CN101519064B - 制动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够实现提高制动感的制动装置。设置于后侧的电动制动器(5)在踏下制动踏板(6)时，在设置于前侧的液压制动器(4)达到产生制动力的行程(h2)之前的行程(h1)的阶段，开始产生制动力。在根据前侧的液压设定后侧的制动力且只能由液压的响应进行制动控制的现有技术中，当通过无效行程区域、和产生与踏板行程相适应的制动力的制动区域的边界时，即相对于踏板行程制动力上升的比例(刚性感)不连续，导致驾驶者感到不适感，变成使制动感恶化的原因，相对于此，由于后侧比前侧先行产生制动力，因此，能够使刚性感的变化平滑，由此，能够实现提高制动感。
Description
技术区域
本发明涉及一种用于车辆制动的制动装置。
背景技术
专利文献1中记载有相对于车辆的左右前轮(前侧)使用液压、相对于左右后轮(后侧)使用电动力产生制动力的制动装置。
专利文献1：日本特开7-165054号公报
但是，上述现有技术中，根据前侧的液压设定后侧的制动力，因此，只能用液压系统的响应性进行制动控制。因此，为了扩大前侧的制动块间隙防止拖曳时，操作开始后的无效操作量增大，不能够确保响应性，不能够实现提高制动感。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够实现提高制动感的制动装置。
本发明提供一种制动装置，其具有前制动机构，其通过利用制动操作件的操作在主缸产生的液压，使制动块向旋转的圆盘转子按压而进行制动动作；后制动机构，其根据所述制动操作件的操作、利用在所述主缸产生的液压以外的动力而产生制动力，其特征在于，在所述制动操作件操作时，在所述前制动机构产生制动力之前，所述后制动机构产生所述制动力。
根据本发明，能够实现提高制动感。
附图说明
图1是大致表示本发明一实施方式的制动装置与搭载该制动装置的车辆的平面图；
图2是大致表示图1的主ECU的运算、处理内容的控制方块图；
图3是表示图1的制动装置和现有技术各自的前轮及后轮的制动力分配对比的图；
图4表示图3的左下侧的区域(制动力小的区域)的图1的制动装置和现有技术各自的踏板行程及制动力的关系，图4(a)是表示其踏板行程/制动力特性的图，图4(b)是以表格形式表示图4(a)所示的区间A～E的内容的图；
图5是大致表示使用电动机的再生机构作为后制动器的制动装置与搭载该制动装置的车辆的平面图；
图6是大致表示作为变形例的主ECU运算、处理内容的控制方块图；
图7是大致表示作为其它的变形例的主ECU的演算、处理内容的控制方块图。
附图标记说明
2制动装置、4液压制动器(前制动机构)、5电动制动器(后制动机构)、6制动踏板(制动操作件)、7主缸、13圆盘转子、17液压钳、26电动钳、37踏板行程传感器(操作检测装置)
具体实施方式
下面，基于图1～图4对本发明一实施方式的制动装置进行说明。
图1是大致表示本发明一实施方式的制动装置与搭载该制动装置的车辆的平面图。图2是大致表示图1的主ECU的运算、处理内容的控制方块图。图3是表示图1的制动装置和现有技术各自的前轮及后轮的制动力分配对比的图。图4表示图3的左下侧的区域(制动力小的区域)的图1的制动装置和现有技术各自的踏板行程及制动力的关系，图4(a)是表示该踏板行程/制动力特性的图，图4(b)是以表格形式表示图4(a)所示的区间A～E的内容的图。
在图1中，搭载于汽车(车辆)1的制动装置2具备：与左右前轮3F、3F相对应设置(即设置于前(Fr.)侧)的液压制动器4(前制动机构)、与左右后轮3R、3R相对应设置(即设置于后(Rr.)侧)的电动制动器5(后制动机构)、根据制动踏板6(制动操作件)的踏下(操作)进行动作而产生油压(液压)的主缸7。输入杆8及增压器9介于制动踏板6与主缸7之间，将作用于制动踏板6的踏力(操作力)增大传递给主缸7。在此，本实施方式中，作为制动操作件以制动踏板6为例进行说明，但取而代之也可以使用两轮车等上使用的制动杆、或按钮开关及操纵杆等用户接口。
