JP3775236B2 - Stroke simulator - Google Patents

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JP3775236B2
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    • G05G1/30Controlling members actuated by foot
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキペダルと独立した制動力発生装置を持つブレーキシステム、所謂、ブレーキ・バイ・ワイヤに適用され、ブレーキペダルの操作に応じて反力を発生させるストロークシミュレータの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ストロークシミュレータとしては、例えば、特開2000−280872号公報に記載のものが知られている。
【0003】
この公報には、液圧を用いないブレーキ装置にも適用できる上、運転者に良好な操作感を与えることが可能となり、さらに関連機器と合わせたスペースを小さくできるストロークシミュレータを提供することを目的とし、ブレーキペダルに直接連結されて該ブレーキペダルにその操作に対する反力を与えるものであって、液圧を必要とせず、また反力特性を細かく制御することが可能で、さらにブレーキペダルの操作量を電気的に検出可能な電動アクチュエータによりブレーキペダルに反力を与える技術が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のストロークシミュレータにあっては、電動アクチュエータのみによりブレーキペダルに反力を与えるものであるため、下記に列挙するような問題点がある。
(1) ブレーキペダル操作において、ペダル端の押し付け力が最大200kgf、ペダル端の押し込み速度は最大400mm/secにもなるため、ブレーキ操作時の反力を電動アクチュエータのみで実現するには非常に大きな電気モータが必要になる。
(2) ブレーキペダルへの操作が発生した場合、定格容量の大きな電気モータを駆動させる必要があるし、また、如何なる場合も電気モータを駆動し反力を発生させるものであるため、消費電力が多くなる。
(3) 電動アクチュエータのみに依存してペダル反力を発生させているため、電動アクチュエータの制御系に故障が発生すると、ペダルの動きやペダル反力が不自然なものとなり、ブレーキ操作フィーリングが損なわれてしまう。
【0005】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、良好なブレーキペダルフィーリングを得る調整機能を持ちながら、アクチュエータの小型化と省電力を図ることができると共に、アクチュエータが故障しても最小限のブレーキ操作性を確保することができるストロークシミュレータを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
ブレーキペダルに連結されていて、前記ブレーキペダルの操作に応じて反力を発生させるストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルの移動に応じて可動するピストン部材と、
このピストン部材を収納するシリンダ部材と、
前記シリンダ部材の中に収納され、一方の端部がピストン部材に支持されるバネ部材と、
前記バネ部材の他方の端部を支持し、且つ、バネ部材の圧縮及び引っ張り方向に摺動可能な位置を初期設定位置として配置された可動部材と、
前記バネ部材を圧縮する方向または前記バネ部材を引っ張る方向へ前記可動部材を移動させると共に、可動部材からの逆入力に対して非逆性を持つアクチュエータと、
前記ブレーキペダルのペダル位置を検出するペダル位置検出手段と、
ペダル位置の増加に対しペダル反力が減少する特性を含み、ペダル反力の要求ストローク特性を得るように、前記ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置の変化に追従して前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記制御手段は、ペダル位置が前期ストローク域の場合、前記アクチュエータを駆動せず、ペダル位置が後期ストローク域になると、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記制御手段は、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルのペダル速度を検出するペダル速度検出手段を設け、
前記制御手段は、ブレーキペダルがゆっくり踏まれる緩制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルのペダル速度を検出するペダル速度検出手段を設け、
前記制御手段は、ブレーキペダルが速く踏み込まれる急制動時、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の発明では、請求項4または請求項5に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記バネ部材を、ペダル反力が最大となる特性が得られるように設定し、
前記制御手段は、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を引っ張る方向にアクチュエータを駆動すると共に、ペダル速度が遅いほど、前記バネ部材を引っ張る量を増加させる手段であることを特徴とする。
【0015】
請求項7に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
車両速度を検出する車両速度検出手段を設け、
前記制御手段は、低速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0016】
請求項8に記載の発明では、請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
車両速度を検出する車両速度検出手段を設け、
前記制御手段は、高速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とする。
【0017】
【発明の作用および効果】
請求項1記載の発明にあっては、ブレーキペダルに対して踏み込み操作を行うと、ブレーキペダルの移動に応じてシリンダ部材内のピストン部材がストロークし、このピストン部材のストロークにより、ピストン部材と可動部材との間に介装されているバネ部材が圧縮される。一方、可動部材をアクチュエータにより駆動させると、ピストン部材と可動部材との間に介装されているバネ部材が圧縮または伸張される。つまり、ブレーキペダルへの操作量と可動部材の制御量に応じて、バネ部材によりペダル反力が与えられることになる。
【0018】
例えば、可動部材の駆動により、バネ定数kを持つバネ部材を圧縮させると、運転者の操作量がXのとき、圧縮量Xaとすると、ストロークシミュレータの発生するペダル反力Fは、F=k(X+Xa)となり、可動部材を固定したときよりもペダル反力は大きくなる。逆に、可動部材の駆動により、バネ定数kを持つバネ部材を引っ張ると、運転者の操作量がXのとき、引っ張り量Xbとすると、ストロークシミュレータの発生するペダル反力Fは、F=k(X−Xb)となり、可動部材を固定したときよりもペダル反力は小さくなる。以上のように、可動部材の位置を制御駆動することにより、ブレーキペダルフィーリングを任意に調整することができる。
【0019】
また、ブレーキペダルを電動アクチュエータで直接駆動する従来のストロークシミュレータの場合、ペダル反力をモータのみで受け持つため、非常に大きなモータが必要となるのに対し、請求項1に係る発明では、ペダル反力はバネ部材とアクチュエータとで受け持つため、アクチュエータの構成要素として用いられるモータの出力は、従来に比べて大幅に低減し、小型のモータで十分に可動部材を駆動可能である。
【0020】
加えて、制御手段において、ペダル位置の増加に対しペダル反力が減少する特性を含み、ペダル反力の要求ストローク特性を得るように、ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置の変化に追従してアクチュエータの駆動が制御される。例えば、請求項2に記載の発明のように、ペダル位置が前期ストローク域の場合、アクチュエータを駆動せず、ペダル位置が後期ストローク域になると、ペダル位置の増加に対し、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動されたり、また、請求項3に記載の発明のように、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動される。
【0021】
このように、ペダル位置の増加に対しペダル反力が減少する特性を含み、ペダル反力の要求ストローク特性を得るように、ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置の変化に追従してアクチュエータの駆動を制御するようにしたため、ブレーキペダルの反力の大きさだけではなく、ペダル反力のストローク特性も微妙に調整することができる。
【0022】
請求項4,5に記載の発明にあっては、制御手段において、ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置とペダル速度検出手段により検出されるペダル速度の変化に応じてアクチュエータの駆動が制御される。例えば、請求項4に記載の発明のように、ブレーキペダルがゆっくり踏まれる緩制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動されたり、また、請求項5に記載の発明のように、ブレーキペダルが速く踏み込まれる急制動時、ペダル位置の増加に対し、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動される。
【0023】
このように、検出されるペダル位置とペダル速度の変化に応じてアクチュエータの駆動を制御するようにしたため、ブレーキペダルがゆっくり踏まれる場合には、反力を小さくし、ブレーキペダルフィーリングとして柔らかい感じを出し、一方、ブレーキペダルが速く踏み込まれる場合には、反力を大きくし、ブレーキペダルフィーリングとしてしっかり感を出すというように、ペダル速度に応じてペダル反力のストローク特性を微妙に調整することができる。
【0024】
請求項6に記載の発明にあっては、予めバネ部材が、ペダル反力が最大となる特性が得られるように設定され、制御手段において、ペダル位置の増加に対し、バネ部材を引っ張る方向にアクチュエータが駆動されると共に、ペダル速度が遅いほど、バネ部材を引っ張る量が増加される。
【0025】
すなわち、ペダル速度が高速の場合は、バネ部材のみでペダル反力を発生することになり、ペダル速度が常用域では、バネ部材による反力を下げる引っ張り方向のみの制御によりペダル反力を発生することになる。
【0026】
よって、アクチュエータは最高速度で最大トルクを出す必要がなく、ペダル速度の常用域程度で最大トルクを出せばよいため、アクチュエータの大幅な小型化を図ることができる。
【0027】
請求項7,8に記載の発明にあっては、制御手段において、ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置と車両速度検出手段により検出される車両速度の変化に応じてアクチュエータの駆動が制御される。例えば、請求項7に記載の発明のように、低速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動されたり、また、請求項8に記載の発明のように、高速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータが駆動される。
【0028】
このように、検出されるペダル位置と車両速度の変化に応じてアクチュエータの駆動を制御するようにしたため、低速走行状態でのブレーキ操作時には、反力を小さくし、ブレーキペダルフィーリングとして柔らかい感じを出し、一方、高速走行状態でのブレーキ操作時には、反力を大きくし、ペダルフィーリングとしてしっかり感を出すというように、車両速度に応じてペダル反力のストローク特性を微妙に調整することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるストロークシミュレータを実現する実施の形態を、請求項1及び請求項2に対応する第1実施例と、請求項3に対応する第2実施例と、請求項4及び請求項5に対応する第3実施例と、請求項6に対応する第4実施例と、請求項7及び請求項8に対応する第5実施例とに基づいて説明する。
【0030】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
