は２に記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記ロックシリンダは、フリーピストン構造を有して構成される請求項１〜３の何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】
本発明は、ブレーキペダルに加えられた踏力に基づいてマスタシリンダを加圧し、車輪に制動力を与える液圧式のブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な油圧式のブレーキ装置は、運転者によるブレーキペダルの踏力をブースタで倍力させ、マスタシリンダを加圧する構成を有している。ブレーキペダルは、車両前方の運転席の下部においてフロアパネルから立ち上がるダッシュボードに支持されて配置される。ブースタ及びマスタシリンダは、ダッシュボードを挟んでブレーキペダルとは反対側のエンジンルームに配置される。車両が、前方衝突すると、エンジンルームと共にダッシュボードが後退したり、ブースタやマスタシリンダからの反力を受けたりすることによりブレーキペダルが後退し、運転者の方向へ移動する場合がある。この際、ブレーキペダルを操作する運転者の足に大きな衝撃力が加わる可能性がある。
【０００３】
そこで、従来、車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に与える衝撃力を緩和させる構造を備えたブレーキ装置が提案されている。下記に出典を示す特許文献１には、そのようなブレーキ装置の技術が開示されている。このブレーキ装置は、ダッシュパネルのエンジンルーム側にブースタ及びマスタシリンダを有し、車室側にペダルブラケットを設けて当該ペダルブラケットにブレーキペダルが回動可能に支持されたものである。ブレーキペダルの軸には、軸と一体回転するように扇形の歯車が取り付けられ、当該歯車はブースタに踏力を伝達する入力ロッドに形成されたラックと噛み合わされる。運転者がブレーキペダルを踏み込むと扇形の歯車が回動して入力ロッドがブースタの方向へ移動される。そして、ブースタを介してマスタシリンダが作動されてブレーキ油圧が発生する。車両の前面衝突等により入力ロッドが後退すると、扇形の歯車とラックとの噛み合いが解除され、ブレーキペダルが入力ロッドによって回動されなくなり、ブレーキペダルの後退が抑制される。これにより、ブレーキペダルから運転者への衝撃力が緩和される。
【０００４】
また、下記に出典を示す特許文献２には、マスタシリンダからブレーキペダルへの反力を伝達するカートリッジを備え、当該カートリッジにおいて反力を軽減させることによって衝撃力を緩和する構成を有したブレーキ装置が開示されている。当該カートリッジには、弾性手段が備えられており、当該弾性手段の圧縮率に応じて反力が決定される。弾性手段の圧縮率は、圧縮手段によって設定される。圧縮手段は、運転者に対する損傷危険性の検知指令に応じて弾性手段の圧縮率を変化させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２７８４７号公報（第７〜１２段落、図１等）
【特許文献２】特表２００５−５０３２９１号公報（第７〜２４段落、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のブレーキ装置は、衝突時などにおいてブレーキペダルから運転者へ加わる衝撃力を緩和することのできる優れたものである。しかし、ブレーキペダルを踏み込んだ位置から、扇形の歯車とラックとの噛み合いが解除される位置までは、ブレーキペダルが回動可能である。急ブレーキと共に前方衝突したような場合には、運転者はブレーキペダルを踏み込んでおり、運転者の足は、歯車とラックとの噛み合いが解除されるまでは、ブレーキペダルからの衝撃を受けることになる。即ち、特許文献１のブレーキ装置は、状況によっては衝撃力が緩和されるという効果が限定的となる可能性を有している。
【０００７】
また、特許文献２に記載のブレーキ装置は、特許文献１のブレーキ装置に比べて迅速に衝撃力を緩和することのできる構成を有している。しかし、マスタシリンダ内にカートリッジを設置する必要があり、また、部品点数も多い。このため、ブレーキ装置が大きくなり、製造コスト及び製品コストが増加したり、重量が増加したりする可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて、車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に与える衝撃力を、簡易な構造により迅速且つ確実に緩和させることができるブレーキ装置を提供することを目的として創案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るブレーキ装置の特徴構成は、
