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JPH0662079B2 - 自動車用ブレーキシステム - Google Patents

自動車用ブレーキシステム

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JPH0662079B2
JPH0662079B2 JP60255720A JP25572085A JPH0662079B2 JP H0662079 B2 JPH0662079 B2 JP H0662079B2 JP 60255720 A JP60255720 A JP 60255720A JP 25572085 A JP25572085 A JP 25572085A JP H0662079 B2 JPH0662079 B2 JP H0662079B2
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braking
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hydraulic pressure
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正史 太田
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は四輪自動車，二輪自動車，産業自動車等の自動
車を制動するためのブレーキシステムに関するものであ
る。
従来の技術 自動車用のブレーキシステムとして、液圧ブレーキ装置
が古くから使用されてきた。この液圧ブレーキ装置は、
ブレーキ操作部材と、そのブレーキ操作部材の操作力に
対応した高さの液圧を機械的に発生させるマスタシリン
ダと、そのマスタシリンダで発生させられた液圧によっ
て作動し、車輪の回転を抑制するブレーキとを含むよう
に構成され、運転者が操作部材の操作力を加減すること
によって、制動効果を加減することができるものであ
る。
しかしながら、この液圧ブレーキ装置においては、一定
の操作力でブレーキ操作部材を操作した場合でも、ブレ
ーキパッドの摩擦係数の変化や、自動車（以下、車両と
もいう）の積載状態の変化等によって、実際に得られる
制動効果が変化してしまうという問題や、操作力を微妙
に加減することが困難であるため、一回の制動操作中に
おいても時間の経過とともに制動効果が変化してしまう
という問題が発生していた。
そのため、近年、例えば特開昭５８−１８８７４６号公
報に記載されているように、ブレーキ操作部材とマスタ
シリンダとの間に、流体圧式の倍力装置を設けるととも
に、この倍力装置の倍力率を自動制御によって変化させ
ることにより、マスタシリンダで発生させられるブレー
キ液圧を微妙に制御し、常に所定の制動効果が得られる
ようにすることが提案されている。
しかしながら、これはマスタシリンダで発生する液圧の
高さ自体を制御するものであるため、軽ブレーキ時の低
い液圧から、急ブレーキ時の高い液圧まで広い範囲にわ
たって、液圧を制御し得るものとすることが必要であ
り、全液圧範囲にわたって適正な制御を行い得るものを
設計することが困難であるという問題を含んでいる。
運転者によるブレーキ操作は、本来運転者が望む制動効
果の大きさにほぼ対応した操作力または操作量で行われ
るものであるため、実際の制動効果が理想的な制動効果
とは一致しないといっても、その外れ量はそれほど大き
なものではないのが普通である。したがって、運転者の
ブレーキ操作部材の操作力または操作量に対応した力で
作動する第一ブレーキを設けるとともに、その第一のブ
レーキとは別の第二ブレーキを設け、第一ブレーキは理
想的な制動効果より小さめの制動効果を生ずるものと
し、第二ブレーキによって不足分の制動効果を生じさせ
るものとして、この第二ブレーキの制動効果のみを自動
制御することとすれば、この制御装置の制御可能範囲は
狭くて済むはずである。
従来においても、二つのブレーキを設け、第一ブレーキ
で不足する分の制動効果を第二ブレーキによって生じさ
せるという考えが全くなかった訳ではない。例えば、特