図1は第1実施例のストロークシミュレータ1が適用されたブレーキ操作部2を示す全体図であり、図1において、3はブレーキペダル、4は回転軸、5は車体、6は支持部材、7は回転軸、8はクレビス、12は電気モータ、14は減速機、26はストロークセンサ(ペダル位置検出手段)、27は車両速度センサ(車両速度検出手段)、28はコントローラ(制御手段)である。
【0031】
前記ブレーキ操作部2は、運転者により踏み込まれるブレーキペダル3と、該ブレーキペダル3に固定された回転軸4と、該回転軸4を車体5に回転可能に支持する支持部材6と、前記ブレーキペダル3とストロークシミュレータ1を連結するために、ブレーキペダル3上に設けられた回転軸7と、該回転軸7のペダル操作時における軌跡を直線運動に変換するクレビス8と、該クレビス8に連結され、ペダル操作に対する反力を発生するストロークシミュレータ1とから構成される。前記ストロークシミュレータ1は、車体5に固定されることでブレーキ操作部2の反力を受け止める。また、前記ストロークシミュレータ1の車体5側には、電気モータ12と減速機14が設けられている。
【0032】
前記ブレーキペダル3には、ペダル位置を検出するためにストロークセンサ26が取り付けられており、車両には車両速度を検出するために車両速度センサ27が取り付けられている。これらのセンサ信号を受け、アクチュエータの電気モータ12を制御駆動するコントローラ28が、両センサ26,27と電気モータ12との間に電気的に配置されている。
【0033】
前記コントローラ28は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置にて構成され、ストロークセンサ26の信号によりペダル速度を算出したり、各種信号や内部算出した信号に基づき電気モータ12を駆動制御することにより、任意のペダル反力を発生させる。こうした基本的な制御の演算処理は、コントローラ28内の所定のロジックに従って行われるが、その制御形態は、従来から知られているフィードバック制御やオープン制御等を用いることが可能である。
【0034】
図2は第1実施例のストロークシミュレータ1を示す断面図であり、図2において、9はシリンダ部材、10はペダル側開口部、11はピストン、12は電気モータ、13はモータ軸、14は減速機、15は一次歯車、16は二次歯車、17は回転軸、18はモータ側開口部、19は雄ネジ、20はボール、21は可動部材、22は切り欠き部、23は突起、24はバネ部材、25はスカート部、29は直線変換機構である。
【0035】
前記シリンダ部材9は、両端が閉じられた円筒状部材であり、正面側にはピストン部材11の軸部が挿通するペダル側開口部10が形成され、背面側にはアクチュエータの回転軸17が挿通するモータ側開口部18が形成され、内部には、ピストン部材11、可動部材21及びバネ部材24が収容されている。
【0036】
前記ピストン部材11は、前記クレビス8に連結され、ブレーキペダル3の移動に連動して摺動可能な部材であり、クレビス8と連結される側の軸部11aはシリンダ部材9のペダル側開口部10から突出され、シリンダ部材9に収納される側のピストン部11bはバネ部材24により付勢されている。
【0037】
前記バネ部材24は、シリンダ部材9の中に収納され、一方のバネ端部がピストン部材11のピストン部11bに支持され、他方のバネ端部が可動部材21のスカート部25に支持されている。
【0038】
前記可動部材21は、バネ部材24の他方のバネ端部を支持し、且つ、回転軸17に対し直線変換機構29を介し、バネ部材24の圧縮及び引っ張り方向に摺動可能に配置されている。
【0039】
前記電気モータ12と減速機14と直線変換機構29により可動部材21を可動方向へ移動させると共に、電気モータ12からの回転力は伝達するが、バネ部材24による可動部材21からの逆入力に対しては伝達効率の低い非逆性を持つアクチュエータが構成されている。
【0040】
前記減速機14は、電気モータ12のモータ軸13に設けられた一次歯車15と、この一次歯車15に噛み合い、回転軸17に設けられた二次歯車16により構成される。なお、二次歯車16の回転軸17は、シリンダ部材9のモータ側開口部18を貫通してシリンダ部材9内に突出している。
【0041】
前記直線変換機構29は、回転軸17と可動部材21とを螺合するボールネジと、可動部材21の回転を規制するストッパ構造とにより構成されている。前記ボールネジは、回転軸17の先端部に形成された雄ネジ19と、雄ネジ19の外周に配置された可動部材21に形成された雌ネジと、雄ネジ19と雌ネジとの間に介装されたボール20とを有する。前記ストッパ構造は、可動部材21のスカート部25に形成された切り欠き部22と、シリンダ部材9に固定され、切り欠き部22に嵌まる突起23とを有する。
【0042】
なお、図3に示す例は、電気モータ12を減速機14に対してペダル側に配置し、軸方向の短縮化を図った例であり、図4に示す例は、電気モータ12をペダルストローク方向と直交する方向に配置し、減速機14の形式を異ならせ、車体5に対する電気モータ12の取付性を高めた例であり、ストロークシミュレータ1は図2に示す例と全く同様である。つまり、図2〜図4に示す例は、減速機14の形式や電気モータ12の配置が異なるだけであり、適用車種等によって、いずれを選択しても良い。
【0043】
次に、作用を説明する。
【0044】
[ペダル反力特性制御処理]
図5はコントローラ28で実行される第1実施例のペダル反力特性制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0045】
ステップ50では、ストロークセンサ26によりペダル操作量Pが読み込まれる。次のステップ51では、ペダル操作量Pが第1設定値P1(制動時かどうかを判断するしきい値)を超えているかどうかが判断され、YESの場合はステップ52へ進み、NOの場合はステップ50へ戻る。次のステップ52では、ペダル操作量Pが第2設定値P2(モータ駆動かどうかを判断するしきい値)を超えているかどうかが判断され、YESの場合はステップ53へ進み、NOの場合はステップ50へ戻る。次のステップ53では、モータ指令値X(可動部材21を圧縮方向に移動させるアクチュエータ位置)が、X=X1(P)の一次関数の式により算出される。次のステップ54では、モータ指令値Xによる駆動指令が電気モータ12に対して出力される。
【0046】
[ペダル反力特性制御作用]
ブレーキペダル3に対して踏み込み操作を行うと、まず、ペダル操作量Pが第2設定値P2以下の領域では、図5のフローチャートにおいて、ステップ50→ステップ51→ステップ52の処理が繰り返され、電気モータ12は非駆動のままで、可動部材21は初期設定位置に固定されたままである。よって、ブレーキペダル3の移動に応じてシリンダ部材9内のピストン部材11がストロークし、このピストン部材11のストロークにより、ピストン部材11と可動部材21との間に介装されているバネ部材24が圧縮され、ペダル操作量Pに応じてバネ部材24によりペダル反力が与えられる。
【0047】
そして、ペダル操作量Pが第2設定値P2を超える領域では、図5のフローチャートにおいて、ステップ50→ステップ51→ステップ52→ステップ53→ステップ54の処理が繰り返され、電気モータ12はペダル操作量Pの大きさに応じて駆動され、可動部材21は初期設定位置からバネ部材24を圧縮させる方向に摺動される。よって、ペダル操作量Pと可動部材21の圧縮方向の制御量に応じて、バネ部材24によりペダル反力が与えられる。
【0048】
すなわち、モータ指令値Xをアクチュエータ位置Xとし、ペダル操作量Pをペダル位置Pと言い換えた場合、図6(イ)に示すように、ペダル位置PがP1となるまでは、アクチュエータ位置Xを、バネ部材24を圧縮も引っ張りもしない初期位置のままとし、ペダル位置PがP1を超えると、アクチュエータ位置Xを、ペダル位置Pに比例してバネ圧縮側に移動させる制御が行われる。
【0049】
よって、図6(ロ)に示すように、ペダル位置PがP1となるまでは、バネ単品によるペダル反力特性となり、ペダル位置PがP1を超えると、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。
つまり、可動部材21の駆動により、バネ定数kを持つバネ部材24を圧縮させると、運転者のペダル操作量がPのとき、圧縮量Xaとすると、ストロークシミュレータ1の発生するペダル反力Fは、F=k(P+Xa)となり、可動部材21を固定の状態のままとする非制御時よりもペダル反力は大きくなる。
【0050】
次に、効果を説明する。
【0051】
(1) ブレーキペダル3に連結されていて、ブレーキペダル3の操作に応じて反力を発生させるストロークシミュレータ1を、ピストン部材11と、シリンダ部材9と、バネ部材24と、可動部材21と、電気モータ12と、減速機14と、直線変換機構29と、ストロークセンサ26からのセンサ信号に応じて電気モータ12の駆動を制御するコントローラ28とを有する構成としたため、良好なブレーキペダルフィーリングを得る調整機能を持ちながら、電気モータ12の小型化と省電力を図ることができると共に、アクチュエータ系が故障しても最小限のブレーキ操作性を確保することができる。
【0052】
つまり、可動部材21の駆動によりバネ部材24を圧縮するとペダル反力は大きくなり、逆に、バネ部材24を引っ張るとペダル反力は小さくなるというように、可動部材21の位置を制御駆動することにより、ブレーキペダルフィーリングを任意に調整することができる。
【0053】
また、ブレーキペダルを電動アクチュエータで直接駆動する従来のストロークシミュレータの場合、ペダル反力をモータのみで受け持つため、非常に大きなモータが必要となるのに対し、ペダル反力はバネ部材24と可動部材21を移動させるアクチュエータで受け持つため、アクチュエータの構成要素として用いられる電気モータ12の出力は、従来に比べて大幅に低減し、小型の電気モータ12で十分に可動部材21を駆動可能である。
【0054】
また、小型の電気モータ12の駆動であることで、ブレーキ操作が行われると常に駆動させたとしても省電力である。加えて、第1実施例のように、ブレーキペダル3の前期ストローク域では可動部材21を固定にしたままとし、ブレーキペダル3の後期ストローク域でおいてのみアクチュエータにより可動部材21を駆動制御することで、ブレーキ操作が行われると、常に電動アクチュエータを駆動させる必要がある従来のストロークシミュレータに比べ、省電力を図ることができる。
【0055】
さらに、アクチュエータの故障により可動部材21が固定状態になったと仮定しても、アクチュエータの非可逆性により、ブレーキペダル3からのペダル踏力は、バネ部材24を介して可動部材21にて受け止められる。すなわち、アクチュエータ故障後のブレーキ操作において、少なくともバネ部材24の単品によるペダル反力特性を確保することができる。
【0056】
(2) ストロークセンサ26により検出されるペダル操作量Pの変化に応じて電気モータ12の駆動を制御するようにしたため、ブレーキペダル3の反力の大きさだけではなく、ペダル反力のストローク特性も要求性能等に応じて微妙に調整することができる。
【0057】
(3) ペダル操作量Pが第2設定値P2以下の場合、電気モータ12を駆動しないで、ペダル操作量Pが第2設定値P2を超えると、ペダル操作量Pの増加に対し、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図6(ロ)に示すように、ブレーキペダル3の前期ストローク域では踏み込み操作量に対してペダル反力の増加率が小さく、ブレーキペダル3の後期ストローク域では踏み込み操作量に対してペダル反力の増加率が大きなペダル反力特性を得ることができる。
【0058】
(第2実施例)
第2実施例は、踏み込み量の少ないブレーキペダル3の前期ストローク域で、第1実施例よりさらにペダルフィーリングを柔らかくする電気モータ12の駆動制御を行う例である。
【0059】
第2実施例の構成については、第1実施例(図1〜図4)と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【0060】
次に、作用を説明する。
【0061】
[ペダル反力特性制御処理]
図7はコントローラ28で実行される第2実施例のペダル反力特性制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0062】
ステップ70では、ストロークセンサ26によりペダル操作量Pが読み込まれる。次のステップ71では、ペダル操作量Pが第1設定値P1(制動時かどうかを判断するしきい値)を超えているかどうかが判断され、YESの場合はステップ72へ進み、NOの場合はステップ70へ戻る。次のステップ72では、モータ指令値X(可動部材21を圧縮または引っ張り方向に移動させるアクチュエータ位置)が、X=X2(P)の二次関数による式により算出される。次のステップ73では、モータ指令値Xによる駆動指令が電気モータ12に対して出力される。
【0063】
[ペダル反力特性制御作用]
ブレーキペダル3に対して踏み込み操作を行うと、図7のフローチャートにおいて、ステップ70→ステップ71→ステップ72→ステップ73の処理が繰り返され、電気モータ12はペダル操作量Pの大きさに応じて駆動される。
【0064】
