アキュムレータ制御装置
【課題】ベローズを備えるアキュムレータにおいて、ベローズとストッパとの当接を防止する。
【解決手段】ベローズ６４は、アキュムレータ５０のシェル５８内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされている。ベローズキャップ７０は、ベローズ６４の他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室９０とガス室７２とに分離する。ストッパ８８は、ベローズキャップ７０と当接することでベローズの収縮量を規制する。上限圧測定手段は、ベローズキャップがストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する。モータ制御手段は、アキュムレータ圧が上限圧を超えないように、アキュムレータに蓄圧するポンプを駆動するモータの動作を制御する。
【解決手段】ベローズ６４は、アキュムレータ５０のシェル５８内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされている。ベローズキャップ７０は、ベローズ６４の他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室９０とガス室７２とに分離する。ストッパ８８は、ベローズキャップ７０と当接することでベローズの収縮量を規制する。上限圧測定手段は、ベローズキャップがストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する。モータ制御手段は、アキュムレータ圧が上限圧を超えないように、アキュムレータに蓄圧するポンプを駆動するモータの動作を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキシステム等に用いられるアキュムレータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のブレーキシステムでは、油圧を蓄圧し脈動を吸収するためにアキュムレータが使用される。このようなアキュムレータには、シェルの内部をガス室と油室とに分離する分離膜として金属ベローズを使用したものがよく用いられている。金属ベローズは、薄い鋼板を円筒蛇腹状に形成し、軸方向に伸縮自在とされている。ベローズ内部の空間がガス室に、ベローズとシェルに挟まれる空間が油室になる。
【０００３】
このようなアキュムレータにおいて、油室に通じる油圧が大きく上昇したり、または環境温度の低下によりベローズ内に封入されているガスの圧力が低下すると、金属ベローズが大きく圧縮されることになる。このような圧縮は、金属ベローズの蛇腹部に座屈を生じさせ、ベローズの耐久性を大きく低下させてしまう。
【０００４】
また、アキュムレータのサイズが比較的大きく、アキュムレータ圧の最小値と最大値との差が大きいと、アキュムレータの動作に伴う騒音が大きくなったり、またはアキュムレータに蓄圧するポンプを駆動するモータの必要定格トルクも大きくなるという問題がある。そのため、近年では自動車に搭載するアキュムレータを小型化したいという要請がある。アキュムレータを小型化するには、封入圧を小さくしてベローズの鋼板を薄くすればよい。しかしながら、鋼板を薄くすると、ベローズの耐久性が低下する。
【０００５】
上記のようなベローズの耐久性低下を防止するためには、アキュムレータ内にベローズの所定以上の収縮を防止するストッパを設けることが有効である。例えば、特許文献１には、金属ベローズとシェル内面との間に油室を形成する可動板を備えるアキュムレータにおいて、シェルの軸方向中間部に金属ベローズの所定以上の収縮を防止するストッパ部が形成されたアキュムレータが開示されている。これによると、金属ベローズが大きく圧縮されるとき、可動板がストッパ部に当接することで、油室内の作動油がシェルとベローズの間に流入することが阻止され、金属ベローズの所定以上の収縮が防止される。
【特許文献１】特開２００４−２３２７８４号公報
【特許文献２】特開２００２−９８１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
たとえストッパが設けられていても、薄膜化されたベローズでは、通常動作時にはストッパとの接触をできる限り回避するようにアキュムレータ圧が制御されることが好ましい。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベローズを備えるアキュムレータにおいて、ベローズとストッパとの当接を防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、アキュムレータ制御装置である。この装置は、アキュムレータのシェル内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされたベローズと、前記ベローズの他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室とガス室とに分離するベローズキャップと、前記ベローズキャップと当接することでベローズの収縮量を規制するストッパと、前記アキュムレータ内の圧力を検出するセンサと、モータにより駆動され前記アキュムレータに蓄圧するポンプと、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する上限圧測定手段と、アキュムレータ圧が前記上限圧を超えないように前記モータの動作を制御するモータ制御手段と、を備える。
【０００９】
この態様によると、車両の出荷前などにベローズキャップとストッパとが当接するアキュムレータ圧を測定し、これを上限圧としてアキュムレータ圧を制御するようにした。これにより、通常動作時にはベローズキャップとストッパが当接することが防止されるので、ベローズキャップの板厚を薄くしたり溶接箇所を小さくしたりすることが可能になる。この結果、アキュムレータを小型化することができる。
【００１０】
前記アキュムレータの周囲温度を測定する温度センサと、前記上限圧測定手段により上限圧が測定されたときの温度と、前記温度センサにより測定された温度との差分に基づき、前記上限圧を温度補正する補正手段と、をさらに備え、前記モータ制御手段は、アキュムレータ圧が補正された上限圧を超えないように前記モータの動作を制御してもよい。アキュムレータ圧の上限圧を測定した時と、実際にアキュムレータ圧を制御する時の温度が大きく異なると、アキュムレータのガス室内の気体体積の違いによって、アキュムレータ圧が上限圧に到達する前にベローズキャップがストッパと当接する場合がある。この態様によると、上限圧を温度補正した上でアキュムレータ圧を制御するので、温度環境によらずベローズキャップとストッパとの当接を防止することができる。
【００１１】
前記上限圧の測定後に所定のタイミングで、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である再測定上限圧を測定する上限圧再測定手段と、前記補正手段により補正された再測定上限圧と前記上限圧との差分が予め定められたしきい値以上であるとき、前記ストッパが損傷していると判定する損傷検出手段と、をさらに備えてもよい。何らかの原因によってストッパが損傷している場合、ストッパによるベローズの過収縮の阻止が期待できないため、ストッパの損傷を検出する仕組みを設けることが好ましい。この態様によると、ベローズキャップとストッパが当接するときのアキュムレータ圧の上限圧を再測定し、その結果を当初の上限圧と比較することで、ストッパの損傷を検出することができる。
【００１２】
前記損傷検出手段によってストッパが損傷していると判定されたとき、アキュムレータ圧が前記再測定上限圧を超えないように前記モータの動作を制御する損傷時制御手段をさらに備えてもよい。この態様によると、ストッパの損傷後にもアキュムレータ圧が上限圧以下になるように制御することで、ストッパによるベローズの損傷を予防することができる。
【００１３】
前記ストッパは、前記ベローズの内部に配置されるストッパであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベローズを備えるアキュムレータにおいて、ベローズとストッパとの当接を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置１０を示す系統図である。同図に示されるブレーキ制御装置１０は、車両用の電子制御式ブレーキシステムを構成しており、運転者によるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１２への操作に応じて車両の４輪のブレーキを独立かつ最適に設定するものである。また、本実施形態に係るブレーキ制御装置１０が搭載された車両は、４つの車輪のうちの操舵輪を操舵する図示されない操舵装置や、これら４つの車輪のうちの駆動輪を駆動する図示されない内燃機関やモータ等の走行駆動源等を備えるものである。