開昭５７−５１５６２号公報には、流体ブレーキと摩擦
ブレーキとの両方を設け、流体ブレーキで不足する分だ
けの制動効果を摩擦ブレーキによって発生させることが
記載されている。しかしながら、流体ブレーキの制動効
果は、運転者の意志とは無関係に生ずるものであり、特
に車両が低速で走行している状態では殆ど制動効果が得
られないため、摩擦ブレーキは広い範囲の制動効果を発
生し得るものとしなければならない。また、米国特許第
４，５０８，３９３号明細書には、１個のディスクロー
タに対して２個のブレーキシリンダを設け、各ブレーキ
シリンダの液圧を互いに独立に制御することによって、
車輪がスキッド状態に陥ることを防止するアンチスキッ
ド型液圧ブレーキシステムが記載されている。しかしな
がら、このブレーキシステムにおいては、自動制御装置
の作動中においては２個のブレーキシリンダの液圧は何
れも運転者によるブレーキ操作部材の操作力または操作
量に対応した高さに制御されるわけではない。したがっ
て、このブレーキシステムにおいても、自動制御装置は
広い範囲にわたって液圧を制御し得る能力を備えたもの
であることが必要である。
発明が解決しようとする問題点 本発明は制御し得る範囲が比較的狭い自動制御装置を用
いて、広い範囲にわたって理想的な制動効果を得ること
ができる車両用のブレーキシステムを提供し、前述のよ
うに自動制御装置の制御範囲を広くしなければならない
ために設計が困難となるという問題を解決することを目
的として為されたものである。
問題を解決するための手段 この問題を解決するために、本発明に係る自動車用ブレ
ーキシステムは、（ａ）ブレーキ操作部材、そのブレー
キ操作部材の操作力に対応した高さの液圧を機械的に発
生させるマスシリンダ、およびそのマスシリンダで発生
させられた液圧によって作動し、ブレーキ操作部材の操
作力に対応して定められている制動効果より小さい制動
効果を発生させる摩擦ブレーキである第一ブレーキを備
えた第一ブレーキ系統と、（ｂ）その第一ブレーキ系統
から独立したブレーキ系統であって、その第一ブレーキ
系統の第一ブレーキと共同して一つの車輪の回転を抑制
する摩擦ブレーキである第二ブレーキ、ブレーキ操作部
材の操作力を検出する操作検出装置、実際の制動効果を
検出する制動効果検出装置、およびブレーキ操作部材の
操作力に対応して予め定められている制動効果と、制動
効果検出装置によって検出された実際の制動効果とを比
較し、それらの差に等しい制動効果を第二ブレーキに発
生させる電気的なコントローラを備えた第二ブレーキ系
統とを含むように構成される。
作用 上記のように構成されたブレーキシステムにおいては、
第一ブレーキは、運転者によるブレーキ操作部材の操作
力の増減にほぼ対応して増減し、かつその操作力に対応
して予め定められている理想的な制動効果よりは小さい
制動効果を発生させる。そして、第二ブレーキは理想的
な制動効果と第一ブレーキによって生じさせられる制動
効果との差に等しい制動効果を発生させるように、コン
トローラによって制御される。
すなわち、コントローラは第一ブレーキによって生じさ
せられる制動効果と理想的な制動効果との差が変化する
可能性のある範囲について制動効果を制御し得る能力を
有すればよいこととなる。
発明の効果 第一ブレーキは理想的な制動効果よりも小さいけれど
も、それに近い制動効果を生じさせるものであるため、
第一ブレーキの生じさせる制動効果と理想的な制動効果
との差は理想的な制動効果が大きい場合でもそれほど大
きくなるわけではない。制動効果の差の変化する可能性
のある範囲と理想的な制動効果自体が変化する可能性の
ある範囲とでは、前者の方が後者より狭いのである。し
たがって、この制動効果の差を制御すれば良いコントロ
ーラは、制御可能な範囲の狭いもので済むこととなり、
前述の設計上の困難性が軽減され、制動効果を精度良く
制御し得る車両用ブレーキシステムが得られることとな
る。
また、第一ブレーキ系統と第二ブレーキ系統とは互いに
独立した系統であるため、一方が故障した場合でも他方
は正常に作動し、車両の安全生が高くなる効果も得られ
る。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第１図において、符号１０，１１で表されている２個ず