包含未图示的VDC(Vehicles Dynamic Control车辆动态控制系统)泵等并发挥VDC功能的液压单元(以下也称为HU(Hydraulic Unit))介于主缸7与液压制动器4之间，主缸7产生的液压通过HU10向液压制动器供给，产生对前轮3F的制动力。
液压制动器4具备：夹持安装于车轴11(参照图5)的圆盘转子13并在其两侧配置的一对制动块14、15；将一对制动块14、15向圆盘转子13的两面按压而产生制动力的液压钳17。下面，将制动块14、15分别适当地称为内制动块14、外制动块15。液压钳17大致由与内制动块14对置的汽缸部18、和自汽缸部18跨越圆盘转子13向相反侧延伸的爪部19构成。另外，在一对制动块14、15上分别设置有使制动块14、15向自圆盘子转子13离开的方向施力的复位弹簧(未图示)，利用该复位弹簧(未图示)，在圆盘转子13和制动块14、15之间产生制动块间隙。
在踏下制动踏板6(将制动踏板6的踏下开始时的行程称作行程h0。也可以将行程h0称为适当行程0)，其行程前进，在主缸7产生液压，行程值例如图4中虚线所示当达到行程h2的阶段，液压制动器4产生制动力。这样，即使制动踏板6被踏下，液压制动器4也不会马上产生制动力，制动力的产生是在制动踏板6例如超过图4所示的区间A(行程h0～h1)及区间B(行程h1～h2)进行前进后进行的。即，液压制动器4在图4所示的区间A及区间B为无效行程。此外，上述现有技术的电动钳也和液压制动器4相同，在区间A及区间B为无效行程。
在汽缸部18形成有在内制动块14侧形成开口部且另一端由底壁(汽缸底壁、符号省略)封闭的有底的汽缸20。经由活塞密封件(符号省略)将活塞(未图示)可滑动地内装于汽缸20内。活塞和汽缸底壁(符号省略)之间作为未图示的液压室被划分。主缸7经由液压单元与该液压室连接，在接受液压单元10的VDC功能的状态下自主缸7供给液压。
驱动器(以下，称为HU驱动器)22和控制HU驱动器22的ECU(以下，称为液压单元ECU)23设置为一体，该HU驱动器22附带于液压单元10、用于驱动包含VDC泵的未图示的VDC机构(VDC功能发挥部)。
设置于后侧的电动制动器5与设置于前侧的液压制动器4相比，主要的不同点在于具备以下的(i)～(iv)所示的事项。
(i)替代液压钳17，设有具备电动机25的电动钳26(以下，也适当地称为EFC(电子操纵钳))，对于制动力的产生(由制动块14、15对圆盘转子13的夹持)，与液压制动器4利用在主缸产生的油压(液压)进行的相比，是利用电动机25的动力进行的。
(ii)设有接受来自主ECU27(后述)的指令信号(目标推力)的输入并驱动电动机25的电动机驱动器31。
(iii)具备进行未图示的行程传感器(以下，称为电动机行程传感器)30的控制等的ECU(以下，称为电动制动器ECU)28，其中，该行程传感器(以下，称为电动机行程传感器)30检测电动机25的行程位置。
(iv)在电动制动器5的电动块26上设定的圆盘转子13与制动块14、15的间隙(以下，称为制动块间隙)可设定为任意的值，但是，通常是基于来自主ECU27的指令，调节至与行驶状态相对应的间隙。本实施方式中，当通常的行驶时，在后侧的电动钳26设定的制动块间隙、比在前侧的液压制动器4的液压钳17设定的制动块间隙小。换言之，在液压制动器4的液压钳17设定的制动块间隙被设定为、比在电动制动器5的电动钳26设定的制动块间隙大。
在左右前轮3F、3F及左右后轮3R、3R的各自的附近设有车轮速传感器33。车轮速传感器33与车轮连动，大致由在外周部以等间隔形成槽的反射用圆板34、和相对于反射用圆板进行光的接收、发送并检测车轮速度的检测部35构成。