【００１６】
制動力付与機構としてのディスクブレーキユニットは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。各ディスクブレーキユニットは、それぞれブレーキディスクとブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬを含む。そして、各ホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬは、それぞれ異なる流体通路を介して油圧アクチュエータ８０に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬを総称して「ホイールシリンダ２０」という。
【００１７】
ディスクブレーキユニットにおいては、ホイールシリンダ２０に油圧アクチュエータ８０からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスクに摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニットを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ２０を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。あるいは、流体力により摩擦部材の押圧力を制御するのではなく、例えば電動モータ等の電動の駆動機構を用いて摩擦部材の車輪への押圧力を制御する制動力付与機構を用いることもできる。
【００１８】
ブレーキペダル１２は、運転者による踏み込み操作に応じて作動流体としてのブレーキフルードを送り出すマスタシリンダ１４に接続されている。ブレーキペダル１２には、その踏み込みストロークを検出するためのストロークセンサ４６が設けられている。マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、運転者によるブレーキペダル１２の操作力に応じた反力を創出するストロークシミュレータ２４が接続されている。マスタシリンダ１４とストロークシミュレータ２４とを接続する流路の中途には、シミュレータカット弁２３が設けられている。シミュレータカット弁２３は、非通電時に閉状態にあり、運転者によるブレーキペダル１２の操作が検出された際に開状態に切り換えられる常閉型の電磁開閉弁である。また、マスタシリンダ１４には、ブレーキフルードを貯留するためのリザーバタンク２６が接続されている。
【００１９】
マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６が接続されており、ブレーキ油圧制御管１６は、図示されない右前輪に対して制動力を付与する右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲに接続されている。また、マスタシリンダ１４の他方の出力ポートには、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８が接続されており、ブレーキ油圧制御管１８は、図示されない左前輪に対して制動力を付与する左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬに接続されている。右前輪用のブレーキ油圧制御管１６の中途には、右マスタカット弁２２ＦＲが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の中途には、左マスタカット弁２２ＦＬが設けられている。これらの右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬは、いずれも、非通電時に開状態にあり、運転者によるブレーキペダル１２の操作が検出された際に閉状態に切り換えられる常開型電磁弁である。
【００２０】
また、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧力センサ４８ＦＲが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を計測する左マスタ圧力センサ４８ＦＬが設けられている。ブレーキ制御装置１０では、運転者によってブレーキペダル１２が踏み込まれた際、ストロークセンサ４６によりその踏み込み操作量が検出されるが、これらの右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル１２の踏み込み操作力（踏力）を求めることができる。このように、ストロークセンサ４６の故障を想定して、マスタシリンダ圧を２つの圧力センサ４８ＦＲおよび４８ＦＬによって監視することは、フェイルセーフの観点からみて好ましい。なお、以下では適宜、右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬを総称して、マスタシリンダ圧センサ４８という。
【００２１】
一方、リザーバタンク２６には、油圧給排管２８の一端が接続されており、この油圧給排管２８の他端には、モータ３２により駆動されるオイルポンプ３４の吸込口が接続されている。オイルポンプ３４の吐出口は、高圧管３０に接続されており、この高圧管３０には、アキュムレータ５０とリリーフバルブ５３とが接続されている。本実施形態では、オイルポンプ３４として、モータ３２によってそれぞれ往復移動させられる２体以上のピストン（図示せず）を備えた往復動ポンプが採用される。また、アキュムレータ５０としては、ブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギに変換して蓄えるものが採用される。
【００２２】
アキュムレータ５０は、オイルポンプ３４によって例えば１４〜２２ＭＰａ程度にまで昇圧されたブレーキフルードを蓄える。また、リリーフバルブ５３の弁出口は、油圧給排管２８に接続されており、アキュムレータ５０におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ５３が開弁し、高圧のブレーキフルードは油圧給排管２８へと戻される。さらに、高圧管３０には、アキュムレータ５０の出口圧力、すなわち、アキュムレータ５０におけるブレーキフルードの圧力を検出するアキュムレータ圧センサ５１が設けられている。
【００２３】
そして、高圧管３０は、増圧弁４０ＦＲ，４０ＦＬ，４０ＲＲ，４０ＲＬを介して右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲおよび左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬに接続されている。以下適宜、増圧弁４０ＦＲ〜４０ＲＬを総称して「増圧弁４０」という。増圧弁４０は、いずれも、非通電時は閉じた状態にあり、必要に応じてホイールシリンダ２０の増圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁（リニア弁）である。
【００２４】
また、右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲと左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬとは、それぞれ減圧弁４２ＦＲまたは４２ＦＬを介して油圧給排管２８に接続されている。減圧弁４２ＦＲおよび４２ＦＬは、必要に応じてホイールシリンダ２０ＦＲ，２０ＦＬの減圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁（リニア弁）である。一方、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲと左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬとは、常開型の電磁流量制御弁である減圧弁４２ＲＲまたは４２ＲＬを介して油圧給排管２８に接続されている。以下、適宜、減圧弁４２ＦＲ〜４２ＲＬを総称して「減圧弁４２」という。
【００２５】
右前輪用、左前輪用、右後輪用および左後輪用のホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬ付近には、それぞれ対応するホイールシリンダ２０に作用するブレーキフルードの圧力であるホイールシリンダ圧を検出するホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ，４４ＦＬ，４４ＲＲおよび４４ＲＬが設けられている。以下、適宜、ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ〜４４ＲＬを総称して「ホイールシリンダ圧センサ４４」という。
【００２６】