つの円はそれぞれディスクロータを示す。ディスクロー
タ１０は４輪乗用自動車の左右前輪に、またディスクロ
ータ１１は左右後輪にそれぞれ固定されており、各ディ
スクロータ１０，１１に対してそれぞれ２個ずつのキャ
リパ１２，１３および１４，１５が設けられている。各
キャリパ１２，１３および１４，１５は、それぞれブレ
ーキシリンダ１６，１７および１８，１９を備えてお
り、これらのブレーキシリンダに液圧が加えられたと
き、各々一対のブレーキパッドをディスクロータ１０，
１１の両側の摩擦面に押し付けてその回転を抑制し、自
動車を制動するようにされている。ブレーキシリンダ１
６，１７，１８および１９で作動するブレーキをそれぞ
れ前輪第一ブレーキ２０，前輪第二ブレーキ２１，後輪
第一ブレーキ２２および後輪第二ブレーキ２３と称する
こととする。
ブレーキシリンダ１６，１８には、マスタシリンダ２４
で発生させられた液圧が供給される。マスタシリンダ２
４には、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル２５
が真空圧を利用したバキュームブースタ２６を介して接
続されており、運転者によってブレーキペダル２５に加
えられる踏力がバキュームブースタ２６によって倍力さ
れ、マスタシリンダ２４に伝達されることにより、マス
タシリンダ２４の２個の独立した加圧室に互いに等しい
高さの液圧が発生するようにされている。各加圧室に発
生した液圧は、それぞれ配管２７，２８および電磁制御
弁３０，３２を経て、それぞれ前輪第一ブレーキ２０と
後輪第一ブレーキ２２とのブレーキシリンダ１６，１８
に伝達される。電磁制御弁３０，３２は、常には第１図
に示されている状態にあってマスタシリンダ２４とブレ
ーキシリンダ１６，１８とを連通させているが、ソレノ
イド３４，３６に電流が供給されることによって、ブレ
ーキシリンダ１６，１８をリザーバ３８に連通させ、ブ
レーキシリンダ１６，１８からリザーバ３８へのブレー
キ液の流出を許容するとともに、電流量の大小によって
その流量を制御するものである。ブレーキシリンダ１
６，１８は、ブレーキペダル２５の踏力に対して予め定
められている理想的な制動効果よりもやや小さい制動効
果を生じさせる大きさとされているのであるが、例え
ば、ディスクロータ１０，１１に錆が発生してブレーキ
パッドとの摩擦係数が異常に大きくなるなどの理由で、
万一、理想的な制動効果を超える制動効果が生じた場合
には、電磁制御弁３０，３２が作動してブレーキシリン
ダ１６，１８の液圧を低下させるようにされているので
ある。すなわち、電磁制御弁３０，３２は本実施例にお
いては安全装置として設けられているものであり、省略
することも可能である。以上の系統が第一ブレーキ系統
である。
一方、ブレーキシリンダ１７，１９には、ポンプ５０，
リリーフバルブ５２，チェックバルブ５４およびアキュ
ムレータ５６等から成る液圧源の液圧が、それぞれ電磁
制御弁５８，５９および６０，６１により制御されて伝
達されるようになっている。電磁制御弁５８，５９およ
び６０，６１は常にはそれぞれ第１図に示されている状
態にあって、ブレーキシリンダ１７，１９を液圧源から
遮断するとともにリザーバ６２に連通させている。そし
て、これら電磁制御弁５８，５９，６０，６１のソレノ
イド６４，６５，６６，６７に電流が供給されることに
よって、ブレーキシリンダ１７，１９がリザーバ６２か
ら遮断されるとともに液圧源に連通させられ、ブレーキ
シリンダ１７，１９の液圧が上昇するようにされてい
る。この液圧の上昇勾配は、ソレノイド６４，６６への
供給電流を変えることによって制御し得るようにされて
いる。このポンプ５０およびブレーキシリンダ１７，１
９を含む系統が第二ブレーキ系統である。
上記各ソレノイド３４，３６，６４，６５，６６，６７
への供給電流は、コンピュータ６８を主体とする制御回
路７０によって制御されるようになっている。この制御
回路７０には圧力センサ７２が接続されており、この圧
力センサ７２とその出力信号を処理する図示しない電気
回路とによって、操作部材としてのブレーキペダル２５