设有与输入杆8相对应并检测制动踏板6的踏下量的行程传感器(以下，为方便称为踏板行程传感器)37(操作检测装置)。在将主缸7和液压单元10连通的配管(符号省略)设有分别检测向左前轮3F的液压制动器4及右前轮3F的液压制动器4供给的液压的液压传感器38。在力传递路径上，踏板行程传感器37设于液压制动器4及增压器9的前段。因此，踏板行程传感器37在液压制动器4产生制动力之前，与制动踏板6的踏下连动，并将表示制动踏板6进行踏下的检测信号(以下，为方便也称为踏板踏下信号)输入到主ECU27。
主ECU27与液压传感器38及踏板行程传感器37连接，接受来自各传感器(液压传感器38及踏板行程传感器37)的信号输入，并根据预先设定的控制程序进行运算，产生对电动制动器5的指令信号(目标推力信号)等。
主ECU27、液压单元ECU23(HU驱动器22)及左右后轮3R、3R的电动制动器ECU28、28经由CAN(Controller Area Network)40连接，它们之间相互进行信号授受。
如图2所示，主ECU27具备：液压对象用、行程值对象用死区处理部41a、41b；液压对象用、行程值用对象过滤部42a、42b；液压P/制动力F变换部(以下，称为P/F变换部。)43a；行程S/制动力F变换部(以下，称为S/F变换部。)43b；加权调节部44；加法部45；增益调节部46、车速感应增益调节部47、控制制动指令接收部49、控制制动动作部50、及目标推力信号输出部51。在此，控制制动是指ABS(Antilock Brake System)、VDC(VehicleDynamics Control)、ACC(Adaptive Cruise Control)等控制功能。
液压对象用死区处理部41a将液压传感器38的检测信号与预先设定的死区区域相比较，在其值为包含在死区区域内的检测信号，将其值设为零，在其值为死区区域外的检测信号，其值直接经由液压对象用对象过滤部42a输入P/F变换部43a。
行程值对象用死区处理部41b将踏板行程传感器37的检测信号与预先设定的死区区域相比较，在其值为包含在死区区域内的检测信号，将其值设为零，在其值为死区区域外的检测信号，其值直接经由行程值用对象过滤部42b输入S/F变换部43b。
P/F变换部43a将接受了输入的信号P变换为表示制动力F的信号(制动力信号)。S/F变换部43b将接受了输入的信号S变换为表示制动力F的信号(制动力信号)。这时，利用加权调节部44，对P/F变换部43a及S/F变换部43b变换得到的信号(制动力信号)进行预先设定的常数的积算处理等，并实施加权处理，分别输入到加法部45。
加法部45对接受自P/F变换部43a及S/F变换部43b分别输入的制动信号进行加法运算，将其加法数据经由增益调节部46向车速感应增益调节部47输入。
车速感应增益调节部47参照车轮速传感器33的检测信号，对经由增益调节部46接受了输入的信号进行增益调节，而得到车速感应增益信号，并将此信号输入到控制制动动作部50。控制制动动作部50参照来自控制制动指令接收部49的信号，对车速感应增益信号产生控制制动动作对应信号，并将该信号输入到目标推力信号输出部51。
目标推力信号输出部51从接受了输入的控制制动动作对应信号得到用于产生目标推力的目标推力信号，并将该目标推力信号输出到与左右后轮3R、3R相对应的电动制动器ECU28。
主ECU27接受来自各传感器(踏板行程传感器37及液压传感器38)的信号的输入，与此对应，自目标推力信号输出部51输出输出指令信号。
基于图3及图4对上述构成的本实施方式的动作进行说明。为了进行制动而踏下制动踏板6时，踏板行程传感器37检测出该动作，该检测信号被输入到主ECU27，且主ECU27输出输出指令信号。电动制动器5在电动制动ECU28从主ECU27接受到所述输入指令信号时，电动机25开始动作，在达到图4的行程h1之间，制动块间隙消失，进而，从与行程h1对应的时刻，电动制动器5产生制动力。这时，直至制动踏板6被踏下电动制动器5产生制动力之前，从制动踏板6的踏下时刻(图4中相当于行程0(h0)。)开始存在一定的迟延(方便起见，将与该迟延相对应的时间称为制动踏板踏下后的动作迟延时间)。在此，在图4(b)的图表中，纵轴为制动力，现有技术的与制动踏板6的行程相对的车辆的四轮全部的制动力用虚线表示，本实施方式的与制动踏板6的行程相对的车辆的四轮全部的制动力用实线表示。