運転者により操作されるブレーキペダルと、
前記ブレーキペダルに加えられる操作力に基づいて作動し、液圧回路に液圧を付与するマスタシリンダと、
前記マスタシリンダに連係するロッドと、
内部に流体を貯留する流体貯留部を有して前記ロッドと前記ブレーキペダルとの間に設けられ、前記ロッドと連係して前記ブレーキペダルに加えられる操作力を前記ロッドに伝達するロックシリンダと、
車両の衝突を検出する衝突検知手段の検出結果に基づいて、前記流体貯留部から流体を排出可能な流体流通機構と、を備える点にある。
【００１０】
ブレーキペダルに加えられる操作力は、流体貯留部を有するロックシリンダを介してマスタシリンダに連係するロッドに伝達される。流体貯留部に貯留された流体は、車両の衝突時には、衝突検知手段の検出結果に基づいて駆動される流体流通機構により排出される。これにより、ロックシリンダはブレーキペダルに対して非固定状態となり、伝達手段としての機能を解除される。つまり、ブレーキペダルに加えられる操作力がマスタシリンダに伝達されなくなると共に、マスタシリンダからブレーキペダルへの反力が伝達されなくなる。また、エンジンルームと共にダッシュボードが後退しても、その応力がブレーキペダルへ伝達されない。その結果、車両の衝突時にマスタシリンダからの反力や、ダッシュボードからの応力がブレーキペダルに印加され、ブレーキペダルを操作する運転者の足に衝撃力が加わることを抑制することができる。また、ロックシリンダは、マスタシリンダとブレーキペダルとの間に設けられればよい。従って、エンジンルーム内に設置されるマスタシリンダや液圧回路を含むブレーキ装置の中枢部を改変することなく、例えば車室内にロックシリンダを配置することができる。このため、本発明は、種々のブレーキ装置に対して広く適用することができると共に、従来のブレーキ装置に対しても簡単に改造を施すことによって安全性を高めることができる。このように、本特徴構成によれば、車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に与える衝撃力を、簡易な構造により迅速且つ確実に緩和させることができるブレーキ装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係るブレーキ装置は、前記ロッドが、軸体によって構成され、前記ロックシリンダが、前記ロッドと軸心を一致させて前記ロッドに連結されるとよい。
【００１２】
このように軸心を一致させて、ロッドとロックシリンダとを連結させると、ブレーキペダルへの操作力を効率良くマスタシリンダへと伝達することができる。従って、平常時におけるブレーキ装置の機能を損なうことなく、衝突時の対応を図ることができる。また、衝突時への対応として設けられるロックシリンダを極めて簡潔な構造とすることができるので、量産性もよく製品価格への影響も軽微である。
【００１３】
また、本発明に係るブレーキ装置の前記流体貯留部に貯留される流体が液体であり、当該ブレーキ装置が前記流体流通機構を介して排出される前記液体を貯留するリザーバを備えるとよい。
【００１４】
液体は基本的に非圧縮性流体であるから、ロックシリンダが流体貯留部に液体を貯留して構成されると、ブレーキペダルがマスタシリンダに対して固定的に連係される。従って、平常時には、ブレーキペダルへの操作力が高い応答性を有してマスタシリンダへと伝達される。また、衝突時には、流体貯留部から液体を排出することによって、ロックシリンダの固定的な連係状態を迅速に解除させることができる。さらに、排出される流体を貯留するリザーバを有することにより、エンジンルームや車室内など、ロックシリンダが設けられる空間に排出された液体が散乱することがない。特に、液体としてブレーキフルードなどのオイルを用いた場合、エンジンの熱による気化や発煙、発火の可能性や、車室内の汚染などの可能性がある。しかし、リザーバを設けることによってこれらの好ましくない事態の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係るブレーキ装置は、前記ロックシリンダが、フリーピストン構造を有して構成されるとよい。
【００１６】
