JP4525422B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、その電気信号に基づいて制御した制動力を発生させる、所謂バイワイヤー方式の液圧作動型の車両用ブレーキ装置に関する。

一般的な液圧作動型のバイワイヤー方式の車両用ブレーキ装置は、ブレーキ操作部と、そのブレーキ操作部で発生させた電気信号に基づく制御を行って制動力を発生させるブレーキ作動部を切り離し、運転者に与えるブレーキ操作感（ブレーキペダルの踏み応え感が一般的であるので以下では踏み応え感という）を創出するためのストロークシミュレータを用いる。そのような構造のブレーキ装置は、例えば、下記特許文献１に開示されている。

しかしながら、ストロークシミュレータは高価であるので、そのストロークシミュレータを含むブレーキ装置は価格が上昇する。また、ブレーキ操作のフィーリングは車種などによって要求が異なり、様々な操作フィーリングが求められるが、操作フィーリングがピストンの径やスプリングの特性などによって定まるストロークシミュレータは、操作フィーリングの変更の要求に対する対応の自由度が小さく、全てのニーズに対して操作フィーリングに影響を及ぼす部品を交換して対応する必要がある。また、操作部と作動部を切り離したブレーキ装置は、アウトラインの構成になるので信頼性を保証するためのセンサなどを余分に設ける必要があり、これもコストに影響を及ぼす。

これに対し、下記特許文献２が開示している車両用ブレーキ装置は、ブレーキ液圧系をインラインで構成しながら油圧ポンプで発生させた油圧による助勢力を制御してマスタシリンダからの供給液圧を目標値に変化させるようにしており、このブレーキ装置は、ホイールシリンダの消費液量特性そのものが踏み応え感を創出するので高価なストロークシミュレータを必要としない。また、このブレーキ装置は、ブレーキ液圧系をインラインで構成しているので、従来のブレーキ装置と同様のブレーキ系の設計思想を踏襲できる利点もある。

しかしながら、この特許文献２の車両用ブレーキ装置は、回生ブレーキ（他方式ブレーキ）との協調制御を行う場合、回生ブレーキの変動に合わせて液圧ブレーキによる制動力を増減する必要があり、その結果、ホイールシリンダの消費液量が変動してブレーキ操作部材の操作ストロークが変動して操作フィーリングが安定しない。また、ホイールシリンダの消費液量によって踏み応え感が変化するので、消費液量のばらつきやパッド摩耗やフルード（ブレーキ液）劣化等の経年変化も操作フィーリングの変動因子となる。

ブレーキ操作のフィーリングが不安定であると運転者に不快感や不安感を与えることが考えられるので安定した操作フィーリングが得られるようにすることが望まれる。
特開２００４−２７６６６６号公報 特開２００２−３０２０３１号公報

この発明は、特許文献２のブレーキ装置の利点、即ち、高価で、しかも、操作フィーリングの変更に対して部品を交換して対応する必要があるストロークシミュレータを必要とせず、また、ブレーキ液圧系をインラインで構成しているために信頼性確保のためのコストを抑えることができるという利点を生かしながら、同文献２のブレーキ装置で起こる回生ブレーキ実施時の操作ストローク変動をなくしたバイワイヤー方式の車両用ブレーキ装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、この発明においては、運転者が操作してストロークさせる
ブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材による操作力の倍力比を変化させる倍力比可
変機構と、前記ブレーキ操作部材から操作力を受けてブレーキ液圧を発生するマスタシリ
ンダと、供給されたブレーキ液圧によって制動力を発生するブレーキ作動部と、前記ブレ
ーキ作動部の液圧を増減圧可能な調圧装置と、運転者のブレーキ操作の意思を検出するブ
レーキ操作検知手段と、各種の情報信号に基づいて電気的制御の必要性を判断し、電気的
制御が必要と判断したときに前記調圧装置と倍力比可変機構に必要な制御指令を出す電子
制御装置とを備えさせて車両用ブレーキ装置を構成し、前記倍力比可変機構と前記調圧装
置を協調制御してブレーキ操作の（ストローク−反力）特性を創出することを可能となし
た。
また、回生ブレーキと液圧ブレーキをともに備え、回生ブレーキと協調して前記調圧装置が前記ブレーキ作動部に供給される液圧を回生ブレーキ相当分減圧し、同時に前記倍力比可変機構によって倍力比を高める制御が実行されるようにし、さらに、前記ブレーキ操作部材の操作ストロークを検出するストロークセンサを有し、そのストロークセンサによる検出ストロークが目標とする（ストローク−反力）特性に一致しているかを前記電子制御装置が判断し、不一致の場合に前記倍力比可変機構による倍力比の調整と前記調圧装置による液圧制御が補正を加えてなされるようにした。
なお、倍力比は、ブレーキ操作部材の回転運動の支点からブレーキ操作部材に対するマスタシリンダ連結点までの距離をＬ１、ブレーキ操作部材の入力点から前記支点（又はマスタシリンダ連結点）までの距離をＬ２としたとき、（Ｌ２／Ｌ１）の式で表される。