制动踏板踏下后的动作迟延时间相当于4中与区间A(图4中，行程h0～h1)对应的时间。与上述动作迟延时间相对应的区间A在本实施方式中成为电动制动器5的无效行程。
但是，本实施方式的无效行程(区间A)与利用现有技术的液压式盘形制动器从踏下制动踏板的时刻(图4中，行程0(h0))到产生制动力的时刻(图4中，与行程h2相对应)的时间(图4中，与区间“A+B”(行程h0～h2)相对应的时间)相比缩短。这样，现有技术中无效行程变长的原因在于：除了接受来自主缸的液压的盘形制动器的制动块间隙消失为止的无效行程意外，还有在所述主缸的动作初期、内部的活塞移动规定量到储藏器和液压室的连通被截断之前在液压室没有产生液压的无效行程，另外，从主缸到液压钳的配管的膨胀引起的液压损耗等。
本实施方式中，踏下制动踏板6时，在相当于前侧(液压制动器4)产生制动力(相当于图4中行程h2)之前的行程h1的时刻，后侧的电动制动器5开始产生制动力，在区间B中，电动制动器5及液压制动器4中的后侧的电动制动器5产生制动力。
这时，所述主ECU27(目标推力信号输出部51)在制动踏板6被踏下(在图4的行程位置h0开始踏下)的情况下，检测出接受来自踏板行程传感器37的踏板踏下信号的输入、制动踏板6被操作，相对于此，向电动制动器ECU28输出与左右后轮3R、3R相对应的目标推力信号，使电动制动器5(后侧)动作，并以增加率θ1开始产生制动力(在图4的行程位置h1开始产生由电动制动器5引起的制动力。)
这样，如图3及图4所示，由于后侧比前侧先行产生制动力，因此，可降低无效行程，提高响应性，而且，相对于踏板行程制动力的增加率慢慢提高，因此能够实现提高制动感。
即，上述现有技术中，根据前侧的液压设定后侧的制动力，因此，只能由液压的响应来进行制动控制，不能够实现提高制动感。尤其，通过无效行程区域和制动区域的境界时(其中所谓无效行程区域中，利用踏板操作活塞前进，到相对于制动块夹持圆盘转子13为止的行程，液压几乎没有上升；制动区域中，制动块夹持圆盘转子13并伴随液压的上升制动力开始上升，之后产生与踏板行程相对应的制动力)，即，相对于踏板行程的制动力上升的比例(刚性感)不连续(参照图4中虚线所示的现有技术的特性中的符号60所表示的部分)，想调节制动器的开始生效及生效结束(放开踏板之前)那样的微小动作时，导致驾驶感到不适感，变为制动感恶化的原因。
与之相对，在本实施方式中，由于后侧比前侧先行产生制动力，因此，能够使相对于踏板行程的刚性感的变化平滑，由此，能够实现提高制动感。
另外，不会降低响应性，能够使前液压钳的设定的制动块间隙增大。此外，即使在两系统(左右轮)的前液压系统同时失效的情况下，也能够由后侧制动器产生制动。此外，本实施方式中，如上所述，无效行程是区间A(h0～h1)与现有技术中的无效行程(区间A+区间B)相比，能够缩短，因此有利于确保后述的良好的踏板感觉。
另外，当踏板行程的值超过液压制动器4的无效行程区域(区间A+区间B)的区域(超过图4的行程h2的区域)时，电动制动器5(后制动机构)在前侧的液压制动器4的制动力产生(图4行程h2)后的区间C，在维持图4的行程h2下的制动力的值的状态下，产生一定值(增加率0)的制动力。这时，主ECU27通过与液压4的制动力开始产生相对应(与制动力开始产生同时或在制动力开始产生之前)而调节加权调节部44的液压(P)和行程(S)支配的加权、及增益调节部46的增益，将目标推力信号输出部51输出的目标推力信号调节为一定。由此，电动制动阀5在前侧(液压制动器4)的制动力开始产生(图4所示的例中，踏板行程h2)后，产生一定的大小(增长率0)的制动力(图4、区间C)。另外，在该区间，电动制动器5产生的制动力是一定大小的，但是伴随踏板行程的增加，前侧的液压制动器4产生的制动力递增，将液压制动器4及电动制动器5组合的四轮全部的制动力如图4的区间B、C的部分所示，区间C的制动力与区间B相比其增加率增大。