の操作力を検出する操作検出装置が構成されている。制
御回路７０には、さらに車体減速度センサ７４が接続さ
れている。この車体減速度センサ７４は、車体の減速度
（加速度も含む）に比例した電気信号を発生させるもの
であり、この電気信号を処理する図示しない電気回路と
ともに、制動効果検出装置を構成している。
制御回路７０にはさらに自動車の前輪と後輪との負荷を
それぞれ検出する前輪荷重センサ７６，後輪荷重センサ
７８、並びに前輪と後輪との制動力をそれぞれ検出する
前輪制動力センサ８０，後輪制動力センサ８２が接続さ
れている。前輪荷重センサ７６および後輪荷重センサ７
８としては、例えば前輪および後輪に対する荷重の大小
によって懸架ばねの弾性変形量が増減することに基づい
て発生する車体と車軸との相対変位を検出するものを使
用することができ、また、前輪制動センサ８０および後
輪制動力センサ８２としては、例えば、キャリパ１２，
１３とキャリパ１４，１５とをそれぞれ支持するブラケ
ットに制動時に作用する力を歪ゲージ等で検出するもの
を使用することができる。
制御回路７０には、制御マップメモリ８４も接続されて
おり、この制御マップメモリ８４には、それぞれ第２図
ないし第４図に実線で示す制御パターンのデータが記憶
されている。第２図はブレーキペダル２５に加えられる
踏力と車体の減速度との関係を示すものであり、直線Ａ
は踏力に比例した減速度が得られる最も一般的なパター
ンを示し、曲線Ｂは踏力の増大に従って減速度の増加率
が大きくなるスポーティな感覚の制動効果が得られるパ
ターンを示し、曲線Ｃは踏力の増大に従って減速度の増
加率が小さくなる乗り心地を重視したパターンを示して
いる。運転者は図示を省略する操作部材を操作すること
によって、Ａ，Ｂ，Ｃいずれかのパターンを選択するこ
とができる。
また、第３図に示すものは、１回の制動中における時間
の経過と車体の減速度との関係を示すものであり、一般
にはブレーキペダル２５の踏力を一定に保ってもブレー
キパッドの摩擦係数の変化等によって、二点鎖線あるい
は破線で示すように、時間の経過とともに減速度が変化
するのが普通であるが、制御マップメモリ８４には、第
３図の実線で示されているパターンを表すデータが記憶
されているのである。勿論、必要に応じて、時間の経過
とともに減速度が変化するパターンのデータを記憶させ
ておくことも可能である。
第４図は前輪制動力と後輪制動力との理想配分曲線を示
す図であり、各積載状態に応じた複数のパターンを含ん
でいる。これらの理想配分曲線に従って前輪制動力と後
輪制動力との比率を制御すれば、前輪と後輪とのずれか
一方が他方より先にスキッド状態に陥って走行安全性が
低下することを回避しつつ、最も効率良く自動車を制動
することができるのであり、従来はプロポーショニング
バルブや荷重感知式プロポーショニングバルブ等を使用
して、後輪ブレーキの液圧を制御することにより、第４
図に二点鎖線で示されている近似的な制動力配分特性を
得ることが行われていた。しかしながら、制動力は液圧
とブレーキパッドの摩擦係数とによって決まるものであ
り、ブレーキパッドの摩擦係数は相当広い範囲でばらつ
くことを避け得ないため、実際には理想配分曲線に良好
に近似した制御を行うことは困難であった。その上、荷
重感知式プロポーショニングバルブにおいては、組立て
時における荷重感知装置の調整が極めて面倒であるとい
う問題もあったのであるが、本ブレーキシステムにおい
ては、制御回路７０が荷重センサ７６，７８の出力信号
に基づいて積載状態を検出するとともに、各積載状態に
適した制動力配分パターンを選択し、前輪制動力と後輪
制動力とがそのような理想的な配分比率となるように、
ブレーキシリンダ１７，１９の液圧を制御するようにさ
れているのである。
以上の説明から明らかなように、制御回路７０，電磁制
御弁５８，５９，６０，６１，制御マップメモリ８４等
によって第二ブレーキ２１，２３を制御するコントロー
ラが構成されている。
次に、本ブレーキシステムの作動を説明する。
キースイッチのオン操作によって制御回路７０の電源が
投入され、コンピュータ６８の初期設定が自動的に行わ
れる。制御に必要な各種カウンタやフラグのセット，リ