この車両用ブレーキ装置の好ましい構成を以下に列挙する。
（１）前記倍力比可変機構が、制動の解除時に倍力比を小さくする方向に制御されて次回制動の準備を整えるように構成されたもの。
（２）前記電子制御装置に信号を入力する操作特性切り替え手段を設けてその操作特性切
り替え手段からの切り替え信号で前記（ストローク−反力）特性の初期設定値を変更可能
となしたもの。
（３）減速度センサを付加して車両の減速度を検出し、検出した車両減速度が目標の減速
度と一致しているかを前記電子制御装置が判断し、不一致の場合に前記倍力比可変機構に
よる倍力比の調整と前記調圧装置による液圧制御が補正を加えてなされるようにしたもの
。
（４）前記調圧装置が機能できない場合は、前記倍力比可変機構により倍力比を高める制
御が実行されるようにしたもの。

この発明の車両用ブレーキ装置は、倍力比可変機構と調圧装置を協調制御してブレーキ操作部材に反力を付与することができるので、高価なストロークシミュレータを必要としない。また、倍力比可変機構と調圧装置を協調制御してブレーキ操作の（ストローク−反力）特性を変化させることができ、部品の交換なしで操作フィーリングの変更の要求に応えることも可能になる。

また、ブレーキ液圧系がマスタシリンダからホイールシリンダまでがつながったインラインの構成になるので、信頼性を保証するためのセンサなどを余分に設けることも不要になり、これによるコスト削減も望める。

さらに、ブレーキ操作の（ストローク−反力）特性を倍力比可変機構と調圧装置によって変化させるので、ホイールシリンダの消費液量のばらつきや経年変化による影響も排除され、良好な操作フィーリングが得られる。

このほか、特許文献２のブレーキ装置と同様、従来のブレーキ装置と同様のブレーキ系
の設計思想を踏襲でき、これによるコスト負担の軽減も期待できる。また、（ストローク
−反力）特性を倍力比可変機構によって変化させられるようにしたことで、調圧装置が失
陥したときに操作力の倍力比を高めてマスタシリンダからの供給液圧による制動を高める
といったことも可能になる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、第１実施形態の車両用ブレーキ装置を示している。この第１実施形態の車両用ブレーキ装置１は、運転者によって操作されるブレーキ操作部材(図のそれはブレーキペダル２)と、
このブレーキペダル２による操作力の倍力比を変化させる倍力比可変機構３と、前記ブレーキペダル２から入力ロッド４経由で操作力を受けてブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ５と、供給されたブレーキ液圧によって制動力を発生するブレーキ作動部（図のそれはホイールシリンダ６）と、このホイールシリンダ６への供給液圧の増減圧が可能な調圧装置７と、ブレーキペダル２の操作ストロークを検出するストロークセンサ８及びブレーキペダル２に加えられた踏力（反力）を検出する踏力センサ９と、電子制御装置（ＥＣＵ）１０を備えている。

ブレーキペダル２は、回転運動の支点２ａと、入力ロッド４の連結点２ｂを有する。

また、倍力比可変機構３は、ブレーキペダル２にスライド自在に取り付けた可動部材３ａと、駆動用のモータ３ｂと、モータ３ｂからの駆動力を可動部材３ａに伝える動力伝達要素３ｃ(図のそれはラック・ピニオン)とで構成されている。入力ロッド４は、前記可動部材３ａを介してブレーキペダル２に間接的に連結されており、可動部材３ａを移動させるとブレーキペダル２の回転運動の支点２ａから前記連結点２ｂまでの距離が変化してブレーキペダル２による操作力の倍力比が変化する。