すなわち、モータ指令値Xをアクチュエータ位置Xとし、ペダル操作量Pをペダル位置Pと言い換えた場合、図8(イ)に示すように、ペダル位置PがP3となるまでは、アクチュエータ位置Xをバネ引張側とし、ペダル位置PがP3を超えると、アクチュエータ位置Xをバネ圧縮側とするというように、ペダル位置Pとは二次関数的な関係で移動させる制御が行われる。
【0065】
よって、図8(ロ)に示すように、ペダル位置PがP3となるまでは、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる引っ張り分のペダル反力を減じた特性となり、ペダル位置PがP3を超えると、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。
つまり、可動部材21の駆動により、バネ定数kを持つバネ部材24を引っ張ると、運転者のペダル操作量がPのとき、引っ張り量Xbとすると、ストロークシミュレータ1の発生するペダル反力Fは、F=k(P−Xb)となり、可動部材21を固定の状態のままとする非制御時よりもペダル反力は小さくなる。
【0066】
次に、効果を説明する。
【0067】
この第2実施例のストロークシミュレータ1では、第1実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0068】
(4) ペダル操作量Pの増加に対し、一旦バネ部材24を引っ張る方向へ電気モータ12を駆動した後、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図8(ロ)に示すように、ブレーキペダル3の前期ストローク域では踏み込み操作量に対してペダル反力が小さく抑えられ、ブレーキペダル3の後期ストローク域では踏み込み操作量に対してペダル反力の増加率が次第に大きくなるペダル反力特性を得ることができる。
【0069】
(第3実施例)
第3実施例は、ペダル操作量Pとペダル速度△Pの変化に応じて電気モータ12の駆動制御を行う例である。
【0070】
第3実施例の構成については、第1実施例(図1〜図4)と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【0071】
次に、作用を説明する。
【0072】
[ペダル反力特性制御処理]
図9(イ)はコントローラ28で実行される第3実施例のペダル反力特性制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0073】
ステップ90では、ストロークセンサ26によりペダル操作量Pが読み込まれる。次のステップ91では、読み込まれたペダル操作量Pの時間変化量の演算(微分演算)によりペダル速度△Pが算出される。次のステップ92では、図10に示すアクチュエータ位置マップが読み込まれる。次のステップ93では、モータ指令値X(可動部材21を圧縮または引っ張り方向に移動させるアクチュエータ位置)が、X=X3(P,△P)のアクチュエータ位置マップをあらわす式により算出される。次のステップ94では、モータ指令値Xによる駆動指令が電気モータ12に対して出力される。
【0074】
[ペダル反力特性制御作用]
ブレーキペダル3に対して踏み込み操作を行うと、図9(イ)のフローチャートにおいて、ステップ90→ステップ91→ステップ92→ステップ93→ステップ94の処理が繰り返され、電気モータ12はペダル操作量P及びペダル速度△Pの大きさに応じて駆動される。
【0075】
すなわち、モータ指令値Xをアクチュエータ位置Xと言い換えた場合、図10に示すように、ペダル操作量Pが少なく、且つ、ペダル速度△Pが遅い領域では、アクチュエータ位置Xをバネ引張側とし、ペダル操作量Pがそれより大きくなるとペダル速度△Pが速いほどアクチュエータ位置Xをバネ圧縮側とするというように、ペダル操作量Pとペダル速度△Pとをパラメータとしてアクチュエータ位置Xを決める制御が行われる。
【0076】
よって、図9(ロ)に示すように、ペダル速度が遅い時、所謂、緩制動時には、例えば、ペダル操作量PがP4となるまでは、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる引っ張り分のペダル反力を減じた特性となり、ペダル操作量PがP4を超えると、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。そして、ペダル速度が速い時、所謂、急制動時には、ペダル操作量Pにかかわらずバネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。
【0077】
次に、効果を説明する。
【0078】
この第3実施例のストロークシミュレータ1では、第1実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0079】
(5) ストロークセンサ26により検出されるペダル操作量Pと算出されるペダル速度△Pの変化に応じて電気モータ12の駆動を制御するようにしたため、ペダル速度△Pの変化に応じてペダル反力のストローク特性を微妙に調整することができる。
【0080】
(6) ペダル速度△Pが遅い場合、ペダル操作量Pの増加に対し、一旦バネ部材24を引っ張る方向へ電気モータ12を駆動した後、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図9(ロ)に示すように、ブレーキペダル3がゆっくり踏まれる緩制動時に、ペダル反力が小さく抑えられ、ブレーキペダルフィーリングとして柔らかい感じを出すことができる。
【0081】
(7) ペダル速度△Pが速い場合、ペダル操作量Pの増加に対し、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図9(ロ)に示すように、ブレーキペダル3が速く踏み込まれる急制動時に、ペダル反力が大きくなり、ブレーキペダルフィーリングとしてしっかり感を出すことができる。
【0082】
(第4実施例)
第4実施例は、予めバネ部材24を、ペダル反力が最大となる特性が得られるように設定しておき、コントローラ28において、ペダル操作量Pの増加に対し、バネ部材24を引っ張る方向に電気モータ12を駆動制御すると共に、ペダル速度△Pが遅いほど、バネ部材24を引っ張る量を増加させる電気モータ12の駆動制御を行う例である。
【0083】
第4実施例の構成については、第1実施例(図1〜図4)と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【0084】
次に、作用を説明する。
【0085】
[ペダル反力特性制御処理]
図11(イ)はコントローラ28で実行される第4実施例のペダル反力特性制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0086】
ステップ110では、ストロークセンサ26によりペダル操作量Pが読み込まれる。次のステップ111では、読み込まれたペダル操作量Pの時間変化量の演算(微分演算)によりペダル速度△Pが算出される。次のステップ112では、図12に示すアクチュエータ位置マップが読み込まれる。次のステップ113では、モータ指令値X(可動部材21を引っ張り方向に移動させるアクチュエータ位置)が、X=X5(P,△P)のアクチュエータ位置マップをあらわす式により算出される。次のステップ114では、モータ指令値Xによる駆動指令が電気モータ12に対して出力される。
【0087】
[ペダル反力特性制御作用]
ブレーキペダル3に対して踏み込み操作を行うと、図11(イ)のフローチャートにおいて、ステップ110→ステップ111→ステップ112→ステップ113→ステップ114の処理が繰り返され、電気モータ12はペダル操作量P及びペダル速度△Pの大きさに応じて駆動される。
【0088】
すなわち、モータ指令値Xをアクチュエータ位置Xと言い換えた場合、図12に示すように、ペダル操作量Pが増加するほどアクチュエータ位置Xをバネ引張側とし、ペダル速度△Pが遅いほど、バネ部材24を引っ張る量を増加するというように、ペダル操作量Pとペダル速度△Pとをパラメータとしてアクチュエータ位置Xを決める制御が行われる。
【0089】
よって、図11(ロ)に示すように、ペダル速度が遅い時、所謂、緩制動時には、バネ単品による高いペダル反力から、ペダル操作量Pが大きくなるほどアクチュエータによる大きな引っ張り量(急制動時に比べて大きな引っ張り量)によるペダル反力を減じたペダル反力特性となる。そして、ペダル速度が速い時、所謂、急制動時には、バネ単品による高いペダル反力から、ペダル操作量Pが大きくなるほどアクチュエータによる大きな引っ張り量(緩制動時に比べて小さい引っ張り量)によるペダル反力を減じたペダル反力特性となる。
【0090】
次に、効果を説明する。
【0091】
この第4実施例のストロークシミュレータ1では、第1実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0092】
(8) 予めバネ部材24を、ペダル反力が最大となる特性が得られるように設定しておき、コントローラ28において、ペダル操作量Pの増加に対し、バネ部材24を引っ張る方向に電気モータ12を駆動制御すると共に、ペダル速度△Pが遅いほど、バネ部材24を引っ張る量を増加させる電気モータ12の駆動制御を行うようにしたため、アクチュエータとして用いられる電気モータ12の大幅な小型化を図ることができる。
【0093】
すなわち、ペダル速度△Pが高速の場合は、バネ部材24のみでペダル反力を発生することになり、ペダル速度△Pが常用域では、バネ部材24による反力を下げる引っ張り方向のみの制御によりペダル反力を発生することになり、アクチュエータとして用いられる電気モータ12は最高速度で最大トルクを出す必要がなく、ペダル速度△Pの常用域程度で最大トルクを出せばよいことによる。
【0094】
ちなみに、ブレーキペダルを電動アクチュエータで直接駆動する従来の場合、必要なモータの仕様は、以下となる。
例えば、最大踏力=200kgf、ペダル最大速度=400mm/secのブレーキペダルにおいて、レバー比1/4の位置に直動アクチュエータを取り付けると、直動アクチュエータの最大推力=200×4=800kgf、最大速度=400/4=100mm/secとなる。直動アクチュエータがリード4.0mmとすると、モータの最大トルクは800kgf×4mm/3.14=1.02kgfm、最高回転数=100mm/sec×3.14/4mm×60sec/min=4710rpmとなる。従って、モータの出力は、1.02kgf×4710rpm×1.02374=4.8kWと非常に大きなモータが必要となる。
一方、第4実施例のストロークシミュレータ1によると、最大踏力=200kgf、ペダル常用域のペダル速度を40mm/sec程度とすると、同様の計算により、モータに回転数は471rpmとなり、モータの出力は0.4kWと低減する。
【0095】
(第5実施例)
第5実施例は、ペダル操作量Pと車速Vの変化に応じて電気モータ12の駆動制御を行う例である。
【0096】
第5実施例の構成については、第1実施例(図1〜図4)と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【0097】
次に、作用を説明する。
【0098】
[ペダル反力特性制御処理]
図13(イ)はコントローラ28で実行される第5実施例のペダル反力特性制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0099】
ステップ130では、ストロークセンサ26によりペダル操作量Pが読み込まれる。次のステップ131では、車両速度センサ27により車速Vが読み込まれる。次のステップ132では、図14に示すアクチュエータ位置マップが読み込まれる。次のステップ133では、モータ指令値X(可動部材21を圧縮または引っ張り方向に移動させるアクチュエータ位置)が、X=X4(P,V)のアクチュエータ位置マップをあらわす式により算出される。次のステップ134では、モータ指令値Xによる駆動指令が電気モータ12に対して出力される。
【0100】
[ペダル反力特性制御作用]
ブレーキペダル3に対して踏み込み操作を行うと、図13(イ)のフローチャートにおいて、ステップ130→ステップ131→ステップ132→ステップ133→ステップ134の処理が繰り返され、電気モータ12はペダル操作量P及び車速Vの大きさに応じて駆動される。
【0101】
すなわち、モータ指令値Xをアクチュエータ位置Xと言い換えた場合、図14に示すように、ペダル操作量Pが少なく、且つ、車速Vが遅い領域では、アクチュエータ位置Xをバネ引張側とし、ペダル操作量Pがそれより大きくなると車速Vが速いほどアクチュエータ位置Xをバネ圧縮側とするというように、ペダル操作量Pと車速Vとをパラメータとしてアクチュエータ位置Xを決める制御が行われる。
【0102】