セット、メモリのクリヤ等が行われるのであるが、それ
とともに第２図に示されている踏力−減速度パターンが
直線Ａで表されるものに設定される。なお、運転者がこ
れ以外のパターンを望む場合には、初期設定の終了後、
手動操作部材の操作によって、自動的に設定されたパタ
ーンを他のパターンに変更すれば良い。仮に、曲線Ｂで
表されるパターンが設定されたものとすれば、このパタ
ーンの減速度が以後の制御における理想減速度（理想制
動効果）となる。
コンピュータ６８は車体減速度センサ７４の出力信号
が、自動車が減速も加速もされていないことを示してい
る間は、前輪荷重センサ７６と後輪荷重センサ７８との
出力信号に基づいて積載状態を判断し、その判断結果に
基づいて第４図の制動力配分パターンのいずれかを選択
する作動を繰り返し、減速または加速されている間はこ
の作動を停止する。
自動車の走行中にブレーキペダル２５が踏み込まれれ
ば、その踏力に対応した高さの液圧がマスタシリンダ２
４に発生させられる。常には、電磁制御弁３０，３２が
マスタシリンダ２４とブレーキシリンダ１６，１８とを
連通させる状態にあるため、マスタシリンダ２４に発生
した液圧はそのままブレーキシリンダ１６，１８に伝達
され、前輪第一ブレーキ２０と後輪第一ブレーキ２２と
が作動する。また、ブレーキペダル２５の踏力が圧力セ
ンサ７２の出力信号に基づいて検出され、コンピュータ
６８はこの検出された踏力と、第２図の曲線Ｂのパター
ンとに基づいて理想減速度を求める。コンピュータ６８
は、続いて車体減速度センサ７４の出力信号に基づいて
実際の減速度を求め、この実減速度を理想減速度から減
算して両者の差、すなわち制動効果の不足量の大きさを
求める。
この際、ディスクロータ１０および／または１１に錆が
発生しているなどの理由により、万一、前輪第一ブレー
キ２０および後輪第一ブレーキ２２のみによって生じた
実減速度が理想減速度より大きい場合には、コンピュー
タ６８は第一ブレーキ系統の電磁制御弁３０，３２を制
御して前輪第一ブレーキ２０および後輪第一ブレーキ２
２の制動力を実減速度が理想減速度に等しくなるまで低
下させる。
コンピュータ６８はさらに、前輪制動力センサ８０およ
び後輪制動力センサ８２の出力信号に基づいて実際の前
輪制動力と後輪制動力とを求める。前輪第一ブレーキ２
０と後輪第一ブレーキ２２との大きさは元来、この実前
輪制動力と実後輪制動力との比率がほぼ第４図の理想配
分曲線に近くなるように決定されているのであるが、あ
る程度は理想配分曲線から外れることを避け得ない。そ
こで、コンピュータ６８は、前記減速度の不足量と実制
動力配分の理想制動力配分からの外れ量とに基づいて、
前輪第二ブレーキ２１と後輪第二ブレーキ２３とに加え
るべき液圧を算出し、その液圧に見合った電流を図示し
ないソレノイド駆動回路を介してソレノイド６４，６６
に供給するとともに、ソレノイド６５，６７へも電流を
供給する。その結果、前輪第二ブレーキ２１および後輪
第二ブレーキ２３が作動し、前輪および後輪の制動力を
増大させる。
そして、再び車体減速度センサ７４によって実減速度が
検出される一方、前輪制動力センサ８０と後輪制動力セ
ンサ８２とによって各車輪の制動力が検出され、上記の
制御が実行される。この制御の繰り返しによって、前輪
制動力と後輪制動力との配分比率がそのときの積載状態
に最も適した値に保たれつつ、車体の実減速度がほぼ理
想減速度に等しくされることとなる。勿論、第二ブレー
キ２１，２３の制動力が過大となった場合には、ソレノ
イド６５，６７への電流供給が、ソレノイド６４，６６
への電流供給と共に、または単独で停止され、ブレーキ
シリンダ１７，１９の液圧が低下させられる。
以上の説明から明らかなように、第５図において、前後
の第一ブレーキ２０，２２の作動によって得られる減速
度Ｄと、理想減速度Ｅとの差（Ｄ−Ｅ）に相当する減速
度が、前後の第二ブレーキ２１，２３の作動によって生
じさせられるのであり、結局、前後の第二ブレーキ２
１，２３を制御するための電磁制御弁５８，５９，６
０，６１，制御回路７０，制御マップメモリ８４等から
成るコントローラは第５図の斜線を施した部分の減速度
を制御するのに十分なものであればよいこととなり、制