上述の右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬ、増圧弁４０ＦＲ〜４０ＲＬ、減圧弁４２ＦＲ〜４２ＲＬ、オイルポンプ３４、アキュムレータ５０等は、ブレーキ制御装置１０の油圧アクチュエータ８０を構成する。そして、かかる油圧アクチュエータ８０は、本実施形態における制御部としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２００によって制御される。ＥＣＵ２００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備える。
【００２７】
図２は、アキュムレータ５０の断面図を示す。アキュムレータ５０は、円筒状に形成されたシェル５８と、シェル５８の内部に配置される金属製のベローズ６４から構成される。シェル５８は、円筒状の壁部６０と、壁部６０の上側に接合される上底部８６と、壁部６０の下側に接合される下底部９２とに分割して形成され、各部材は溶接にて接合される。ベローズ６４は、薄い鋼板により円筒蛇腹状に形成されている。
【００２８】
ベローズ６４は、一端がシェル５８の上部に固定され、シェルの軸方向に伸縮可能に配置されている。ベローズ６４の下端には、ベローズ６４の開口部を封止するベローズキャップ７０が嵌合されている。ベローズキャップ７０の外周には、伸縮時にキャップとシェル５８の内壁との間で発生する振動を抑えるための制振リング６６が取り付けられている。ベローズキャップ７０によって、シェル５８の内部空間は、ベローズ内側のガス室７２と、ベローズキャップ７０、シェルの下底部９２および円筒状の壁部６０とで形成される油室９０とに分離される。ガス室７２には窒素ガスが封入され、油室９０にはブレーキフルードが満たされる。
【００２９】
シェル５８の上底部８６には、ガス室７２に窒素ガスを導入するためのガス孔６２が形成されている。ガス室７２内にガスを導入した後、ガス孔６２はガスプラグ８４で塞がれる。ガスプラグ８４は、六角ナット８２でシェルの上底部８６に固定される。
【００３０】
シェル５８の下底部９２には、油室９０を外部に連通させるとともに、高圧管３０からのブレーキフルードを油室９０に導くためのオイルポート７４が形成されている。
【００３１】
ベローズ６４の内側には、ベローズ６４の所定長さ以上の収縮を防止するためのストッパ８８が設けられている。ストッパ８８は円筒形状をなしており、図示しない台座を介してベローズ６４と同心軸上に配置される。ベローズ６４が収縮すると、ベローズキャップ７０とストッパ８８の下端とが接触して、それ以上の収縮が防止される。
【００３２】
続いて、アキュムレータ５０の動作について説明する。アキュムレータに油圧が付加されていないとき、ベローズ６４は軸方向に伸びた状態で停止している。この状態で、油圧回路に接続されたオイルポート７４の圧力がガス室７２の圧力よりも増大すると、オイルポート７４から油室９０に流入するブレーキフルードによってベローズキャップ７０が押圧され、ガス室７２の容積が小さくなるようにベローズ６４が圧縮される。オイルポート７４の圧力がガス室７２の圧力よりも小さくなると、ガス室７２の容積が大きくなるようにベローズ６４が伸張して、元の状態に復帰する。このように、油圧回路に生じる圧力変化に対応してベローズ６４が伸縮を繰り返すことにより、油圧の蓄圧や脈動吸収が行われる。アキュムレータの構造自体は周知なので、本明細書ではこれ以上詳細な説明を省略する。
【００３３】
上述したように、ベローズ６４が大きく収縮すると、ベローズキャップ７０とストッパ８８の下端とが当接する。しかしながら、たとえストッパが設けられていても、特に薄膜化されたベローズを使用する場合、ベローズキャップとストッパの接触をできる限り回避するようにアキュムレータ圧（ＡＣＣ圧）が制御されることが好ましい。なぜなら、ベローズキャップとストッパとの接触回数が増大すると、ベローズキャップとベローズの嵌合部や、ベローズとシェルとの接合部に負担がかかり、嵌合部に配置されているＯリングや接合部の溶接箇所等の劣化が進み、ベローズの耐久性が低下するからである。
【００３４】
また、ストッパ８８が台座から外れていたり、ストッパ８８そのものが潰れていたりすると、所望の位置でベローズキャップと当接できなくなり、ベローズの過度の収縮を阻止できない可能性がある。ベローズが過収縮により変形してしまうと、アキュムレータ内に想定以上のブレーキフルードが流れ込み、代わりにホイールシリンダに本来の量のブレーキフルードが流れなくなるおそれがある。また、ストッパによってベローズが傷つけられてしまうおそれもある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、ベローズキャップとストッパとの当接を防止するようにアキュムレータ圧を制御し、また、アキュムレータ内に設けられたストッパの損傷を検出する方法を提供する。
【００３６】
図３は、図１のＥＣＵ２００のうち、本実施形態に係るアキュムレータ制御部１００に関与する部分の機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３７】
アキュムレータ制御部１００は、ストッパ当たり検出部１１０と、ストッパ当たり防止部１２０と、ストッパ損傷検出部１３０と、損傷時制御部１４０とを含む。
【００３８】
ストッパ当たり検出部１１０は、アキュムレータ５０において、ベローズキャップ７０とストッパ８８とが接触する直前の圧力を測定する。ストッパ当たり検出部１１０は、モータ制御部１１２と上限圧測定部１１４とを含む。
【００３９】
モータ制御部１１２は、モータ３２を動作させてポンプ３４を駆動し、予め設定されているアキュムレータの封入圧から開始してリリーフ圧に向けて徐々にアキュムレータ圧を増加させていく。この過程において、ベローズキャップ７０とストッパ８８が接触した時点でアキュムレータ圧が急激に上昇する点（以下、この点を「折れ点」と呼ぶ）が表れる。上限圧測定部１１４は、アキュムレータ圧の上昇勾配を監視することでこの折れ点を検出し、折れ点に到達した時のアキュムレータ圧を上限圧として設定する。ストッパ当たり検出部１１０による上限圧の測定は、アキュムレータを搭載した車両が出荷される前に実施することが好ましい。
【００４０】
ストッパ当たり防止部１２０は、ストッパ当たり検出部１１０によって上限圧を検出して以降、ベローズキャップ７０とストッパ８８との当接が発生しないようにアキュムレータ圧を制御する。ストッパ当たり防止部１２０は、上限圧保持部１２２、モータ制御部１２４および上限圧補正部１２６を含む。
【００４１】
上限圧保持部１２２は、上限圧測定部１１４で測定されたアキュムレータ圧の上限圧を受け取り保持する。上限圧補正部１２６は、アキュムレータ５０の近傍に配置された温度センサ（図示せず）により検出された温度を受け取り、この温度に基づき、予め準備されている計算式にしたがってアキュムレータ上限圧を温度補正する。
【００４２】
この温度補正は、アキュムレータ圧の実際の制御時におけるアキュムレータの周囲温度が、上限圧測定部１１４による上限圧の測定時よりも低い場合に実施されることが特に好ましい。アキュムレータの周囲温度が低下するとガス室の封入圧も低下するため、上限圧のブレーキフルードが油室に供給される以前にストッパがベローズキャップに当接してしまうからである。
【００４３】
上限圧補正部１２６は、上限圧をＰ０、上限圧測定部１１４により最初に上限圧が測定されたときの温度をｔ１、補正時の気温をｔ２、補正係数をｃ（ｃ＞０）としたとき、補正後の上限圧Ｐａを次式にしたがって計算する。
Ｐａ＝Ｐ−ｃ（ｔ１−ｔ２） （１）
補正係数ｃは、実験またはシミュレーションにより決定される。式（１）を用いず、所与のマップにしたがってＰａを求めてもよい。また、上述の趣旨から、補正時の気温よりも最初に上限圧を測定したときの気温の方が小さい場合は、上限圧の補正をしなくてもよい。
【００４４】
モータ制御部１２４は、車両の通常走行時には、上限圧補正部１２６によって補正された上限圧をアキュムレータ圧が超えないように、アキュムレータ５０に蓄圧するポンプ３４を駆動するモータ３２を制御する。例えば、アキュムレータ圧が補正後の上限圧に到達する前にモータをオフにしたり、またはアキュムレータ圧が補正後の上限圧に近づくにつれて、モータ回転数を低下させたりする。
【００４５】
ストッパ損傷検出部１３０は、何らかの原因によってストッパ８８が損傷しているために、例えば、ストッパ８８が台座から外れていたりまたはストッパ８８自体が損傷しているために、ベローズキャップと当接してベローズの収縮を防止できない状態を検出する。ストッパ損傷検出部１３０は、上限圧再測定部１３２と上限圧比較部１３４とを含む。
【００４６】
上限圧再測定部１３２は、所定のタイミング（例えば、エンジンの再起動時）で、予め設定されているアキュムレータの封入圧から開始してリリーフ圧に向けて徐々にアキュムレータ圧を増加させていく。この過程において上述の折れ点を検出し、折れ点に到達した時のアキュムレータ圧を再測定上限圧として取得する。上限圧比較部１３４は、取得された再測定上限圧を上述の式（１）にしたがって温度補正した値と、上限圧保持部１２２に保持されている上下圧の初期値とを比較する。そして、所定のしきい値以上の差分がある場合、ストッパ８８が損傷していると判定する。これは、ストッパが正常であれば、温度補正された上限圧の近傍に折れ点が生じるという仮定に基づいている。