よって、図13(ロ)に示すように、車速Vが遅い時、所謂、低速走行状態での制動時には、例えば、ペダル操作量PがP5となるまでは、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる引っ張り分のペダル反力を減じた特性となり、ペダル操作量PがP5を超えると、バネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。そして、車速Vが速い時、所謂、高速走行状態での制動時には、ペダル操作量Pにかかわらずバネ単品によるペダル反力にアクチュエータによる圧縮分のペダル反力が加わったペダル反力特性となる。
【0103】
次に、効果を説明する。
【0104】
この第5実施例のストロークシミュレータ1では、第1実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0105】
(9) ストロークセンサ26により検出されるペダル操作量Pと車両速度センサ27により検出される車速Vの変化に応じて電気モータ12の駆動を制御するようにしたため、車速Vの変化に応じてペダル反力のストローク特性を微妙に調整することができる。
【0106】
(10) 車速Vが遅い場合、ペダル操作量Pの増加に対し、一旦バネ部材24を引っ張る方向へ電気モータ12を駆動した後、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図13(ロ)に示すように、市街地等の低速走行状態での制動時に、ペダル反力が小さく抑えられ、ブレーキペダルフィーリングとして柔らかい感じを出すことができる。
【0107】
(11) 車速Vが速い場合、ペダル操作量Pの増加に対し、バネ部材24を圧縮する方向に電気モータ12を駆動するようにしたため、図13(ロ)に示すように、高速度路等の高速走行状態での制動時に、ペダル反力が大きくなり、ブレーキペダルフィーリングとしてしっかり感を出すことができる。
【0108】
(他の実施例)
以上、本発明のストロークシミュレータを第1実施例〜第5実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0109】
例えば、第1〜第5実施例では、アクチュエータとして、電気モータ12と減速機14と直線変換機構29により構成される例を示したが、可動部材を可動方向へ移動させると共に、可動部材からの逆入力に対して非逆性を持つアクチュエータであれば、実施例で示した構成のものに限定されない。
【0110】
第1〜第5実施例では、ペダル操作量、(ペダル操作量+ペダル速度)、(ペダル操作量+車速)に応じてアクチュエータの駆動を制御する例を示したが、車両状態検出手段としては、ペダル操作量検出手段、ペダル速度検出手段、車速検出手段以外の検出手段、例えば車両減速度検出手段等を用いても良く、さらに、例えば、(ペダル操作量+ペダル速度+車速)等、3つ以上の車両状態情報に応じてアクチュエータの駆動を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のストロークシミュレータが適用されたブレーキ操作部を示す全体システム図である。
【図2】第1実施例のストロークシミュレータを示す断面図である。
【図3】第1実施例のストロークシミュレータにおける他の形態例を示す断面図である。
【図4】第1実施例のストロークシミュレータにおける他の形態例を示す断面図である。
【図5】第1実施例のコントローラで行われるペダル反力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図6】第1実施例のストロークシミュレータにおけるアクチュエータ位置特性図及びペダル反力特性図である。
【図7】第2実施例のコントローラで行われるペダル反力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】第2実施例のストロークシミュレータにおけるアクチュエータ位置特性図及びペダル反力特性図である。
【図9】第3実施例のコントローラで行われるペダル反力制御処理の流れを示すフローチャートと第3実施例のストロークシミュレータにおけるペダル反力特性図である。
【図10】第3実施例のストロークシミュレータにおけるアクチュエータ位置特性図である。
【図11】第4実施例のコントローラで行われるペダル反力制御処理の流れを示すフローチャートと第3実施例のストロークシミュレータにおけるペダル反力特性図である。
【図12】第4実施例のストロークシミュレータにおけるアクチュエータ位置特性図である。
【図13】第5実施例のコントローラで行われるペダル反力制御処理の流れを示すフローチャートと第3実施例のストロークシミュレータにおけるペダル反力特性図である。
【図14】第5実施例のストロークシミュレータにおけるアクチュエータ位置特性図である。
【符号の説明】
1 ストロークシミュレータ
2 ブレーキ操作部
3 ブレーキペダル
4 回転軸
5 車体
6 支持部材
7 回転軸
8 クレビス
9 シリンダ部材
10 ペダル側開口部
11 ピストン
12 電気モータ
13 モータ軸
14 減速機
15 一次歯車
16 二次歯車
17 回転軸
18 モータ側開口部
19 雄ネジ
20 ボール
21 可動部材
22 切り欠き部
23 突起
24 バネ部材
25 スカート部
26 ストロークセンサ(ペダル位置検出手段)
27 車両速度センサ(車両速度検出手段)
28 コントローラ(制御手段)
29 直線変換機構
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of a stroke simulator that is applied to a brake system having a braking force generation device independent of a brake pedal, that is, a so-called brake-by-wire, and generates a reaction force according to the operation of the brake pedal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a stroke simulator, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-280872 is known.
[0003]
In this publication, it is possible to provide a stroke simulator that can be applied to a brake device that does not use hydraulic pressure, can give a driver a good feeling of operation, and can reduce a space combined with related equipment. It is directly connected to the brake pedal and gives the brake pedal a reaction force against its operation, does not require hydraulic pressure, can control the reaction force characteristics finely, and further operates the brake pedal. A technique for applying a reaction force to a brake pedal by an electric actuator capable of electrically detecting the amount is described.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional stroke simulator applies a reaction force to the brake pedal only by the electric actuator, there are problems as listed below.
(1) When operating the brake pedal, the maximum pressing force at the pedal end is 200 kgf and the maximum pressing speed at the pedal end is 400 mm / sec. An electric motor is required.
(2) When an operation to the brake pedal occurs, it is necessary to drive an electric motor with a large rated capacity, and in any case, the electric motor is driven to generate a reaction force. Become more.
(3) Since the pedal reaction force is generated only depending on the electric actuator, if a failure occurs in the control system of the electric actuator, the movement of the pedal and the pedal reaction force become unnatural, and the brake operation feeling is reduced. It will be damaged.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to reduce the size of the actuator and save power while having an adjustment function for obtaining a good brake pedal feeling. Another object of the present invention is to provide a stroke simulator that can ensure the minimum brake operability even if an actuator fails.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
  In a stroke simulator that is connected to a brake pedal and generates a reaction force according to the operation of the brake pedal,
  A piston member movable in response to movement of the brake pedal;
  A cylinder member that houses the piston member;
  A spring member housed in the cylinder member and having one end supported by a piston member;
  Supports the other end of the spring member and can slide in the direction of compression and tension of the spring memberAs the default position.A movable member arranged;
  In the direction of compressing the spring member or in the direction of pulling the spring memberThe movable memberMoveAnd an actuator having non-reversibility with respect to the reverse input from the movable member,
  Pedal position detecting means for detecting the pedal position of the brake pedal;
  Including the characteristic that the pedal reaction force decreases with increasing pedal position,To obtain the required stroke characteristics of pedal reaction forceFollowing the change in the pedal position detected by the pedal position detecting meansControl means for controlling the drive of the actuator;
  It is characterized by having.