御可能範囲の狭いもので済むこととなるのである。
また、第一ブレーキ系統と第二ブレーキ系統とのいずれ
か一方が故障した場合には、他方のブレーキ系統で自動
車を制動することができ、自動車の安全生が向上する。
なお、本実施例においては、左右前輪の第二ブレーキ２
１の液圧が同時に増減させられ、左右後輪の第二ブレー
キ２３の液圧も同時に増減させられるようになっている
が、前後輪いずれかにおいて左右の第二ブレーキの液圧
を互いに独立に増減させ得るようにすることも可能であ
り、また、４つの車輪の全ての第二ブレーキの液圧を互
いに独立に増減させ得るようにすることも可能である。
この場合には、荷重センサや制動力センサもそれぞれの
車輪に対応して設けることが望ましい。
また、上記実施例においては、踏力−減速度，時間−減
速度および後輪制動力−前輪制動力の全ての関係が、予
め定められたパターンに従って制御されるようになって
いたが、これらの一つまたは二つの制御を省略し、ある
いは他の制御を加えることも可能である。他の制御とし
ては、例えば、坂路上に停車中に自動車が後退すること
を自動的に防止する後退防止制御、トルコン車が停車中
に前進することを防止する制動力保持制御、発進時や路
面の摩擦係数が左右で大きく違う時に、車輪が空転する
ことを防止するトラクション制御等がある。
また、上記実施例においては、第一ブレーキと第二ブレ
ーキとはキャリパを異にするものとされていたが、同一
のキャリパに２個の液圧シリンダを設けることも可能で
ある。
その他、いちいち例示はしないが当業者の知識に基づい
て種々の変形，改良を施した態様で本発明を実施し得る
ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるブレーキシステムを示
す系統図であり、第２図，第３図および第４図はそれぞ
れ第１図の制御マップメモリに記憶されている制御パタ
ーンを示すグラフである。第５図は第１図のブレーキシ
ステムにおける第一ブレーキと第二ブレーキとによって
生じさせられる制動効果（減速度）を示す説明図であ
る。 ２０：前輪第一ブレーキ ２１：前輪第二ブレーキ ２２：後輪第一ブレーキ ２３：後輪第二ブレーキ ２４：マスタシリンダ ２５：ブレーキペダル（ブレーキ操作部材） ５０：ポンプ ５８，５９，６０，６１：電磁制御弁（コントローラ） ７０：制御回路（コントローラ） ８４：制御マップメモリ（コントローラ） ７２：圧力センサ（操作検出装置） ７４：車体減速度センサ（制動効果検出装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−122249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188746（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ブレーキ操作部材、そのブレーキ操作部材
    の操作力に対応した高さの液圧を機械的に発生させるマ
    スタシリンダ、およびそのマスタシリンダで発生させら
    れた液圧によって作動し、前記ブレーキ操作部材の操作
    力に対応して予め定められている制動効果より小さい制
    動効果を発生させる摩擦ブレーキである第一ブレーキを
    備えた第一ブレーキ系統と、 その第一ブレーキ系統から独立したブレーキ系統であっ
    て、第一ブレーキ系統の第一ブレーキと共同して一つの
    車輪の回転を抑制する摩擦ブレーキである第二ブレー
    キ、前記ブレーキ操作部材の操作力を検出する操作検出
    装置、実際の制動効果を検出する制動効果検出装置、お
    よび前記ブレーキ操作部材の操作力に対応して予め定め
    られている制動効果と、前記制動効果検出装置によって
    検出された実際の制動効果とを比較し、それらの差に等
    しい制動効果を前記第二ブレーキに発生させる電気的な
    コントローラを備えた第二ブレーキ系統と を含むことを特徴とする自動車用ブレーキシステム。
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