ロックシリンダをフリーピストン構造とすると、ロックシリンダ内部のブレーキペダル側のピストンと、ロッド側のピストンとの距離をブレーキ装置に応じて適宜変更することができる。つまり、種々の車種、種々のブレーキ装置に対して、汎用的にロックシリンダを適用することができ、量産効果が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のブレーキ装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、ブレーキ装置は、ブレーキペダル２に加えられる操作力に基づいて作動し、液圧回路６に液圧を付与するマスタシリンダ５を有している。液圧回路６は、車両の各車輪に対応して設けられたホイールシリンダ７に液圧を付与し、各車輪を制動する。車両の制動に際して、運転者はブレーキペダル２を踏み操作する。ブレーキペダル２に与えられた踏力、即ち操作力は、ロッド３を介してブースタ４に伝達され、増幅されてマスタシリンダ５に与えられる。つまり、ロッド３は、マスタシリンダ５に連係する。本実施形態においては、ブレーキペダル２に加えられる操作力は、ロックシリンダ１を介してロッド３に伝達される。
【００１８】
ロックシリンダ１は、内部に流体を貯留する流体貯留部１１を有している。流体貯留部１１に貯留される流体は、非圧縮性流体であると好適である。代表的な非圧縮性流体は液体である。ロックシリンダ１が流体貯留部１１に液体を貯留して構成されると、ブレーキペダル２がマスタシリンダ５に対して固定的に連係される。つまり、ブレーキペダル２は、ハイドロロックされる。これにより、ブレーキペダル２への操作力は高い応答性を有してマスタシリンダ５へと伝達される。
【００１９】
尚、流体貯留部１１に貯留される液体は、金属部品として構成されることが多いロックシリンダ１を錆びさせず、非圧縮性の高い液体であることが望まれる。具体的には、ブレーキフルードなどの粘性の低いオイルが好適である。
【００２０】
ロックシリンダ１の流体貯留部１１が非圧縮性流体で満たされていれば、ブレーキペダル２に与えられた踏力（操作力）は、高い効率でロッド３に伝達され、ブースタ４を介してマスタシリンダ５に伝達される。そして、マスタシリンダ５から液圧回路６を介してホイールシリンダ７に液圧が与えられて、車両が制動される。このように、流体貯留部１１が非圧縮性流体で満たされると、ブレーキペダル２の操作に対して高い応答性を有して制動を行うことができる。但し、応答性を損なわない範囲で流体貯留部１１に圧縮性流体（空気など）を混在させると、ハンチング現象によるペダル振動などを圧縮性流体に吸収させることも可能である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態ではロッド３は軸体によって構成される。また、ロックシリンダ１は、ロッド３と軸心を一致させてロッド３に連結される。このような連結構造は、極めて簡潔な構造であり、ブレーキペダル２への操作力を効率良くマスタシリンダへと伝達することができる。
【００２２】
また、図１に示したように、ロックシリンダ１がフリーピストン構造を有して構成されると好適である。ロックシリンダ１をフリーピストン構造とすると、ロックシリンダ１内部のブレーキペダル２の側のピストン１ａと、ロッド３の側のピストン１ｂとの距離をブレーキ装置に応じて適宜変更することができる。つまり、種々の車種、種々のブレーキ装置に対して、汎用的にロックシリンダ１を適用することができ、量産効果が向上する。また、ロックシリンダ１を極めて簡潔な構造とすることができる。さらに、流体貯留部１１に貯留させる流体の量を調整することにより、ブレーキペダル２の位置調整を行うことも可能である。
【００２３】
もちろん、ロックシリンダ１の構造は、フリーピストンに限定されるものではなく、片方側（ブレーキペダル２の側）にのみピストンを有した構造であってもよい。ロックシリンダ１は、非衝突時に固定的にマスタシリンダ５に対して連係され、後述するように衝突時に固定状態を解除可能なシリンダ構造であれば充分である。
【００２４】
ロックシリンダ１には、流体貯留部１１から流体を排出可能な流体流通機構８が設けられている。流体流通機構８は、例えばバルブ８１とバルブ８１を開閉させるソレノイド８２などのアクチュエータを備えた電磁バルブにより構成される。ソレノイド８２は、制御手段としてのブレーキ制御ＥＣＵ（electronic control unit）２０により制御される。ブレーキ制御ＥＣＵ２０は、衝突検知手段としての衝突検知センサ３０の検知結果に基づいてソレノイド８２を制御する。具体的には、通常時にはバルブ８１が閉状態となるようにソレノイド８２を制御し、衝突検知センサ３０が車両の衝突を検知するとバルブ８１が開状態となるようにソレノイド８２を制御する。これにより、流体流通機構８を介して流体貯留部１１から流体が排出される。
【００２５】