マスタシリンダ５は、リザーバ５ａを伴う周知のマスタシリンダ(図のそれはタンデム型)である。

調圧装置７は、マスタシリンダ５からホイールシリンダ６に至る液圧回路に組み込まれる増圧切り換え弁７ａと、この増圧切り換え弁７ａよりもマスタシリンダ５に近い側に配置する差圧制御用リニア弁７ｂと、ホイールシリンダ６の液圧を低下させる減圧切り換え弁７ｃと、減圧切り換え弁７ｃを通って排出されるブレーキ液を蓄える調圧リザーバ７ｄと、調圧リザーバ７ｄやマスタシリンダのリザーバ５ａからブレーキ液を必要時に汲み上げてリニア弁７ｂと増圧切り換え弁７ａとの間の液圧回路に還流させるモータ駆動のポンプ７ｅと、ダンパ７ｆ及び圧力センサ７ｇを組み合わせて構成される。これはアンチロック制御、トラクションコントロール、車両の安定性制御などを行う機能を備えた還流式液圧ブレーキ装置に採用される既知の調圧装置と同様の構成を持つものになっている。

電子制御装置１０は、図に示したストロークセンサ８、踏力センサ９、圧力センサ７ｇのほか、車輪速センサ、減速度センサなどの各種センサから入力される各種の情報に基づいて電気的制御の必要性を判断して必要があれば制御指令を出す。

回生制動がなされる場合の具体的制御の手順を、図２を参照して以下に記す。
１）まず、踏力センサ９からの信号によって運転者のブレーキ操作の意思の有無を判断する。
２）また、その判断結果と、予めインプットされている目標Ｆ−Ｐ特性（ブレーキ液圧とペダル踏力の関係）及び回生制動によるブレーキ力から目標Ｗ／Ｃ圧（ホイールシリンダ圧）を求め、その結果と、目標Ｆ−Ｓ特性（ペダルストロークとペダル踏力の関係）及びホイールシリンダの消費液量特性から制御目標の倍力比Ｌを求め、目標が実現されるように倍力比可変機構３によって倍力比を制御する。

３）さらに、圧力センサ７ｇで検出したＭ／Ｃ圧（マスタシリンダの出力圧）と目標Ｗ／Ｃ圧から、調圧装置７への指示値を演算し、電子制御装置１０から調圧装置７に指令を出して演算結果に基づく液圧制御を実行する。

４）ストロークセンサ８でペダルストロークを検知して目標Ｆ−Ｓ特性からの偏差を求め、偏差がある場合には倍力比可変機構３による倍力比の調整と調圧装置７による液圧制御に補正を加える。

以上の制御の概略フローチャートを図３（ａ）に示す。この制御によって、回生ブレーキによるペダルストローク変化分が倍力比の制御によって吸収され、回生ブレーキ実施時の消費液量変動によるペダルストローク変動が防止されてブレーキ操作のフィーリングが安定する。図３（ｂ）は回生制動を行わないときの制御手順を示している。

なお、前記４）の補正制御は、倍力比の制御精度を高める。好ましい制御として、減速度センサを付加して車両の減速度を検出し、検出した車両減速度が目標の減速度と一致しているかを電子制御装置が判断し、不一致の場合に前記倍力比可変機構による倍力比の調整と前記調圧装置による液圧制御を、補正を加えて行うことが考えられる。この方法は、Ｗ／Ｃ圧を制御目標にした場合に最終制御対象からの情報を取り込んだフィードバック制御となるので、ブレーキがフェード状態になってブレーキペダルの操作特性と実際の車両減速度が一致しないと言う不具合が回避され、操作フィーリングの精度がさらに高まる。

また、倍力比可変機構３が、制動の解除時に倍力比を小さくする方向に制御されて次回制動の準備を整えるようにしておくのも好ましい。倍力比小の状態でブレーキ操作部が待機していると、運転者がブレーキペダルを早踏みしたときに適正な減速度の立ち上がりを伴わずにブレーキペダルだけが奥に入り込む現象を最小限に抑えることができる。なお、ブレーキ操作部を倍力比小の状態で待機させても、制御の立ち上がりに合わせて倍力比を高めればストローク感のある操作フィーリングを得ることができる。

図１の１１は、必要に応じて設ける操作特性切り替え手段（これは切り替えスイッチやダイヤルなどでよい）である。この操作特性切り替え手段１１から電子制御装置１０に特性切り替え信号を入力し、Ｆ−Ｓ特性の初期設定値を変更できるようにしておくことができ、その操作特性切り替え手段１１を追設した車両用ブレーキ装置は、Ｆ−Ｓ特性を運転者の好みに応じて変更することが可能になる。また、低μ路での操作感度を鈍くする（アンチロック制御がすぐに起こらないようにする）などのニーズに応えることも可能になる。