【００４７】
損傷時制御部１４０は、ストッパ損傷検出部１３０によってストッパが損傷したと判定されたときに、ベローズ６４の過収縮が起こらないようにモータを制御する。損傷時制御部１４０は、ストッパ損傷検出部１３０からストッパが損傷したという情報を受け取ると、上限圧保持部１２２から上限圧の初期値を取得するか、または、上限圧補正部１２６によって最後に補正された補正後の上限圧を取得する。そして、損傷時制御部１４０は、アキュムレータ圧が上記上限圧の初期値または補正後の上限圧を超えないように、モータ３２を制御する。
【００４８】
このような損傷時制御を行うのは、ストッパの損傷を他の部分の損傷につなげないために重要である。例えば、ストッパが台座から外れてしまっているような場合、そのままにしておいてもブレーキの動作には何の影響もない。しかし、ストッパが正常な位置にないにもかかわらず、アキュムレータ圧を上昇させてベローズとストッパとが接触してしまうと、ベローズ自体を損傷してしまうことが起こりえる。上述の損傷時制御によって、このような損傷の連鎖を防止することができる。
【００４９】
図４は、上限圧測定部１１４による折れ点の検出を説明する図である。
上述のように、モータ制御部１１２は、封入圧からリリーフ圧までアキュムレータ圧徐々に増加させていく。アキュムレータ圧が増加していくと、ベローズキャップ７０とストッパ８８とが当接した時点で、アキュムレータ圧の上昇勾配が変化する。したがって、上限圧測定部１１４は、アキュムレータ圧の上昇勾配が変化する折れ点（図４中の点Ａ）を任意の方法で検出し、折れ点に対応するアキュムレータ圧を上限圧として設定する。
【００５０】
図５は、アキュムレータ制御部１００によるストッパ当たり防止制御のフローチャートである。
まず、ストッパ当たり検出部１１０は、車両の出荷前に、上述の方法でアキュムレータ圧の上限圧を測定する（Ｓ１０）。上限圧補正部１２６は、アキュムレータの周囲温度を測定し（Ｓ１２）、この温度に基づき上限圧を補正する（Ｓ１４）。モータ制御部１２４は、アキュムレータ圧が補正後の上限圧を超えないようにモータを制御する（Ｓ１６）。なお、補正された上限圧でもって上限圧の初期値を書き換えるようにしてもよい（Ｓ１８）。この場合、Ｓ１４における温度補正は、前回の補正後上限圧に対して実施される。
【００５１】
上述したように、アキュムレータの周囲温度が低下するとガス室の封入圧が低下するため、アキュムレータ圧が上限圧以下であってもストッパにベローズキャップが接触してしまうことが生じ得る。図５に示したように、上限圧を温度補正することによって、アキュムレータが低温状態にあるときでもベローズキャップとストッパとの接触を回避することができる。
【００５２】
図６は、アキュムレータ制御部１００によるストッパ損傷判定のフローチャートである。
まず、ストッパ損傷検出部１３０は、損傷判定をするための適切なタイミングであるか否かを判定する（Ｓ３０）。ブレーキ作動中などのように、適切なタイミングでない場合（Ｓ３０のＮ）、このフローを終了する。適切なタイミングである場合（Ｓ３０のＹ）、上限圧再測定部１３２はアキュムレータ圧を徐々に増加させていく（Ｓ３２）。上限圧再測定部１３２は、上述したアキュムレータ圧の上昇勾配に基づき折れ点を検出し、上限圧の再測定を実施する（Ｓ３４）。そして、上限圧比較部は、再測定された上限圧と初期上下圧とを比較する（Ｓ３６）。上限圧比較部１３４は、温度補正後の再測定上限圧と初期上限圧との間の差分が許容範囲以内であるかを判定する（Ｓ３８）。具体的には、上限圧の初期値をＰ０、温度補正係数をＣ(ｔ)、再測定上限圧をＰＮとしたとき、次式が成り立つか否かを判定する。
Ｃ(ｔ)・ＰＮ−Ｐ０＜Ｂ （２）
但し、Ｂは許容誤差を表す。
【００５３】
式（２）を満たす場合（Ｓ３８のＮ）、このフローを終了する。式（２）を満たさない場合（Ｓ３８のＹ）、上限圧比較部１３４は、再測定上限圧ＰＮが初期値から予測される範囲から大きくずれていることから、アキュムレータ内のストッパが損傷しており、その結果ベローズキャップがストッパと当接せずに収縮した状態となっていると判定する（Ｓ４０）。ストッパが損傷している場合、ベローズキャップとストッパとが当接することはないので、折れ点の再検出、すなわち上限圧の再測定ができなくなる。したがって、損傷時制御部１４０は、上限圧の初期値、または最後に補正された上限圧を上限圧保持部１２２から取得する。そして、この時点以降は、上限圧の温度補正等を実施することなく、単にアキュムレータ圧が取得した上限圧を超えないようにモータを制御する（Ｓ４２）。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、アキュムレータ内に設けられたストッパとベローズキャップとが当接するときのアキュムレータ圧の上限圧を予め測定しておき、通常時はベローズキャップとストッパとが当接しない範囲内でアキュムレータ圧を制御する。このアキュムレータ圧の上限圧は温度補正されるため、たとえ上限圧の測定が高温時に行われ、実際のアキュムレータ圧の制御が低温時に行われた場合でも、ベローズキャップとストッパとの当接を回避することができる。
【００５５】
また、定期的に上限圧の再測定を実施し、再測定された上限圧の温度補正値と上限圧の初期値との比較に基づき、ストッパの損傷を検出することができる。損傷が検出された場合、上限圧の初期値または最後に補正された上限圧を超えないようにアキュムレータ圧を制御する。これによって、ストッパが損傷した場合でも、ベローズが収縮し過ぎないようにアキュムレータ圧を制御することができる。
【００５６】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５７】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置を示す系統図である。
【図２】アキュムレータの断面図である。
【図３】アキュムレータ制御部の機能ブロック図である。
【図４】上限圧再測定部による折れ点の検出を説明する図である。
【図５】ストッパ当たり防止制御のフローチャートである。
【図６】ストッパ損傷判定のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
５０ アキュムレータ、 ５８ シェル、 ６０ 壁部、 ６２ ガス孔、 ６４ ベローズ、 ６６ 制振リング、 ７０ ベローズキャップ、 ７２ ガス室、 ７４ オイルポート、 ８２ 六角ナット、 ８４ ガスプラグ、 ８６ 上底部、 ８８ ストッパ、 ９０ 油室、 ９２ 下底部、 １００ アキュムレータ制御部、 １１０ ストッパ当たり検出部、 １１２ モータ制御部、 １１４ 上限圧測定部、 １２０ ストッパ当たり防止部、 １２２ 上限圧保持部、 １２４ モータ制御部、 １２６ 上限圧補正部、 １３０ ストッパ損傷検出部、 １３２ 上限圧再測定部、 １３４ 上限圧比較部、 １４０ 損傷時制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のブレーキシステム等に用いられるアキュムレータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のブレーキシステムでは、油圧を蓄圧し脈動を吸収するためにアキュムレータが使用される。このようなアキュムレータには、シェルの内部をガス室と油室とに分離する分離膜として金属ベローズを使用したものがよく用いられている。金属ベローズは、薄い鋼板を円筒蛇腹状に形成し、軸方向に伸縮自在とされている。ベローズ内部の空間がガス室に、ベローズとシェルに挟まれる空間が油室になる。
【０００３】
このようなアキュムレータにおいて、油室に通じる油圧が大きく上昇したり、または環境温度の低下によりベローズ内に封入されているガスの圧力が低下すると、金属ベローズが大きく圧縮されることになる。このような圧縮は、金属ベローズの蛇腹部に座屈を生じさせ、ベローズの耐久性を大きく低下させてしまう。
【０００４】
また、アキュムレータのサイズが比較的大きく、アキュムレータ圧の最小値と最大値との差が大きいと、アキュムレータの動作に伴う騒音が大きくなったり、またはアキュムレータに蓄圧するポンプを駆動するモータの必要定格トルクも大きくなるという問題がある。そのため、近年では自動車に搭載するアキュムレータを小型化したいという要請がある。アキュムレータを小型化するには、封入圧を小さくしてベローズの鋼板を薄くすればよい。しかしながら、鋼板を薄くすると、ベローズの耐久性が低下する。
【０００５】