衝突検知センサ３０は、エアバッグの作動を制御するために設置されたセンサを共用すると好適である。一例として、このようなセンサは、車輪を支える部材であるサイドメンバ上に設けられ、衝突により縮まるサイドメンバの隙間の変位を検出する変位センサや、衝突の際の加速度を検出するＧセンサである。
【００２６】
このように、車両の衝突時にロックシリンダ１から流体が排出されることにより、ロックシリンダ１はマスタシリンダ５に対する固定的な連係状態から解除される。つまり、ブレーキペダル２とマスタシリンダ５との連係が断たれることとなる。その結果、車両の衝突時に発生するマスタシリンダ５からの反力はブレーキペダル２に伝達されなくなり、ブレーキペダル２を操作する運転者の足に加わる衝撃力を抑制することができる。
【００２７】
図２には、衝突時におけるロックシリンダ１のピストン１ａ及び１ｂの状態を示している。ここでは、前方衝突により、エンジンルームと共にダッシュボード４０が後退した状態を例示している。流体貯留部１１からは流体流通機構８を介して流体が排出されてほぼ空の状態となり、ピストン１ａ及び１ｂは、互いに連係することなく自由に移動可能な状態となっている。ピストン１ａは、ブレーキペダル２への操作力によってロックシリンダ１の内部に押し込まれた状態で維持されている。ピストン１ｂは、ダッシュボード４０と共に後退するロッド３によりロックシリンダ１の内部に押し込まれている。両ピストン１ａ及び１ｂは、両方がロックシリンダ１に最大に押し込まれた状態においても、互いに接触しないように構成されている。従って、ダッシュボード４０の後退に伴う応力は、ブレーキペダル２へは伝達されない。
【００２８】
マスタシリンダ５からの反力についても同様である。ピストン１ｂは、マスタシリンダ５からの反力でロックシリンダ１の内部に押し込まれる。しかし、両ピストン１ａ及び１ｂは、両方がロックシリンダ１に最大に押し込まれた状態においても、互いに接触しないように構成されている。従って、マスタシリンダ５からの反力は、ブレーキペダル２へは伝達されない。
【００２９】
車両が前方衝突する際には、図２に示すように、運転者がブレーキペダル２を強く踏み込んでいることが多く、ブレーキペダル２に対するダッシュボード４０からの応力やマスタシリンダ５からの反力が大きいと、運転者の足に大きな衝撃力が加わる可能性がある。しかし、ロックシリンダ１において、マスタシリンダ５（ロッド３）とブレーキペダル２との連係を断つことによって、運転者の足に加わる衝撃力が抑制される。
【００３０】
尚、前方衝突の際に車両の速度を低下させるためには、ブレーキ装置による制動力を最大限に機能させることが好ましい。単純にロックシリンダ１を開放してブレーキペダル２への操作力を断つと、マスタシリンダ５が加圧されなくなり、液圧回路６の液圧を低下させてブレーキ装置の制動力を低下させる可能性がある。そこで、車両の衝突時に、ブレーキ制御ＥＣＵ２０が流体流通機構８を開側へ制御すると共に、マスタシリンダ５や液圧回路６を制御して制動のための液圧を維持又は向上させると好適である。当然ながら、ＡＢＳ（anti lock braking system）や、自動ブレーキシステムなどと併用するとさらに好適である。
【００３１】
例えば、自動ブレーキを利用する場合、ブレーキ装置が、マスタシリンダ５や液圧回路６をブレーキペダル２への操作力に拘わらず加圧可能な構造とされると好適である。一例として、液圧回路６を自動加圧可能な構成について説明する。ブレーキ装置は、マスタシリンダ５と液圧回路６との間の接続を遮断するバルブ、及び当該バルブを駆動するアクチュエータを備える。衝突検知センサ３０の検知結果に基づいて、ブレーキＥＣＵ２０は、アクチュエータを駆動して、液圧回路６を閉回路状態とする。そして、ブレーキＥＣＵ２０は、ポンプを駆動して液圧回路６を加圧して、ホイールシリンダ７に制動力を与える。
【００３２】
他の例として、ブレーキ装置が、ブースタ４とマスタシリンダ５との間の接続を遮断する機構を備えていてもよい。上記と同様に、ブレーキＥＣＵ２０は、衝突検知センサ３０の検知結果に基づいて、マスタシリンダ５及び液圧回路６を閉回路状態とする。そして、ブレーキＥＣＵ２０は、ポンプを駆動してマスタシリンダ５を加圧して、ホイールシリンダ７に制動力を与える。
【００３３】
上記において、接続が遮断された位置よりも上流側、つまり、ブレーキペダル２に連係するロックシリンダ１においては、流体が排出されてブレーキペダル２と液圧回路６との連係が断たれている。従って、制動力が維持又は向上される一方で、液圧回路６から運転者へは加圧に伴う反力が伝達されない。
【００３４】