踏板行程进一步前进，在区间C持续的区间D之后，液压制动阀4及电动制动器5双方的制动力伴随踏板行程的增加而递增，四轮全部的制动力的增加率比区间C的四轮全部的制动力的增加率大。只是，该区间D中的后侧的电动制动器5的制动力的增加率θ2比区间B的制动力的增加率θ1还小。
另一方面，在区间C之后，前侧的液压制动器4产生的制动力伴随行程的增加而增大。由此，将液压制动器4及电动制动器5组合的四轮全部的制动力在区间C之后以与图3的理想分配线对应的方式递增。
该实施方式中，在液压制动器4的液压钳设定的制动块间隙比在电动制动器5的电动钳设定的制动块间隙大(换言之，在电动制动器5的电动钳26设定的制动块间隙比在液压制动器4的液压钳17设定的制动块间隙小)。因此，能够缓和非制动时的前侧的圆盘转子13和制动块14、15的接触，即拖曳现象。另外，在电动制动器5的制动钳设定的制动块间隙能够在进入无效行程区域(图4的区间A)之后，将踏板行程的值设定为最小值。在这种情况下，能够提高后侧的制动力的响应性。
上述实施方式中，电动制动器5在前侧(液压制动器4)的制动力开始产生(图4、踏板行程h2)后的区间C，以产生规定大小的制动力的情况为例进行了说明，但是也可以替代此而如下述那样产生制动力。即，电动制动器5在前侧(液压制动器4)的制动力开始产生(图4、踏板行程h2)后，以之前的增长率(如图4所示的例中，区间B的增加率)以下的值的增加率(图4、区间C)产生与制动操作件(制动踏板6)的操作对应的制动力，即在区间B，也可以使前侧(液压制动器4)的制动力开始产生后(区间C)，电动制动器5产生的制动力的增加率比电动制动器5产生的制动力的增加率小。
上述实施方式中，以使用作为后制动机构的电动机25动力，并利用该动力产生后侧的的制动块14、15向圆盘转子13的按压所带来的制动力的情况为例进行了说明，但是，取而代之，也可以将下述的部件作为利用由主缸7严生的液压以外的动力产生制动力的后制动机构使用。
(a)液压钳，其以用于VDC机构的VDC泵及其它的液压泵、蓄压的储压器等的液压源为动力，并在所述踏板行程传感器37检测出所述制动踏板6被操作时，VDC机构的配管的阀被打开而供给液压。
(b)电动停车制动钳，其在常用制动时，利用来自主缸的液压进行动作，停车制动时，将通过电动机进行动作的电动停车制动钳中用于停车动作的电动机作为动力，在所述踏板行程传感器37检测出所述制动踏板6被操作时，所述电动机进行动作。
(c)电动机62的再生机构，其例如图5所示，用于混合动力汽车，并驱动车轮(后轮3R)。
(d)电磁制动器等、电动机以外的电动式制动器。
上述实施方式中，作为操作检测装置，以使用了踏板行程传感37的情况为例，但是，取而代之，也可以如图6所示那样将制动灯开关39和液压传感器38组合使用，也可以如图7所示那样使用检测制动踏板6(自动操作件)的踏下力(操作力)的传感器40。
在此，作为上述实施方式的变形例，在操作检测装置中使用组合制动灯开关39和液压传感器38的情况下，利用图6所示的制动灯开关39检测出制动踏板6的操作时，使电动制动器5(后制动器)动作，在液压传感器38检测出液压产生(与液压制动4(前制动机构)产生制动力相当的主缸7的液压)规定压之前，在电动制动器5(后制动机构)以规定增加率产生制动力。其后，利用主ECU27’控制电动制动器5，以使由液压传感器38检测出的液压成为规定的压力(与图4的踏板行程h3相对应的液压)时，产生与液压传感器38的检测液压相对应的制动力。这样，即使将制动器灯开关39和液压传感器38组合作为操作检测装置而使用，后侧也能够比前侧先行而产生制动力，能够使制动器的刚性感平滑地变化，由此能够实现提高制动感。