第２実施形態の車両用ブレーキ装置を図４に示す。この第２実施形態の車両用ブレーキ装置２１は、調圧装置１２として、電気的に制御される負圧ブースタを採用したものである。その負圧ブースタで構成される調圧装置１２を入力ロッド４とマスタシリンダ５との間に配置し、マスタシリンダ５からホイールシリンダ６に至る液圧回路に圧力センサ１３を設けており、ブレーキ作動部の構成が図１の第１実施形態と異なったものになっている。図示の調圧装置１２は、リニアソレノイド１２ａで助勢力を発生させる電気助勢負圧ブースタになっているが、負圧や液圧の大きさを電子制御装置１０からの指令に基づいて制御してブレーキ操作の助勢力を変化させる、液圧式ブースタや電気式ブースタなどであってもよい。この第２実施形態の車両用ブレーキ装置２１の回生ブレーキ作動時、非作動時の制御は、上述した第１実施形態の車両用ブレーキ装置の制御と同じであるので、説明を省く。

第１実施形態の車両用ブレーキ装置の概要を示す図 第１実施形態の車両用ブレーキ装置の制御概念を諸特性と照らして示す図 （ａ）車両用ブレーキ装置の回生ブレーキ実施時の制御の概略フローチャート、（ｂ）回生ブレーキ非実施時の制御の概略フローチャート 第２実施形態の車両用ブレーキ装置の概要を示す図

符号の説明

１、２１ 車両用ブレーキ装置
２ ブレーキペダル
２ａ 支点
２ｂ 連結点
３ 倍力比可変機構
３ａ 可動部材
３ｂ モータ
３ｃ 動力伝達要素
４ 入力ロッド
５ マスタシリンダ
６ ホイールシリンダ
７、１２ 調圧装置
７ａ 増圧切り換え弁
７ｂ 差圧制御用リニア弁
７ｃ 減圧切り換え弁
７ｄ 調圧リザーバ
７ｅ ポンプ
７ｆ ダンパ
７ｇ 圧力センサ
８ ストロークセンサ
９ 踏力センサ
１０ 電子制御装置
１１ 操作特性切り替え手段
１２ａ リニアソレノイド
１３ 圧力センサ

Claims (5)

1. 運転者が操作してストロークさせるブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材による
   操作力の倍力比を変化させる倍力比可変機構と、前記ブレーキ操作部材から操作力を受け
   てブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、供給されたブレーキ液圧によって制動力を
   発生するブレーキ作動部と、前記ブレーキ作動部の液圧を増減圧可能な調圧装置と、運転
   者のブレーキ操作の意思を検出するブレーキ操作検知手段と、各種の情報信号に基づいて
   電気的制御の必要性を判断し、電気的制御が必要と判断したときに前記調圧装置と倍力比
   可変機構に必要な制御指令を出す電子制御装置とを備え、前記倍力比可変機構と前記調圧
   装置を協調制御してブレーキ操作の（ストローク−反力）特性を創出することを可能とな
   した車両用ブレーキ装置であって、
   回生ブレーキと液圧ブレーキをともに備え、回生ブレーキと協調して前記調圧装置が前
   記ブレーキ作動部に供給される液圧を回生ブレーキ相当分減圧し、同時に前記倍力比可変
   機構によって倍力比を高める制御が実行されるようにし、
   さらに、前記ブレーキ操作部材の操作ストロークを検出するストロークセンサを有し、そのストロークセンサによる検出ストロークが目標とする（ストローク−反力）特性に一致しているかを前記電子制御装置が判断し、不一致の場合に前記倍力比可変機構による倍力比の調整と前記調圧装置による液圧制御が補正を加えてなされるようにしたことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記倍力比可変機構が、制動の解除時に倍力比を小さくする方向に制御されて次回制動
   の準備を整えるように構成された請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記電子制御装置に信号を入力する操作特性切り替え手段を設けてその操作特性切り替
   え手段からの切り替え信号で前記（ストローク−反力）特性の初期設定値を変更可能とな
   した請求項１又は２に記載の車両用ブレーキ装置。
4. 減速度センサを付加して車両の減速度を検出し、検出した車両減速度が目標の減速度と
   一致しているかを前記電子制御装置が判断し、不一致の場合に前記倍力比可変機構による
   倍力比の調整と前記調圧装置による液圧制御が補正を加えてなされるようにしたことを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
5. 前記調圧装置が機能できない場合は、前記倍力比可変機構により倍力比を高める制御が
   実行されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用ブレー
   キ装置。

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