[0008]
  Claim 2In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  The control means has a pedal position.In the case of the previous stroke areaThe actuator is not driven and the pedal position isIn the late stroke areaThe actuator is a means for driving the actuator in a direction to compress the spring member with respect to an increase in the pedal position.
[0009]
  Claim 3In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  The control means is means for driving the actuator in a direction in which the spring member is compressed after the actuator is once driven in the direction in which the spring member is pulled in response to an increase in pedal position.
[0011]
  Claim 4In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  Provided pedal speed detection means for detecting the pedal speed of the brake pedal,
  The control means includesDuring slow braking when the brake pedal is depressed slowlyThe actuator is a means for driving the actuator in the direction of compressing the spring member after the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member in response to an increase in the pedal position.
[0012]
  Claim 5In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  Provided pedal speed detection means for detecting the pedal speed of the brake pedal,
  The control means includesDuring sudden braking when the brake pedal is depressed quicklyThe actuator is a means for driving the actuator in a direction to compress the spring member with respect to an increase in the pedal position.
[0013]
  Claim 6In the invention described inClaim 4 or claim 5In the stroke simulator described in
  The spring member is set so as to obtain a characteristic that maximizes the pedal reaction force,
  The control means is means for driving the actuator in a direction of pulling the spring member with respect to an increase in pedal position, and increasing the pulling amount of the spring member as the pedal speed is slow.
[0015]
  Claim 7In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is provided;
  The control means includesWhen braking at low speedThe actuator is a means for driving the actuator in the direction of compressing the spring member after the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member in response to an increase in the pedal position.
[0016]
  Claim 8In the invention described inClaim 1In the stroke simulator described in
  Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is provided;
  The control means includesWhen braking at high speedThe actuator is a means for driving the actuator in a direction to compress the spring member with respect to an increase in the pedal position.
[0017]
Operation and effect of the invention
In the first aspect of the present invention, when the brake pedal is depressed, the piston member in the cylinder member strokes according to the movement of the brake pedal, and the piston member is movable by the stroke of the piston member. The spring member interposed between the members is compressed. On the other hand, when the movable member is driven by the actuator, the spring member interposed between the piston member and the movable member is compressed or expanded. That is, the pedal reaction force is applied by the spring member according to the operation amount to the brake pedal and the control amount of the movable member.
[0018]
For example, when a spring member having a spring constant k is compressed by driving the movable member, when the driver's operation amount is X and the compression amount is Xa, the pedal reaction force F generated by the stroke simulator is F = k (X + Xa), and the pedal reaction force is greater than when the movable member is fixed. On the contrary, when the spring member having the spring constant k is pulled by driving the movable member, when the driver's operation amount is X and the pull amount is Xb, the pedal reaction force F generated by the stroke simulator is F = k (X-Xb), and the pedal reaction force becomes smaller than when the movable member is fixed. As described above, the brake pedal feeling can be arbitrarily adjusted by controlling and driving the position of the movable member.
[0019]
Further, in the case of the conventional stroke simulator in which the brake pedal is directly driven by the electric actuator, the pedal reaction force is handled only by the motor, so that a very large motor is required. Since the force is handled by the spring member and the actuator, the output of the motor used as a component of the actuator is greatly reduced compared to the conventional one, and the movable member can be sufficiently driven by a small motor.
[0020]
  In addition, in the control means:Including the characteristic that the pedal reaction force decreases with increasing pedal position,To obtain the required stroke characteristics of pedal reaction forceFollowing the change in the pedal position detected by the pedal position detecting meansThe drive of the actuator is controlled. For example, as in the invention according to claim 2, when the pedal position is in the first stroke region, the actuator is not driven, and when the pedal position is in the second stroke region, the direction in which the spring member is compressed as the pedal position increases. Or the actuator is driven in the direction in which the spring member is once pulled and then the spring member is compressed in the direction in which the spring member is compressed. Driven.
[0021]
  in this way,Including the characteristic that the pedal reaction force decreases with increasing pedal position,To obtain the required stroke characteristics of pedal reaction forceFollowing the change in the pedal position detected by the pedal position detecting meansSince the drive of the actuator is controlled, not only the magnitude of the reaction force of the brake pedal but also the stroke characteristic of the pedal reaction force can be finely adjusted.
[0022]
  Claims 4 and 5In the above-described invention, in the control means, the driving of the actuator is controlled in accordance with the change in the pedal position detected by the pedal position detecting means and the pedal speed detected by the pedal speed detecting means. For example,Claim 4Like the invention described inDuring slow braking when the brake pedal is depressed slowlyIn response to an increase in the pedal position, the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member, and then the actuator is driven in the direction of compressing the spring member.Claim 5Like the invention described inDuring sudden braking when the brake pedal is depressed quicklyAs the pedal position increases, the actuator is driven in a direction to compress the spring member.
[0023]
In this way, the actuator drive is controlled according to changes in the detected pedal position and pedal speed, so when the brake pedal is depressed slowly, the reaction force is reduced and the brake pedal feels soft. On the other hand, when the brake pedal is depressed quickly, the reaction force is increased, and the stroke characteristic of the pedal reaction force is finely adjusted according to the pedal speed, such as giving a firm feeling as a brake pedal feeling. be able to.
[0024]
  Claim 6In the invention described in (2), the spring member is set in advance so as to obtain a characteristic that maximizes the pedal reaction force, and in the control means, the actuator is driven in the direction of pulling the spring member with respect to an increase in the pedal position. At the same time, the slower the pedal speed, the greater the amount by which the spring member is pulled.
[0025]
That is, when the pedal speed is high, the pedal reaction force is generated only by the spring member, and when the pedal speed is in the normal range, the pedal reaction force is generated by controlling only the pulling direction for reducing the reaction force by the spring member. It will be.
[0026]
Therefore, it is not necessary for the actuator to output the maximum torque at the maximum speed, and it is only necessary to output the maximum torque in the normal range of the pedal speed.
[0027]
  Claims 7 and 8In the above-described invention, the driving of the actuator is controlled in the control means in accordance with a change in the pedal position detected by the pedal position detecting means and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. For example,Claim 7Like the invention described inWhen braking at low speedIn response to an increase in the pedal position, the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member, and then the actuator is driven in the direction of compressing the spring member.Claim 8Like the invention described inWhen braking at high speedAs the pedal position increases, the actuator is driven in a direction to compress the spring member.
[0028]
As described above, since the actuator drive is controlled according to the detected pedal position and vehicle speed change, the reaction force is reduced and the brake pedal feels soft when braking at low speed. On the other hand, the stroke characteristics of the pedal reaction force can be finely adjusted according to the vehicle speed, such as increasing the reaction force and giving a firm feeling as a pedal feeling when braking in a high-speed running state. .
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, an embodiment for realizing a stroke simulator according to the present invention will be described in claim 1.And claim 2A first embodiment corresponding toClaim 3A second embodiment corresponding toClaims 4 and 5A third embodiment corresponding toClaim 6A fourth embodiment corresponding toClaims 7 and 8This will be described based on the fifth embodiment corresponding to the above.
[0030]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall view showing a brake operation unit 2 to which the stroke simulator 1 of the first embodiment is applied. In FIG. 1, 3 is a brake pedal, 4 is a rotating shaft, 5 is a vehicle body, 6 is a support member, 7 Is a rotating shaft, 8 is a clevis, 12 is an electric motor, 14 is a speed reducer, 26 is a stroke sensor (pedal position detecting means), 27 is a vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means), and 28 is a controller (control means). .
[0031]
The brake operation unit 2 includes a brake pedal 3 that is depressed by a driver, a rotating shaft 4 that is fixed to the brake pedal 3, a support member 6 that rotatably supports the rotating shaft 4 on a vehicle body 5, and the brake In order to connect the pedal 3 and the stroke simulator 1, a rotating shaft 7 provided on the brake pedal 3, a clevis 8 that converts a locus of the rotating shaft 7 when the pedal is operated into a linear motion, and a connection to the clevis 8 The stroke simulator 1 generates a reaction force against the pedal operation. The stroke simulator 1 receives the reaction force of the brake operation unit 2 by being fixed to the vehicle body 5. An electric motor 12 and a speed reducer 14 are provided on the vehicle body 5 side of the stroke simulator 1.
[0032]
A stroke sensor 26 is attached to the brake pedal 3 to detect the pedal position, and a vehicle speed sensor 27 is attached to the vehicle to detect the vehicle speed. A controller 28 that receives these sensor signals and controls and drives the electric motor 12 of the actuator is electrically disposed between the sensors 26 and 27 and the electric motor 12.
[0033]
The controller 28 is composed of an arithmetic processing unit such as a microcomputer, and calculates the pedal speed based on the signal of the stroke sensor 26, or drives and controls the electric motor 12 based on various signals and internally calculated signals. The pedal reaction force is generated. Such basic control arithmetic processing is performed in accordance with a predetermined logic in the controller 28. As the control mode, conventionally known feedback control, open control, or the like can be used.
[0034]
FIG. 2 is a sectional view showing the stroke simulator 1 of the first embodiment. In FIG. 2, 9 is a cylinder member, 10 is a pedal side opening, 11 is a piston, 12 is an electric motor, 13 is a motor shaft, and 14 is Reduction gear, 15 is a primary gear, 16 is a secondary gear, 17 is a rotating shaft, 18 is a motor side opening, 19 is a male screw, 20 is a ball, 21 is a movable member, 22 is a notch, 23 is a protrusion, Reference numeral 24 denotes a spring member, 25 denotes a skirt portion, and 29 denotes a linear conversion mechanism.
[0035]
The cylinder member 9 is a cylindrical member with both ends closed. A pedal side opening 10 through which the shaft portion of the piston member 11 is inserted is formed on the front side, and a rotary shaft 17 of the actuator is inserted on the back side. The motor side opening 18 is formed, and the piston member 11, the movable member 21, and the spring member 24 are accommodated therein.
[0036]
The piston member 11 is a member that is connected to the clevis 8 and is slidable in conjunction with the movement of the brake pedal 3. The shaft portion 11 a on the side connected to the clevis 8 is an opening on the pedal side of the cylinder member 9. The piston portion 11 b that protrudes from 10 and is accommodated in the cylinder member 9 is biased by a spring member 24.