上記のようなベローズの耐久性低下を防止するためには、アキュムレータ内にベローズの所定以上の収縮を防止するストッパを設けることが有効である。例えば、特許文献１には、金属ベローズとシェル内面との間に油室を形成する可動板を備えるアキュムレータにおいて、シェルの軸方向中間部に金属ベローズの所定以上の収縮を防止するストッパ部が形成されたアキュムレータが開示されている。これによると、金属ベローズが大きく圧縮されるとき、可動板がストッパ部に当接することで、油室内の作動油がシェルとベローズの間に流入することが阻止され、金属ベローズの所定以上の収縮が防止される。
【特許文献１】特開２００４−２３２７８４号公報
【特許文献２】特開２００２−９８１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
たとえストッパが設けられていても、薄膜化されたベローズでは、通常動作時にはストッパとの接触をできる限り回避するようにアキュムレータ圧が制御されることが好ましい。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベローズを備えるアキュムレータにおいて、ベローズとストッパとの当接を防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、アキュムレータ制御装置である。この装置は、アキュムレータのシェル内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされたベローズと、前記ベローズの他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室とガス室とに分離するベローズキャップと、前記ベローズキャップと当接することでベローズの収縮量を規制するストッパと、前記アキュムレータ内の圧力を検出するセンサと、モータにより駆動され前記アキュムレータに蓄圧するポンプと、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する上限圧測定手段と、アキュムレータ圧が前記上限圧を超えないように前記モータの動作を制御するモータ制御手段と、を備える。
【０００９】
この態様によると、車両の出荷前などにベローズキャップとストッパとが当接するアキュムレータ圧を測定し、これを上限圧としてアキュムレータ圧を制御するようにした。これにより、通常動作時にはベローズキャップとストッパが当接することが防止されるので、ベローズキャップの板厚を薄くしたり溶接箇所を小さくしたりすることが可能になる。この結果、アキュムレータを小型化することができる。
【００１０】
前記アキュムレータの周囲温度を測定する温度センサと、前記上限圧測定手段により上限圧が測定されたときの温度と、前記温度センサにより測定された温度との差分に基づき、前記上限圧を温度補正する補正手段と、をさらに備え、前記モータ制御手段は、アキュムレータ圧が補正された上限圧を超えないように前記モータの動作を制御してもよい。アキュムレータ圧の上限圧を測定した時と、実際にアキュムレータ圧を制御する時の温度が大きく異なると、アキュムレータのガス室内の気体体積の違いによって、アキュムレータ圧が上限圧に到達する前にベローズキャップがストッパと当接する場合がある。この態様によると、上限圧を温度補正した上でアキュムレータ圧を制御するので、温度環境によらずベローズキャップとストッパとの当接を防止することができる。
【００１１】
前記上限圧の測定後に所定のタイミングで、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である再測定上限圧を測定する上限圧再測定手段と、前記補正手段により補正された再測定上限圧と前記上限圧との差分が予め定められたしきい値以上であるとき、前記ストッパが損傷していると判定する損傷検出手段と、をさらに備えてもよい。何らかの原因によってストッパが損傷している場合、ストッパによるベローズの過収縮の阻止が期待できないため、ストッパの損傷を検出する仕組みを設けることが好ましい。この態様によると、ベローズキャップとストッパが当接するときのアキュムレータ圧の上限圧を再測定し、その結果を当初の上限圧と比較することで、ストッパの損傷を検出することができる。
【００１２】
前記損傷検出手段によってストッパが損傷していると判定されたとき、アキュムレータ圧が前記再測定上限圧を超えないように前記モータの動作を制御する損傷時制御手段をさらに備えてもよい。この態様によると、ストッパの損傷後にもアキュムレータ圧が上限圧以下になるように制御することで、ストッパによるベローズの損傷を予防することができる。
【００１３】
前記ストッパは、前記ベローズの内部に配置されるストッパであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ベローズを備えるアキュムレータにおいて、ベローズとストッパとの当接を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置１０を示す系統図である。同図に示されるブレーキ制御装置１０は、車両用の電子制御式ブレーキシステムを構成しており、運転者によるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル１２への操作に応じて車両の４輪のブレーキを独立かつ最適に設定するものである。また、本実施形態に係るブレーキ制御装置１０が搭載された車両は、４つの車輪のうちの操舵輪を操舵する図示されない操舵装置や、これら４つの車輪のうちの駆動輪を駆動する図示されない内燃機関やモータ等の走行駆動源等を備えるものである。
【００１６】
制動力付与機構としてのディスクブレーキユニットは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。各ディスクブレーキユニットは、それぞれブレーキディスクとブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬを含む。そして、各ホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬは、それぞれ異なる流体通路を介して油圧アクチュエータ８０に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬを総称して「ホイールシリンダ２０」という。
【００１７】
ディスクブレーキユニットにおいては、ホイールシリンダ２０に油圧アクチュエータ８０からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスクに摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニットを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ２０を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。あるいは、流体力により摩擦部材の押圧力を制御するのではなく、例えば電動モータ等の電動の駆動機構を用いて摩擦部材の車輪への押圧力を制御する制動力付与機構を用いることもできる。
【００１８】
ブレーキペダル１２は、運転者による踏み込み操作に応じて作動流体としてのブレーキフルードを送り出すマスタシリンダ１４に接続されている。ブレーキペダル１２には、その踏み込みストロークを検出するためのストロークセンサ４６が設けられている。マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、運転者によるブレーキペダル１２の操作力に応じた反力を創出するストロークシミュレータ２４が接続されている。マスタシリンダ１４とストロークシミュレータ２４とを接続する流路の中途には、シミュレータカット弁２３が設けられている。シミュレータカット弁２３は、非通電時に閉状態にあり、運転者によるブレーキペダル１２の操作が検出された際に開状態に切り換えられる常閉型の電磁開閉弁である。また、マスタシリンダ１４には、ブレーキフルードを貯留するためのリザーバタンク２６が接続されている。
【００１９】
マスタシリンダ１４の一方の出力ポートには、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６が接続されており、ブレーキ油圧制御管１６は、図示されない右前輪に対して制動力を付与する右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲに接続されている。また、マスタシリンダ１４の他方の出力ポートには、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８が接続されており、ブレーキ油圧制御管１８は、図示されない左前輪に対して制動力を付与する左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬに接続されている。右前輪用のブレーキ油圧制御管１６の中途には、右マスタカット弁２２ＦＲが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の中途には、左マスタカット弁２２ＦＬが設けられている。これらの右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬは、いずれも、非通電時に開状態にあり、運転者によるブレーキペダル１２の操作が検出された際に閉状態に切り換えられる常開型電磁弁である。