另外，作为上述实施方式的其它变形例，在操作检测装置使用力传感器40的情况下，利用图7所示的力传感器40检测出其踏下力并检测出制动踏板6的操作时，力传感器4在检测出使电动制动器5(后制动机构)动作并达到向与液压制动器(后制动机构)产生制动力相当的制动踏板6施加的规定力之前，在电动制动器5以规定的增加率产生制动力。之后，利用主ECU27”控制电动制动器5，以使产生与通过力传感器40检测出的踏下力相对应的制动力。在该情况下，利用力传感器40检测出的踏下力f如下进行处理。力传感器40的检测信号通过踏下力值对象用死区处理部41c与预先设定的死区区域相比较，在其值为包含在死区区域内的检测信号，将其值设为零，其值为死区区域外的检测信号，其值直接经由踏下值用对象过滤部42c向f/F变换部43c输入。f/F变换部43c将接受输入的信号f变换成表示制动力F的信号(制动力信号)。其后的制动信号F与上述实施方式同样地进行处理。这样，即使使用力传感器40作为操作检测装置，后侧也能够比前侧先行而产生制动力，因此，能够使刚性感的变化平滑，由此能够实现提高制动感。
Claims (10)
1.一种制动装置，其具有：前制动机构，其具有通过利用制动操作件的操作在主缸产生的液压，将制动块向与前轮一同旋转的圆盘转子按压而进行制动动作的盘形制动器；后制动机构，其根据检测所述制动操作件的操作的操作检测装置的检测值、利用在所述主缸产生的液压以外的动力而产生相对于后轮的制动力，其特征在于，
所述前制动机构具有在对所述制动操作件进行了操作时不产生制动力的无效行程区域、和超过该无效行程区域而产生制动力的制动区域，所述无效行程区域基于接受来自所述主缸的液压的所述盘形制动器的制动块间隙消失为止的无效行程、在所述主缸的动作初期，内部的活塞移动规定量直到储藏器和液压室的连通被截断之前在液压室没有产生液压的无效行程、以及从所述主缸到所述盘形制动器的配管的膨胀引起的液压损耗来规定，
在所述制动操作件操作时，在所述前制动机构的制动区域利用在所述主缸产生的液压使所述前制动机构产生相对于所述前轮的制动力之前，所述后制动机构在所述前制动控制机构的无效行程区域根据所述操作检测装置的检测值而产生相对于所述后轮的制动力。
2.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，
为了在所述前制动机构和所述后制动机构产生制动力，在旋转的圆盘转子上设有按压制动块的制动钳。
3.如权利要求2所述的制动装置，其特征在于，
在所述前制动机构的所述制动钳上设定的圆盘转子与制动块的间隙、比在所述后制动机构的所述制动钳上设定的圆盘转子与制动块的间隙大。
4.如权利要求2所述的制动装置，其特征在于，
在所述后制动机构的制动钳上设置电动机，所述后制动机构的制动钳通过该电动机进行动作。
5.如权利要求2所述的制动装置，其特征在于，
在所述后制动机构设置液压泵，所述后制动机构的制动钳通过该液压泵进行动作。
6.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，
所述后制动机构是驱动车轮的电动机的再生机构。
7.如权利要求1～6中任一项所述的制动装置，其特征在于，
所述前制动机构的制动力达到规定的大小后，根据所述制动操作件的操作，所述后制动机构产生以比这之前的增加率小的增加率增加的制动力。
8.如权利要求1～6中任一项所述的制动装置，其特征在于，
在所述操作检测装置检测出所述制动操作件被操作时，所述后制动机构开始动作。
9.如权利要求2～5中任一项所述的制动装置，其特征在于，
在所述制动操作件操作时，在利用所述前制动机构将制动块向旋转的圆盘转子按压之前，所述后制动机构产生所述制动力。
10.如权利要求8所述的制动装置，其特征在于，
在所述操作检测装置检测出所述制动操作件被操作时，所述后制动机构开始动作，并且在所述操作检测装置检测出达到所述前制动机构产生制动力时的操作值之前，产生所述制动力。
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