[0037]
The spring member 24 is housed in the cylinder member 9, one spring end portion is supported by the piston portion 11 b of the piston member 11, and the other spring end portion is supported by the skirt portion 25 of the movable member 21. .
[0038]
The movable member 21 supports the other spring end of the spring member 24 and is arranged to be slidable in the compression and tension directions of the spring member 24 via the linear conversion mechanism 29 with respect to the rotating shaft 17. .
[0039]
The movable member 21 is moved in the movable direction by the electric motor 12, the speed reducer 14, and the linear conversion mechanism 29, and the rotational force from the electric motor 12 is transmitted, but against the reverse input from the movable member 21 by the spring member 24. Thus, an actuator having a non-invertibility with low transmission efficiency is configured.
[0040]
The speed reducer 14 includes a primary gear 15 provided on the motor shaft 13 of the electric motor 12 and a secondary gear 16 that meshes with the primary gear 15 and is provided on the rotary shaft 17. The rotating shaft 17 of the secondary gear 16 protrudes into the cylinder member 9 through the motor side opening 18 of the cylinder member 9.
[0041]
The linear conversion mechanism 29 includes a ball screw that screws the rotating shaft 17 and the movable member 21 and a stopper structure that restricts the rotation of the movable member 21. The ball screw includes a male screw 19 formed at the tip of the rotary shaft 17, a female screw formed on the movable member 21 disposed on the outer periphery of the male screw 19, and a space between the male screw 19 and the female screw. And a mounted ball 20. The stopper structure includes a notch portion 22 formed in the skirt portion 25 of the movable member 21 and a protrusion 23 that is fixed to the cylinder member 9 and fits into the notch portion 22.
[0042]
The example shown in FIG. 3 is an example in which the electric motor 12 is arranged on the pedal side with respect to the speed reducer 14, and the axial direction is shortened. In the example shown in FIG. This is an example in which the speed reducer 14 is arranged in a direction perpendicular to the direction and the form of the speed reducer 14 is changed to improve the attachment of the electric motor 12 to the vehicle body 5, and the stroke simulator 1 is exactly the same as the example shown in FIG. That is, the examples shown in FIGS. 2 to 4 differ only in the type of the speed reducer 14 and the arrangement of the electric motor 12, and any of them may be selected depending on the applicable vehicle type and the like.
[0043]
Next, the operation will be described.
[0044]
[Pedal reaction force characteristic control processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the pedal reaction force characteristic control process of the first embodiment executed by the controller 28. Each step will be described below.
[0045]
In step 50, the pedal operation amount P is read by the stroke sensor 26. In the next step 51, it is determined whether or not the pedal operation amount P exceeds the first set value P1 (threshold value for determining whether or not braking). If YES, the process proceeds to step 52. If NO, Return to step 50. In the next step 52, it is determined whether or not the pedal operation amount P exceeds the second set value P2 (threshold value for determining whether the motor is driven). If YES, the process proceeds to step 53. If NO, Return to step 50. In the next step 53, the motor command value X*(Actuator position for moving the movable member 21 in the compression direction) is X*= X1 (P) is calculated by a linear function formula. In the next step 54, the motor command value X*Is output to the electric motor 12.
[0046]
[Pedal reaction force characteristic control action]
When a depression operation is performed on the brake pedal 3, first, in a region where the pedal operation amount P is equal to or smaller than the second set value P2, the process of step 50 → step 51 → step 52 is repeated in the flowchart of FIG. The motor 12 remains non-driven, and the movable member 21 remains fixed at the initial setting position. Therefore, the piston member 11 in the cylinder member 9 strokes according to the movement of the brake pedal 3, and the spring member 24 interposed between the piston member 11 and the movable member 21 is caused by the stroke of the piston member 11. The pedal reaction force is applied by the spring member 24 in accordance with the pedal operation amount P.
[0047]
And in the area | region where the pedal operation amount P exceeds 2nd setting value P2, the process of step 50-> step 51-> step 52-> step 53-> step 54 is repeated in the flowchart of FIG. Driven according to the magnitude of P, the movable member 21 is slid in the direction of compressing the spring member 24 from the initial setting position. Therefore, a pedal reaction force is applied by the spring member 24 in accordance with the pedal operation amount P and the control amount of the movable member 21 in the compression direction.
[0048]
That is, the motor command value X*Actuator position X*When the pedal operation amount P is paraphrased as the pedal position P, as shown in FIG. 6 (a), until the pedal position P reaches P1, the actuator position X*If the spring member 24 is left in the initial position where neither compression nor tension is applied and the pedal position P exceeds P1, the actuator position X*Is moved in proportion to the pedal position P to the spring compression side.
[0049]
Therefore, as shown in FIG. 6B, until the pedal position P reaches P1, the pedal reaction force characteristic by the single spring is obtained. When the pedal position P exceeds P1, the pedal reaction force by the single spring is compressed by the actuator. It becomes the pedal reaction force characteristic that the pedal reaction force of the minute is added.
That is, when the spring member 24 having the spring constant k is compressed by driving the movable member 21, the pedal reaction force F generated by the stroke simulator 1 is given by the compression amount Xa when the pedal operation amount of the driver is P. F = k (P + Xa), and the pedal reaction force becomes larger than that in the non-control time in which the movable member 21 remains fixed.
[0050]
Next, the effect will be described.
[0051]
(1) The stroke simulator 1 that is connected to the brake pedal 3 and generates a reaction force in response to the operation of the brake pedal 3 is a piston member 11, a cylinder member 9, a spring member 24, a movable member 21, Since the electric motor 12, the speed reducer 14, the linear conversion mechanism 29, and the controller 28 that controls the driving of the electric motor 12 according to the sensor signal from the stroke sensor 26 are provided, a good brake pedal feeling is achieved. While having the adjustment function to be obtained, the electric motor 12 can be reduced in size and power can be saved, and even when the actuator system fails, the minimum brake operability can be ensured.
[0052]
That is, the position of the movable member 21 is controlled and driven such that when the spring member 24 is compressed by driving the movable member 21, the pedal reaction force increases, and conversely, when the spring member 24 is pulled, the pedal reaction force decreases. Thus, the brake pedal feeling can be arbitrarily adjusted.
[0053]
Further, in the case of the conventional stroke simulator in which the brake pedal is directly driven by the electric actuator, the pedal reaction force is handled only by the motor, so that a very large motor is required, whereas the pedal reaction force is generated by the spring member 24 and the movable member. Since the actuator 21 moves the actuator 21, the output of the electric motor 12 used as a component of the actuator is greatly reduced as compared with the prior art, and the movable member 21 can be sufficiently driven by the small electric motor 12.
[0054]
In addition, since the small electric motor 12 is driven, even when the brake operation is always performed, power can be saved. In addition, as in the first embodiment, the movable member 21 is kept fixed in the first stroke region of the brake pedal 3, and the movable member 21 is driven and controlled by the actuator only in the second stroke region of the brake pedal 3. Thus, when a brake operation is performed, it is possible to save power compared to a conventional stroke simulator that always needs to drive the electric actuator.
[0055]
Further, even if it is assumed that the movable member 21 is fixed due to the failure of the actuator, the pedal effort from the brake pedal 3 is received by the movable member 21 via the spring member 24 due to the irreversibility of the actuator. That is, at least the pedal reaction force characteristic of the spring member 24 can be ensured in the brake operation after the actuator failure.
[0056]
(2) Since the drive of the electric motor 12 is controlled according to the change in the pedal operation amount P detected by the stroke sensor 26, not only the magnitude of the reaction force of the brake pedal 3, but also the stroke characteristics of the pedal reaction force Can be finely adjusted according to the required performance.
[0057]
(3) When the pedal operation amount P is equal to or less than the second set value P2, the spring member is increased with respect to the increase in the pedal operation amount P when the pedal operation amount P exceeds the second set value P2 without driving the electric motor 12. Since the electric motor 12 is driven in the direction of compressing 24, as shown in FIG. 6 (b), the increase rate of the pedal reaction force is small with respect to the depression operation amount in the first stroke region of the brake pedal 3, and the brake In the latter stroke region of the pedal 3, it is possible to obtain a pedal reaction force characteristic in which the increase rate of the pedal reaction force with respect to the depression operation amount is large.
[0058]
(Second embodiment)
2nd Example is an example which performs drive control of the electric motor 12 which makes a pedal feeling softer further than 1st Example in the first stroke area of the brake pedal 3 with little depression amount.
[0059]
Since the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 4), illustration and description thereof are omitted.
[0060]
Next, the operation will be described.
[0061]
[Pedal reaction force characteristic control processing]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the pedal reaction force characteristic control process of the second embodiment executed by the controller 28. Each step will be described below.
[0062]
In step 70, the pedal operation amount P is read by the stroke sensor 26. In the next step 71, it is determined whether or not the pedal operation amount P exceeds the first set value P1 (threshold value for determining whether or not braking). If YES, the process proceeds to step 72. If NO, Return to step 70. In the next step 72, the motor command value X*(Actuator position for moving the movable member 21 in the compressing or pulling direction) is X*= Calculated by an equation based on a quadratic function of X2 (P). In the next step 73, the motor command value X*Is output to the electric motor 12.
[0063]
[Pedal reaction force characteristic control action]
When the stepping operation is performed on the brake pedal 3, the processing of Step 70 → Step 71 → Step 72 → Step 73 is repeated in the flowchart of FIG. 7, and the electric motor 12 is driven according to the magnitude of the pedal operation amount P. Is done.
[0064]
That is, the motor command value X*Actuator position X*When the pedal operation amount P is paraphrased as the pedal position P, as shown in FIG. 8 (a), until the pedal position P reaches P3, the actuator position X*When the pedal position P exceeds P3, the actuator position X*Is controlled so as to move in a quadratic function relationship with the pedal position P, such that is the spring compression side.