本発明に係るロックシリンダ１に貯留される液体は、ロックシリンダ１をハイドロロック状態として、ブレーキペダル２を固定的に接続可能にできる量であれば充分である。従って、マスタシリンダ５や液圧回路６に充填される液量と比べて極めて少ない液量である。衝突時の対応は、エアバッグの作動時間（通常数ミリ秒のオーダー。）と同等の時間で実施することが好ましい。マスタシリンダ５や液圧回路６に比べて、ロックシリンダ１に充填される液量は少ないので、排出時間は短くなり、衝突時の迅速な対応が可能となる。また、当然ながら排出される液量も少ないので、排出されたブレーキフルードによる汚れなどの問題も低減される。
【００３５】
流体貯留部１１から排出される流体、特にブレーキフルードなどの液体は、リザーバ９に貯留されると好適である。本発明の目的を達成する上では、必ずしもリザーバ９を設けて流体貯留部１１から排出される流体を受け止める必要はない。しかし、ブレーキフルードなどの液体がリザーバ９で受け止められることなく、車室内やエンジンルームに散乱すると好ましくない。車室内の場合には、汚れや異臭の要因となり、エンジンルームの場合には、加熱による発煙、発火等の可能性もある。従って、リザーバ９が備えられると好適である。尚、上述したように、ロックシリンダ１に充填される液量は、マスタシリンダ５や液圧回路６に比べて少量であるので、リザーバ９も小型化することができる。
【００３６】
また、リザーバ９は、ロックシリンダ１から排出された後の液体を再度ロックシリンダ１に充填可能な循環機構を備えていると好適である。本構成であれば、ブレーキペダル２を引き上げてロックシリンダ１に負圧を掛けることで、ブレーキフルードを流体貯留部１１へ戻すことも可能である。
【００３７】
また、図１及び図２に示した構造では、流体貯留部１１を有するロックシリンダ１と、流体流通機構８と、リザーバ９とを別体で構成する場合を例示したが、これらは１つに統合されていてもよい。例えば、複筒式のシリンダの一方をロックシリンダ、他方をリザーバとして用い、両シリンダ間の流体の移動を制御するバルブ機構を流体流通機構としてもよい。
【００３８】
尚、図１及び図２を利用して上述した実施形態においては、ブレーキペダル２からブースタ４までの操作力の伝達経路が直線上であり、この直線状の経路にロックシリンダ１が備えられている例を用いて説明した。しかし、本発明はこの構造に限定されることはなく、ブレーキペダル２から、リンク手段を介してブースタ４やマスタシリンダ５に操作力が伝達される構造を有するブレーキ装置においても適用可能である。即ち、平常時にはブレーキペダル２とマスタシリンダ５との間の連係を保ち、衝突時にはこの連係を遮断するロックシリンダ１が、ブレーキペダル２への操作力の伝達経路上に設けられていれば充分である。
【００３９】
本発明と異なり、車両が衝突する際に、ブレーキ装置を構成する主要部とは別に設けられるロックシリンダ１ではなく、例えばマスタシリンダ５や液圧回路６など、主要部の液体を排出することによって、ブレーキペダル２への反力を減退させることも考えられる。しかし、このような方法を用いた場合には、ブレーキ装置そのものの制動力を維持又は向上させつつ、ブレーキペダル２による運転者への衝撃力を緩和させることは困難である。これに対し、本発明ではブレーキペダル２と連係する別部材としてのロックシリンダ１を設けて、衝突時にはブレーキ装置の主要部の液圧を低下させることなく、ブレーキペダル２への反力を抑制することができる。
【００４０】
以上、説明したように、本発明により、車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に与える衝撃力を、簡易な構造により迅速且つ確実に緩和し得るブレーキ装置を提供することができる。軽量な小型車、とりわけ、日本におけるエンジン排気量６６０ｃｃ以下の軽自動車では、車両の先端から運転者までの距離が短く、車両の衝突時にブレーキペダルが運転者に衝撃力を与える可能性が高くなる。本発明は、簡単な構造により安価に提供することが可能であるから、車両価格の安価な軽自動車等の小型自動車にも広く適用することができ、多くの運転者を保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のブレーキ装置の構成を模式的に示すブロック図
【図２】衝突時のロックシリンダのピストンの状態を示す説明図
【符号の説明】
【００４２】
１：ロックシリンダ
２：ブレーキペダル
３：ロッド
５：マスタシリンダ
６：液圧回路
７：ホイールシリンダ
８：流体流通機構
９：リザーバ
１１：流体貯留部
３０：衝突検知センサ
【図１】
2009166735.tif 000003
【図２】
2009166735.tif 000004