【００２０】
また、右前輪用のブレーキ油圧制御管１６の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧力センサ４８ＦＲが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管１８の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を計測する左マスタ圧力センサ４８ＦＬが設けられている。ブレーキ制御装置１０では、運転者によってブレーキペダル１２が踏み込まれた際、ストロークセンサ４６によりその踏み込み操作量が検出されるが、これらの右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル１２の踏み込み操作力（踏力）を求めることができる。このように、ストロークセンサ４６の故障を想定して、マスタシリンダ圧を２つの圧力センサ４８ＦＲおよび４８ＦＬによって監視することは、フェイルセーフの観点からみて好ましい。なお、以下では適宜、右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬを総称して、マスタシリンダ圧センサ４８という。
【００２１】
一方、リザーバタンク２６には、油圧給排管２８の一端が接続されており、この油圧給排管２８の他端には、モータ３２により駆動されるオイルポンプ３４の吸込口が接続されている。オイルポンプ３４の吐出口は、高圧管３０に接続されており、この高圧管３０には、アキュムレータ５０とリリーフバルブ５３とが接続されている。本実施形態では、オイルポンプ３４として、モータ３２によってそれぞれ往復移動させられる２体以上のピストン（図示せず）を備えた往復動ポンプが採用される。また、アキュムレータ５０としては、ブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギに変換して蓄えるものが採用される。
【００２２】
アキュムレータ５０は、オイルポンプ３４によって例えば１４〜２２ＭＰａ程度にまで昇圧されたブレーキフルードを蓄える。また、リリーフバルブ５３の弁出口は、油圧給排管２８に接続されており、アキュムレータ５０におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ５３が開弁し、高圧のブレーキフルードは油圧給排管２８へと戻される。さらに、高圧管３０には、アキュムレータ５０の出口圧力、すなわち、アキュムレータ５０におけるブレーキフルードの圧力を検出するアキュムレータ圧センサ５１が設けられている。
【００２３】
そして、高圧管３０は、増圧弁４０ＦＲ，４０ＦＬ，４０ＲＲ，４０ＲＬを介して右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲおよび左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬに接続されている。以下適宜、増圧弁４０ＦＲ〜４０ＲＬを総称して「増圧弁４０」という。増圧弁４０は、いずれも、非通電時は閉じた状態にあり、必要に応じてホイールシリンダ２０の増圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁（リニア弁）である。
【００２４】
また、右前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲと左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＬとは、それぞれ減圧弁４２ＦＲまたは４２ＦＬを介して油圧給排管２８に接続されている。減圧弁４２ＦＲおよび４２ＦＬは、必要に応じてホイールシリンダ２０ＦＲ，２０ＦＬの減圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁（リニア弁）である。一方、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲと左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬとは、常開型の電磁流量制御弁である減圧弁４２ＲＲまたは４２ＲＬを介して油圧給排管２８に接続されている。以下、適宜、減圧弁４２ＦＲ〜４２ＲＬを総称して「減圧弁４２」という。
【００２５】
右前輪用、左前輪用、右後輪用および左後輪用のホイールシリンダ２０ＦＲ〜２０ＲＬ付近には、それぞれ対応するホイールシリンダ２０に作用するブレーキフルードの圧力であるホイールシリンダ圧を検出するホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ，４４ＦＬ，４４ＲＲおよび４４ＲＬが設けられている。以下、適宜、ホイールシリンダ圧センサ４４ＦＲ〜４４ＲＬを総称して「ホイールシリンダ圧センサ４４」という。
【００２６】
上述の右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬ、増圧弁４０ＦＲ〜４０ＲＬ、減圧弁４２ＦＲ〜４２ＲＬ、オイルポンプ３４、アキュムレータ５０等は、ブレーキ制御装置１０の油圧アクチュエータ８０を構成する。そして、かかる油圧アクチュエータ８０は、本実施形態における制御部としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２００によって制御される。ＥＣＵ２００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備える。
【００２７】
図２は、アキュムレータ５０の断面図を示す。アキュムレータ５０は、円筒状に形成されたシェル５８と、シェル５８の内部に配置される金属製のベローズ６４から構成される。シェル５８は、円筒状の壁部６０と、壁部６０の上側に接合される上底部８６と、壁部６０の下側に接合される下底部９２とに分割して形成され、各部材は溶接にて接合される。ベローズ６４は、薄い鋼板により円筒蛇腹状に形成されている。
【００２８】
ベローズ６４は、一端がシェル５８の上部に固定され、シェルの軸方向に伸縮可能に配置されている。ベローズ６４の下端には、ベローズ６４の開口部を封止するベローズキャップ７０が嵌合されている。ベローズキャップ７０の外周には、伸縮時にキャップとシェル５８の内壁との間で発生する振動を抑えるための制振リング６６が取り付けられている。ベローズキャップ７０によって、シェル５８の内部空間は、ベローズ内側のガス室７２と、ベローズキャップ７０、シェルの下底部９２および円筒状の壁部６０とで形成される油室９０とに分離される。ガス室７２には窒素ガスが封入され、油室９０にはブレーキフルードが満たされる。
【００２９】
シェル５８の上底部８６には、ガス室７２に窒素ガスを導入するためのガス孔６２が形成されている。ガス室７２内にガスを導入した後、ガス孔６２はガスプラグ８４で塞がれる。ガスプラグ８４は、六角ナット８２でシェルの上底部８６に固定される。
【００３０】
シェル５８の下底部９２には、油室９０を外部に連通させるとともに、高圧管３０からのブレーキフルードを油室９０に導くためのオイルポート７４が形成されている。
【００３１】
ベローズ６４の内側には、ベローズ６４の所定長さ以上の収縮を防止するためのストッパ８８が設けられている。ストッパ８８は円筒形状をなしており、図示しない台座を介してベローズ６４と同心軸上に配置される。ベローズ６４が収縮すると、ベローズキャップ７０とストッパ８８の下端とが接触して、それ以上の収縮が防止される。
【００３２】
続いて、アキュムレータ５０の動作について説明する。アキュムレータに油圧が付加されていないとき、ベローズ６４は軸方向に伸びた状態で停止している。この状態で、油圧回路に接続されたオイルポート７４の圧力がガス室７２の圧力よりも増大すると、オイルポート７４から油室９０に流入するブレーキフルードによってベローズキャップ７０が押圧され、ガス室７２の容積が小さくなるようにベローズ６４が圧縮される。オイルポート７４の圧力がガス室７２の圧力よりも小さくなると、ガス室７２の容積が大きくなるようにベローズ６４が伸張して、元の状態に復帰する。このように、油圧回路に生じる圧力変化に対応してベローズ６４が伸縮を繰り返すことにより、油圧の蓄圧や脈動吸収が行われる。アキュムレータの構造自体は周知なので、本明細書ではこれ以上詳細な説明を省略する。
【００３３】