[0065]
Therefore, as shown in FIG. 8 (b), until the pedal position P reaches P3, the pedal reaction force obtained by subtracting the pedal reaction force of the actuator from the pedal reaction force by a single spring is obtained, and the pedal position P exceeds P3. Then, the pedal reaction force characteristic is obtained by adding the pedal reaction force of the compression by the actuator to the pedal reaction force of the spring alone.
That is, when the spring member 24 having the spring constant k is pulled by driving the movable member 21, when the driver's pedal operation amount is P, and the pull amount is Xb, the pedal reaction force F generated by the stroke simulator 1 is F = k (P−Xb), and the pedal reaction force becomes smaller than that in the non-control time in which the movable member 21 is kept in a fixed state.
[0066]
Next, the effect will be described.
[0067]
In the stroke simulator 1 of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0068]
(4) Since the electric motor 12 is once driven in the direction in which the spring member 24 is pulled in response to the increase in the pedal operation amount P, the electric motor 12 is driven in the direction in which the spring member 24 is compressed. ), The pedal reaction force is kept small with respect to the depression operation amount in the first stroke region of the brake pedal 3, and the rate of increase in the pedal reaction force gradually increases with respect to the depression operation amount in the second stroke region of the brake pedal 3. Increased pedal reaction force characteristics can be obtained.
[0069]
(Third embodiment)
The third embodiment is an example in which drive control of the electric motor 12 is performed in accordance with changes in the pedal operation amount P and the pedal speed ΔP.
[0070]
Since the configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 4), illustration and description thereof are omitted.
[0071]
Next, the operation will be described.
[0072]
[Pedal reaction force characteristic control processing]
FIG. 9A is a flowchart showing the flow of the pedal reaction force characteristic control process of the third embodiment executed by the controller 28, and each step will be described below.
[0073]
In step 90, the pedal operation amount P is read by the stroke sensor 26. In the next step 91, the pedal speed ΔP is calculated by calculation (differential calculation) of the time change amount of the read pedal operation amount P. In the next step 92, the actuator position map shown in FIG. 10 is read. In the next step 93, the motor command value X*(Actuator position for moving the movable member 21 in the compressing or pulling direction) is X*= X3 (P, ΔP) is calculated by an expression representing an actuator position map. In the next step 94, the motor command value X*Is output to the electric motor 12.
[0074]
[Pedal reaction force characteristic control action]
When the depression operation is performed on the brake pedal 3, the process of step 90 → step 91 → step 92 → step 93 → step 94 is repeated in the flowchart of FIG. It is driven according to the magnitude of the pedal speed ΔP.
[0075]
That is, the motor command value X*Actuator position X*In other words, as shown in FIG. 10, in the region where the pedal operation amount P is small and the pedal speed ΔP is slow, the actuator position X*When the pedal operation amount P is larger than that, the higher the pedal speed ΔP, the higher the actuator position X*The actuator position X with the pedal operation amount P and the pedal speed ΔP as parameters.*Control to determine is performed.
[0076]
Therefore, as shown in FIG. 9 (b), when the pedal speed is slow, that is, at the time of so-called gentle braking, for example, until the pedal operation amount P reaches P4, the pedal reaction force by a single spring is applied to the pedal of the tension by the actuator. When the pedal operation amount P exceeds P4, the pedal reaction force characteristic is obtained by adding the pedal reaction force corresponding to the compression by the actuator to the pedal reaction force by a single spring. When the pedal speed is high, that is, during so-called sudden braking, the pedal reaction force characteristic is obtained by adding the pedal reaction force of the compression by the actuator to the pedal reaction force of the single spring regardless of the pedal operation amount P.
[0077]
Next, the effect will be described.
[0078]
In the stroke simulator 1 of the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0079]
(5) Since the drive of the electric motor 12 is controlled according to the change in the pedal operation amount P detected by the stroke sensor 26 and the calculated pedal speed ΔP, the pedal reaction is changed according to the change in the pedal speed ΔP. The stroke characteristics of force can be finely adjusted.
[0080]
(6) When the pedal speed ΔP is slow, the electric motor 12 is once driven in the direction in which the spring member 24 is pulled in response to the increase in the pedal operation amount P, and then the electric motor 12 is driven in the direction in which the spring member 24 is compressed. Therefore, as shown in FIG. 9 (b), the pedal reaction force can be suppressed to a small level and a soft feeling can be provided as a brake pedal feeling during slow braking in which the brake pedal 3 is slowly depressed.
[0081]
(7) When the pedal speed ΔP is high, the electric motor 12 is driven in the direction in which the spring member 24 is compressed with respect to the increase in the pedal operation amount P. Therefore, as shown in FIG. At the time of sudden braking when 3 is stepped on quickly, the pedal reaction force becomes large, and it is possible to give a firm feeling as a brake pedal feeling.
[0082]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the spring member 24 is set in advance so as to obtain a characteristic that maximizes the pedal reaction force. In the controller 28, the spring member 24 is pulled in the direction in which the pedal operation amount P increases. In this example, drive control of the electric motor 12 is performed, and the drive control of the electric motor 12 is performed such that the amount by which the spring member 24 is pulled is increased as the pedal speed ΔP is slower.
[0083]
Since the configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 4), illustration and description thereof are omitted.
[0084]
Next, the operation will be described.
[0085]
[Pedal reaction force characteristic control processing]
FIG. 11A is a flowchart showing the flow of the pedal reaction force characteristic control process of the fourth embodiment executed by the controller 28. Each step will be described below.
[0086]
In step 110, the pedal operation amount P is read by the stroke sensor 26. In the next step 111, the pedal speed ΔP is calculated by calculation (differential calculation) of the time change amount of the read pedal operation amount P. In the next step 112, the actuator position map shown in FIG. 12 is read. In the next step 113, the motor command value X*(Actuator position for moving the movable member 21 in the pulling direction) is X*= X5 (P, ΔP) is calculated by an expression representing an actuator position map. In the next step 114, the motor command value X*Is output to the electric motor 12.
[0087]
[Pedal reaction force characteristic control action]
When the depression operation is performed on the brake pedal 3, the process of step 110 → step 111 → step 112 → step 113 → step 114 is repeated in the flowchart of FIG. It is driven according to the magnitude of the pedal speed ΔP.
[0088]
That is, the motor command value X*Actuator position X*In other words, as shown in FIG. 12, the actuator position X increases as the pedal operation amount P increases.*Is set to the spring tension side, and the pedal operation amount P and the pedal speed ΔP are used as parameters to increase the actuator position X so that the slower the pedal speed ΔP, the more the pulling amount of the spring member 24 increases.*Control to determine is performed.
[0089]
Therefore, as shown in FIG. 11 (b), when the pedal speed is slow, that is, at the time of so-called slow braking, the higher the pedal reaction amount by the spring alone, the larger the pedal operation amount P, the larger the pulling amount by the actuator (compared to the sudden braking). Pedal reaction force characteristics with reduced pedal reaction force due to large pulling amount). When the pedal speed is high, so-called sudden braking, the pedal reaction force due to a large pulling amount by the actuator (a smaller pulling amount compared with the gentle braking) is increased as the pedal operation amount P increases from a high pedal reaction force due to a single spring. Reduced pedal reaction force characteristics.
[0090]
Next, the effect will be described.
[0091]
In the stroke simulator 1 of the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0092]
(8) The spring member 24 is set in advance so as to obtain a characteristic that maximizes the pedal reaction force. In the controller 28, the electric motor 12 is pulled in the direction in which the spring member 24 is pulled with respect to an increase in the pedal operation amount P. As the pedal speed ΔP is slower, the drive control of the electric motor 12 that increases the pulling amount of the spring member 24 is performed, so that the electric motor 12 used as an actuator can be greatly reduced in size. Can do.
[0093]
That is, when the pedal speed ΔP is high, the pedal reaction force is generated only by the spring member 24, and when the pedal speed ΔP is in the normal range, the control is performed only in the pulling direction for reducing the reaction force by the spring member 24. This is because the pedal reaction force is generated, and the electric motor 12 used as the actuator does not need to output the maximum torque at the maximum speed, and it is only necessary to output the maximum torque in the normal range of the pedal speed ΔP.
[0094]
Incidentally, in the conventional case where the brake pedal is directly driven by an electric actuator, the necessary motor specifications are as follows.
For example, in a brake pedal with a maximum pedaling force = 200kgf and a pedal maximum speed = 400mm / sec, if a linear actuator is installed at a lever ratio of 1/4, the maximum thrust of the linear actuator = 200 x 4 = 800kgf, maximum speed = 400/4 = 100mm / sec. If the direct acting actuator has a lead of 4.0 mm, the maximum torque of the motor is 800 kgf × 4 mm / 3.14 = 1.02 kgfm, and the maximum rotation speed = 100 mm / sec × 3.14 / 4 mm × 60 sec / min = 4710 rpm. Therefore, the motor output requires a very large motor of 1.02 kgf × 4710 rpm × 1.02374 = 4.8 kW.
On the other hand, according to the stroke simulator 1 of the fourth embodiment, when the maximum pedaling force is 200 kgf and the pedal speed in the pedal normal range is about 40 mm / sec, the rotation speed of the motor is 471 rpm and the motor output is 0.4 by the same calculation. Reduced to kW.
[0095]
(5th Example)
The fifth embodiment is an example in which drive control of the electric motor 12 is performed in accordance with changes in the pedal operation amount P and the vehicle speed V.
[0096]
Since the configuration of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 4), illustration and description thereof are omitted.
[0097]
Next, the operation will be described.
[0098]
[Pedal reaction force characteristic control processing]
FIG. 13A is a flowchart showing the flow of the pedal reaction force characteristic control process of the fifth embodiment executed by the controller 28, and each step will be described below.
[0099]
In step 130, the pedal operation amount P is read by the stroke sensor 26. In the next step 131, the vehicle speed V is read by the vehicle speed sensor 27. In the next step 132, the actuator position map shown in FIG. 14 is read. In the next step 133, the motor command value X*(Actuator position for moving the movable member 21 in the compressing or pulling direction) is X*= Calculated by an expression representing an actuator position map of X4 (P, V). In the next step 134, the motor command value X*Is output to the electric motor 12.
[0100]
[Pedal reaction force characteristic control action]
When the depression operation is performed on the brake pedal 3, the process of step 130 → step 131 → step 132 → step 133 → step 134 is repeated in the flowchart of FIG. It is driven according to the magnitude of the vehicle speed V.
[0101]
That is, the motor command value X*Actuator position X*In other words, as shown in FIG. 14, in the region where the pedal operation amount P is small and the vehicle speed V is low, the actuator position X*Is the spring tension side, and when the pedal operation amount P is larger than that, the higher the vehicle speed V, the more the actuator position X*The actuator position X with the pedal operation amount P and the vehicle speed V as parameters.*Control to determine is performed.
[0102]
Therefore, as shown in FIG. 13B, when the vehicle speed V is slow, that is, when braking in a so-called low speed running state, for example, until the pedal operation amount P reaches P5, the pedal reaction force by a single spring is affected by the actuator. When the pedal operation amount P exceeds P5, the pedal reaction force is obtained by adding the pedal reaction force of the compression by the actuator to the pedal reaction force of the spring alone. When the vehicle speed V is high, that is, at the time of braking in a so-called high speed running state, the pedal reaction force characteristic is obtained by adding the pedal reaction force of the compression by the actuator to the pedal reaction force of the single spring regardless of the pedal operation amount P.
[0103]
Next, the effect will be described.
[0104]
In the stroke simulator 1 of the fifth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment.
[0105]
(9) Since the drive of the electric motor 12 is controlled in accordance with the change in the pedal operation amount P detected by the stroke sensor 26 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 27, the pedal is controlled in accordance with the change in the vehicle speed V. The stroke characteristics of the reaction force can be finely adjusted.
[0106]
(10) When the vehicle speed V is low, the electric motor 12 is once driven in the direction in which the spring member 24 is pulled in response to the increase in the pedal operation amount P, and then the electric motor 12 is driven in the direction in which the spring member 24 is compressed. Therefore, as shown in FIG. 13 (b), the pedal reaction force can be kept small during braking in a low-speed traveling state such as an urban area, and a soft feeling can be obtained as a brake pedal feeling.
[0107]
(11) When the vehicle speed V is high, the electric motor 12 is driven in the direction in which the spring member 24 is compressed with respect to the increase in the pedal operation amount P. Therefore, as shown in FIG. When braking in a high-speed running state, the pedal reaction force becomes large, and it is possible to give a firm feeling as a brake pedal feeling.
[0108]
(Other examples)
As mentioned above, although the stroke simulator of this invention has been demonstrated based on 1st Example-5th Example, about a concrete structure, it is not restricted to these Examples, Each claim of a claim Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention.
[0109]
For example, in the first to fifth embodiments, an example in which the actuator is configured by the electric motor 12, the speed reducer 14, and the linear conversion mechanism 29 is shown as the actuator, but the movable member is moved in the movable direction, The actuator is not limited to the one shown in the embodiment as long as the actuator has non-reciprocity with respect to the reverse input.
[0110]
In the first to fifth embodiments, the example in which the driving of the actuator is controlled according to the pedal operation amount, (pedal operation amount + pedal speed), and (pedal operation amount + vehicle speed) is shown. Detection means other than pedal operation amount detection means, pedal speed detection means, vehicle speed detection means, for example, vehicle deceleration detection means, etc. may be used, and for example, (pedal operation amount + pedal speed + vehicle speed), etc. You may make it control the drive of an actuator according to one or more vehicle state information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a brake operation unit to which a stroke simulator of a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a sectional view showing a stroke simulator of the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the stroke simulator of the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the stroke simulator of the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of a pedal reaction force control process performed by the controller of the first embodiment.
FIG. 6 is an actuator position characteristic diagram and a pedal reaction force characteristic diagram in the stroke simulator of the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of a pedal reaction force control process performed by the controller of the second embodiment.
FIG. 8 is an actuator position characteristic diagram and a pedal reaction force characteristic diagram in the stroke simulator of the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of a pedal reaction force control process performed by the controller of the third embodiment and a pedal reaction force characteristic diagram in the stroke simulator of the third embodiment.
FIG. 10 is an actuator position characteristic diagram in the stroke simulator of the third embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of a pedal reaction force control process performed by the controller of the fourth embodiment and a pedal reaction force characteristic diagram in the stroke simulator of the third embodiment.
FIG. 12 is an actuator position characteristic diagram in the stroke simulator of the fourth embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of a pedal reaction force control process performed by the controller of the fifth embodiment and a pedal reaction force characteristic diagram in the stroke simulator of the third embodiment.
FIG. 14 is an actuator position characteristic diagram in the stroke simulator of the fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Stroke simulator
2 Brake operation section
3 Brake pedal
4 Rotating shaft
5 Body
6 Support members
7 Rotating shaft
8 Clevis
9 Cylinder member
10 Pedal side opening
11 Piston
12 Electric motor
13 Motor shaft
14 Reducer
15 Primary gear
16 Secondary gear
17 Rotating shaft
18 Motor side opening
19 Male thread
20 balls
21 Movable members
22 Notch
23 Protrusions
24 Spring member
25 Skirt
26 Stroke sensor (pedal position detection means)
27 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
28 controller (control means)
29 Linear conversion mechanism

Claims (8)

ブレーキペダルに連結されていて、前記ブレーキペダルの操作に応じて反力を発生させるストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルの移動に応じて可動するピストン部材と、
このピストン部材を収納するシリンダ部材と、
前記シリンダ部材の中に収納され、一方の端部がピストン部材に支持されるバネ部材と、
前記バネ部材の他方の端部を支持し、且つ、バネ部材の圧縮及び引っ張り方向に摺動可能な位置を初期設定位置として配置された可動部材と、
前記バネ部材を圧縮する方向または前記バネ部材を引っ張る方向へ前記可動部材を移動させると共に、可動部材からの逆入力に対して非逆性を持つアクチュエータと、
前記ブレーキペダルのペダル位置を検出するペダル位置検出手段と、
ペダル位置の増加に対しペダル反力が減少する特性を含み、ペダル反力の要求ストローク特性を得るように、前記ペダル位置検出手段により検出されるペダル位置の変化に追従して前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするストロークシミュレータ。
In a stroke simulator that is connected to a brake pedal and generates a reaction force according to the operation of the brake pedal,
A piston member movable in response to movement of the brake pedal;
A cylinder member that houses the piston member;
A spring member housed in the cylinder member and having one end supported by a piston member;
A movable member that supports the other end of the spring member and is arranged with a position where the spring member can slide in the compression and tension directions as an initial setting position ;
Said movable member in a direction to pull the direction or the spring member to compress the spring member causes the move, an actuator having a non-inverting with respect to reverse input from the movable member,
Pedal position detecting means for detecting the pedal position of the brake pedal;
The actuator is driven following the change in the pedal position detected by the pedal position detecting means so as to obtain the required stroke characteristic of the pedal reaction force, including the characteristic that the pedal reaction force decreases with respect to the increase in the pedal position. Control means for controlling;
A stroke simulator characterized by comprising:
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記制御手段は、ペダル位置が前期ストローク域の場合、前記アクチュエータを駆動せず、ペダル位置が後期ストローク域になると、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
The control means does not drive the actuator when the pedal position is in the first stroke area, and drives the actuator in a direction to compress the spring member with respect to an increase in the pedal position when the pedal position is in the second stroke area. The stroke simulator characterized by being.
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記制御手段は、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
The control means is means for driving the actuator in a direction in which the spring member is compressed after the actuator is once driven in the direction in which the spring member is pulled in response to an increase in pedal position.
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルのペダル速度を検出するペダル速度検出手段を設け、
前記制御手段は、ブレーキペダルがゆっくり踏まれる緩制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
Provided pedal speed detection means for detecting the pedal speed of the brake pedal,
The control means is means for driving the actuator in a direction in which the spring member is compressed after the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member in response to an increase in the pedal position when the brake pedal is slowly depressed. A stroke simulator characterized by being.
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記ブレーキペダルのペダル速度を検出するペダル速度検出手段を設け、
前記制御手段は、ブレーキペダルが速く踏み込まれる急制動時、ペダル速度が速い場合、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
Provided pedal speed detection means for detecting the pedal speed of the brake pedal,
The control means is a means for driving the actuator in a direction to compress the spring member in response to an increase in the pedal position when the pedal speed is high during sudden braking in which the brake pedal is depressed quickly. .
請求項4または請求項5に記載のストロークシミュレータにおいて、
前記バネ部材を、ペダル反力が最大となる特性が得られるように設定し、
前記制御手段は、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を引っ張る方向にアクチュエータを駆動すると共に、ペダル速度が遅いほど、前記バネ部材を引っ張る量を増加させる手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
In the stroke simulator according to claim 4 or 5,
The spring member is set so as to obtain a characteristic that maximizes the pedal reaction force,
The control means is a means for driving the actuator in a direction of pulling the spring member with respect to an increase in pedal position, and increasing the amount of pulling the spring member as the pedal speed is slow. .
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
車両速度を検出する車両速度検出手段を設け、
前記制御手段は、低速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、一旦前記バネ部材を引っ張る方向へアクチュエータを駆動した後、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is provided;
The control means is means for driving the actuator in a direction in which the spring member is compressed after the actuator is once driven in the direction of pulling the spring member in response to an increase in the pedal position during braking in a low-speed traveling state. Stroke simulator characterized by
請求項1に記載のストロークシミュレータにおいて、
車両速度を検出する車両速度検出手段を設け、
前記制御手段は、高速走行状態での制動時、ペダル位置の増加に対し、前記バネ部材を圧縮する方向にアクチュエータを駆動する手段であることを特徴とするストロークシミュレータ。
The stroke simulator according to claim 1,
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is provided;
The stroke simulator according to claim 1, wherein the control means is means for driving the actuator in a direction in which the spring member is compressed with respect to an increase in pedal position during braking in a high-speed running state.
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