上述したように、ベローズ６４が大きく収縮すると、ベローズキャップ７０とストッパ８８の下端とが当接する。しかしながら、たとえストッパが設けられていても、特に薄膜化されたベローズを使用する場合、ベローズキャップとストッパの接触をできる限り回避するようにアキュムレータ圧（ＡＣＣ圧）が制御されることが好ましい。なぜなら、ベローズキャップとストッパとの接触回数が増大すると、ベローズキャップとベローズの嵌合部や、ベローズとシェルとの接合部に負担がかかり、嵌合部に配置されているＯリングや接合部の溶接箇所等の劣化が進み、ベローズの耐久性が低下するからである。
【００３４】
また、ストッパ８８が台座から外れていたり、ストッパ８８そのものが潰れていたりすると、所望の位置でベローズキャップと当接できなくなり、ベローズの過度の収縮を阻止できない可能性がある。ベローズが過収縮により変形してしまうと、アキュムレータ内に想定以上のブレーキフルードが流れ込み、代わりにホイールシリンダに本来の量のブレーキフルードが流れなくなるおそれがある。また、ストッパによってベローズが傷つけられてしまうおそれもある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、ベローズキャップとストッパとの当接を防止するようにアキュムレータ圧を制御し、また、アキュムレータ内に設けられたストッパの損傷を検出する方法を提供する。
【００３６】
図３は、図１のＥＣＵ２００のうち、本実施形態に係るアキュムレータ制御部１００に関与する部分の機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３７】
アキュムレータ制御部１００は、ストッパ当たり検出部１１０と、ストッパ当たり防止部１２０と、ストッパ損傷検出部１３０と、損傷時制御部１４０とを含む。
【００３８】
ストッパ当たり検出部１１０は、アキュムレータ５０において、ベローズキャップ７０とストッパ８８とが接触する直前の圧力を測定する。ストッパ当たり検出部１１０は、モータ制御部１１２と上限圧測定部１１４とを含む。
【００３９】
モータ制御部１１２は、モータ３２を動作させてポンプ３４を駆動し、予め設定されているアキュムレータの封入圧から開始してリリーフ圧に向けて徐々にアキュムレータ圧を増加させていく。この過程において、ベローズキャップ７０とストッパ８８が接触した時点でアキュムレータ圧が急激に上昇する点（以下、この点を「折れ点」と呼ぶ）が表れる。上限圧測定部１１４は、アキュムレータ圧の上昇勾配を監視することでこの折れ点を検出し、折れ点に到達した時のアキュムレータ圧を上限圧として設定する。ストッパ当たり検出部１１０による上限圧の測定は、アキュムレータを搭載した車両が出荷される前に実施することが好ましい。
【００４０】
ストッパ当たり防止部１２０は、ストッパ当たり検出部１１０によって上限圧を検出して以降、ベローズキャップ７０とストッパ８８との当接が発生しないようにアキュムレータ圧を制御する。ストッパ当たり防止部１２０は、上限圧保持部１２２、モータ制御部１２４および上限圧補正部１２６を含む。
【００４１】
上限圧保持部１２２は、上限圧測定部１１４で測定されたアキュムレータ圧の上限圧を受け取り保持する。上限圧補正部１２６は、アキュムレータ５０の近傍に配置された温度センサ（図示せず）により検出された温度を受け取り、この温度に基づき、予め準備されている計算式にしたがってアキュムレータ上限圧を温度補正する。
【００４２】
この温度補正は、アキュムレータ圧の実際の制御時におけるアキュムレータの周囲温度が、上限圧測定部１１４による上限圧の測定時よりも低い場合に実施されることが特に好ましい。アキュムレータの周囲温度が低下するとガス室の封入圧も低下するため、上限圧のブレーキフルードが油室に供給される以前にストッパがベローズキャップに当接してしまうからである。
【００４３】
上限圧補正部１２６は、上限圧をＰ０、上限圧測定部１１４により最初に上限圧が測定されたときの温度をｔ１、補正時の気温をｔ２、補正係数をｃ（ｃ＞０）としたとき、補正後の上限圧Ｐａを次式にしたがって計算する。
Ｐａ＝Ｐ−ｃ（ｔ１−ｔ２） （１）
補正係数ｃは、実験またはシミュレーションにより決定される。式（１）を用いず、所与のマップにしたがってＰａを求めてもよい。また、上述の趣旨から、補正時の気温よりも最初に上限圧を測定したときの気温の方が小さい場合は、上限圧の補正をしなくてもよい。
【００４４】
モータ制御部１２４は、車両の通常走行時には、上限圧補正部１２６によって補正された上限圧をアキュムレータ圧が超えないように、アキュムレータ５０に蓄圧するポンプ３４を駆動するモータ３２を制御する。例えば、アキュムレータ圧が補正後の上限圧に到達する前にモータをオフにしたり、またはアキュムレータ圧が補正後の上限圧に近づくにつれて、モータ回転数を低下させたりする。
【００４５】
ストッパ損傷検出部１３０は、何らかの原因によってストッパ８８が損傷しているために、例えば、ストッパ８８が台座から外れていたりまたはストッパ８８自体が損傷しているために、ベローズキャップと当接してベローズの収縮を防止できない状態を検出する。ストッパ損傷検出部１３０は、上限圧再測定部１３２と上限圧比較部１３４とを含む。
【００４６】
上限圧再測定部１３２は、所定のタイミング（例えば、エンジンの再起動時）で、予め設定されているアキュムレータの封入圧から開始してリリーフ圧に向けて徐々にアキュムレータ圧を増加させていく。この過程において上述の折れ点を検出し、折れ点に到達した時のアキュムレータ圧を再測定上限圧として取得する。上限圧比較部１３４は、取得された再測定上限圧を上述の式（１）にしたがって温度補正した値と、上限圧保持部１２２に保持されている上下圧の初期値とを比較する。そして、所定のしきい値以上の差分がある場合、ストッパ８８が損傷していると判定する。これは、ストッパが正常であれば、温度補正された上限圧の近傍に折れ点が生じるという仮定に基づいている。
【００４７】
損傷時制御部１４０は、ストッパ損傷検出部１３０によってストッパが損傷したと判定されたときに、ベローズ６４の過収縮が起こらないようにモータを制御する。損傷時制御部１４０は、ストッパ損傷検出部１３０からストッパが損傷したという情報を受け取ると、上限圧保持部１２２から上限圧の初期値を取得するか、または、上限圧補正部１２６によって最後に補正された補正後の上限圧を取得する。そして、損傷時制御部１４０は、アキュムレータ圧が上記上限圧の初期値または補正後の上限圧を超えないように、モータ３２を制御する。
【００４８】
このような損傷時制御を行うのは、ストッパの損傷を他の部分の損傷につなげないために重要である。例えば、ストッパが台座から外れてしまっているような場合、そのままにしておいてもブレーキの動作には何の影響もない。しかし、ストッパが正常な位置にないにもかかわらず、アキュムレータ圧を上昇させてベローズとストッパとが接触してしまうと、ベローズ自体を損傷してしまうことが起こりえる。上述の損傷時制御によって、このような損傷の連鎖を防止することができる。
【００４９】
図４は、上限圧測定部１１４による折れ点の検出を説明する図である。
上述のように、モータ制御部１１２は、封入圧からリリーフ圧までアキュムレータ圧徐々に増加させていく。アキュムレータ圧が増加していくと、ベローズキャップ７０とストッパ８８とが当接した時点で、アキュムレータ圧の上昇勾配が変化する。したがって、上限圧測定部１１４は、アキュムレータ圧の上昇勾配が変化する折れ点（図４中の点Ａ）を任意の方法で検出し、折れ点に対応するアキュムレータ圧を上限圧として設定する。
【００５０】
図５は、アキュムレータ制御部１００によるストッパ当たり防止制御のフローチャートである。
まず、ストッパ当たり検出部１１０は、車両の出荷前に、上述の方法でアキュムレータ圧の上限圧を測定する（Ｓ１０）。上限圧補正部１２６は、アキュムレータの周囲温度を測定し（Ｓ１２）、この温度に基づき上限圧を補正する（Ｓ１４）。モータ制御部１２４は、アキュムレータ圧が補正後の上限圧を超えないようにモータを制御する（Ｓ１６）。なお、補正された上限圧でもって上限圧の初期値を書き換えるようにしてもよい（Ｓ１８）。この場合、Ｓ１４における温度補正は、前回の補正後上限圧に対して実施される。
【００５１】
上述したように、アキュムレータの周囲温度が低下するとガス室の封入圧が低下するため、アキュムレータ圧が上限圧以下であってもストッパにベローズキャップが接触してしまうことが生じ得る。図５に示したように、上限圧を温度補正することによって、アキュムレータが低温状態にあるときでもベローズキャップとストッパとの接触を回避することができる。
【００５２】
図６は、アキュムレータ制御部１００によるストッパ損傷判定のフローチャートである。
まず、ストッパ損傷検出部１３０は、損傷判定をするための適切なタイミングであるか否かを判定する（Ｓ３０）。ブレーキ作動中などのように、適切なタイミングでない場合（Ｓ３０のＮ）、このフローを終了する。適切なタイミングである場合（Ｓ３０のＹ）、上限圧再測定部１３２はアキュムレータ圧を徐々に増加させていく（Ｓ３２）。上限圧再測定部１３２は、上述したアキュムレータ圧の上昇勾配に基づき折れ点を検出し、上限圧の再測定を実施する（Ｓ３４）。そして、上限圧比較部は、再測定された上限圧と初期上下圧とを比較する（Ｓ３６）。上限圧比較部１３４は、温度補正後の再測定上限圧と初期上限圧との間の差分が許容範囲以内であるかを判定する（Ｓ３８）。具体的には、上限圧の初期値をＰ０、温度補正係数をＣ(ｔ)、再測定上限圧をＰＮとしたとき、次式が成り立つか否かを判定する。
Ｃ(ｔ)・ＰＮ−Ｐ０＜Ｂ （２）
但し、Ｂは許容誤差を表す。
【００５３】
式（２）を満たす場合（Ｓ３８のＮ）、このフローを終了する。式（２）を満たさない場合（Ｓ３８のＹ）、上限圧比較部１３４は、再測定上限圧ＰＮが初期値から予測される範囲から大きくずれていることから、アキュムレータ内のストッパが損傷しており、その結果ベローズキャップがストッパと当接せずに収縮した状態となっていると判定する（Ｓ４０）。ストッパが損傷している場合、ベローズキャップとストッパとが当接することはないので、折れ点の再検出、すなわち上限圧の再測定ができなくなる。したがって、損傷時制御部１４０は、上限圧の初期値、または最後に補正された上限圧を上限圧保持部１２２から取得する。そして、この時点以降は、上限圧の温度補正等を実施することなく、単にアキュムレータ圧が取得した上限圧を超えないようにモータを制御する（Ｓ４２）。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、アキュムレータ内に設けられたストッパとベローズキャップとが当接するときのアキュムレータ圧の上限圧を予め測定しておき、通常時はベローズキャップとストッパとが当接しない範囲内でアキュムレータ圧を制御する。このアキュムレータ圧の上限圧は温度補正されるため、たとえ上限圧の測定が高温時に行われ、実際のアキュムレータ圧の制御が低温時に行われた場合でも、ベローズキャップとストッパとの当接を回避することができる。
【００５５】
また、定期的に上限圧の再測定を実施し、再測定された上限圧の温度補正値と上限圧の初期値との比較に基づき、ストッパの損傷を検出することができる。損傷が検出された場合、上限圧の初期値または最後に補正された上限圧を超えないようにアキュムレータ圧を制御する。これによって、ストッパが損傷した場合でも、ベローズが収縮し過ぎないようにアキュムレータ圧を制御することができる。
【００５６】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５７】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置を示す系統図である。
【図２】アキュムレータの断面図である。
【図３】アキュムレータ制御部の機能ブロック図である。
【図４】上限圧再測定部による折れ点の検出を説明する図である。
【図５】ストッパ当たり防止制御のフローチャートである。
【図６】ストッパ損傷判定のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
５０ アキュムレータ、 ５８ シェル、 ６０ 壁部、 ６２ ガス孔、 ６４ ベローズ、 ６６ 制振リング、 ７０ ベローズキャップ、 ７２ ガス室、 ７４ オイルポート、 ８２ 六角ナット、 ８４ ガスプラグ、 ８６ 上底部、 ８８ ストッパ、 ９０ 油室、 ９２ 下底部、 １００ アキュムレータ制御部、 １１０ ストッパ当たり検出部、 １１２ モータ制御部、 １１４ 上限圧測定部、 １２０ ストッパ当たり防止部、 １２２ 上限圧保持部、 １２４ モータ制御部、 １２６ 上限圧補正部、 １３０ ストッパ損傷検出部、 １３２ 上限圧再測定部、 １３４ 上限圧比較部、 １４０ 損傷時制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキュムレータのシェル内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされたベローズと、
前記ベローズの他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室とガス室とに分離するベローズキャップと、
前記ベローズキャップと当接することでベローズの収縮量を規制するストッパと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出するセンサと、
モータにより駆動され前記アキュムレータに蓄圧するポンプと、
前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する上限圧測定手段と、
アキュムレータ圧が前記上限圧を超えないように前記モータの動作を制御するモータ制御手段と、
を備えることを特徴とするアキュムレータ制御装置。
【請求項２】
前記アキュムレータの周囲温度を測定する温度センサと、
前記上限圧測定手段により上限圧が測定されたときの温度と、前記温度センサにより測定された温度との差分に基づき、前記上限圧を温度補正する補正手段と、をさらに備え、
前記モータ制御手段は、アキュムレータ圧が補正された上限圧を超えないように前記モータの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項３】
前記上限圧の測定後に所定のタイミングで、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である再測定上限圧を測定する上限圧再測定手段と、
前記補正手段により補正された再測定上限圧と前記上限圧との差分が予め定められたしきい値以上であるとき、前記ストッパが損傷していると判定する損傷検出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項４】
前記損傷検出手段によってストッパが損傷していると判定されたとき、アキュムレータ圧が前記再測定上限圧を超えないように前記モータの動作を制御する損傷時制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項５】
前記ストッパが前記ベローズの内側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項１】
アキュムレータのシェル内部の底面に一端が固定され、軸方向に伸縮自在にされたベローズと、
前記ベローズの他端に取り付けられ、アキュムレータのシェル内を油室とガス室とに分離するベローズキャップと、
前記ベローズキャップと当接することでベローズの収縮量を規制するストッパと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出するセンサと、
モータにより駆動され前記アキュムレータに蓄圧するポンプと、
前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である上限圧を測定する上限圧測定手段と、
アキュムレータ圧が前記上限圧を超えないように前記モータの動作を制御するモータ制御手段と、
を備えることを特徴とするアキュムレータ制御装置。
【請求項２】
前記アキュムレータの周囲温度を測定する温度センサと、
前記上限圧測定手段により上限圧が測定されたときの温度と、前記温度センサにより測定された温度との差分に基づき、前記上限圧を温度補正する補正手段と、をさらに備え、
前記モータ制御手段は、アキュムレータ圧が補正された上限圧を超えないように前記モータの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項３】
前記上限圧の測定後に所定のタイミングで、前記ベローズキャップが前記ストッパと当接するときのアキュムレータ圧である再測定上限圧を測定する上限圧再測定手段と、
前記補正手段により補正された再測定上限圧と前記上限圧との差分が予め定められたしきい値以上であるとき、前記ストッパが損傷していると判定する損傷検出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項４】
前記損傷検出手段によってストッパが損傷していると判定されたとき、アキュムレータ圧が前記再測定上限圧を超えないように前記モータの動作を制御する損傷時制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のアキュムレータ制御装置。
【請求項５】
前記ストッパが前記ベローズの内側に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアキュムレータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９６２（Ｐ２０１０−１９６２Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６１０１１（Ｐ２００８−１６１０１１）
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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