JP2002120705A - 自動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気圧式の電子制御倍力装置を備えた自動ブレ
ーキ装置を、ブレーキ力を円滑に操作できるものとす
る。 【解決手段】 電磁気的に作動される弁機構と、該弁機
構により圧力を制御される二つの区画室と、該二つの区
画室の差圧により進退する出力軸と、を有し、前記出力
軸により出力する電子制御倍力装置と、ブレーキ液圧を
検出する液圧検出手段と、目標ブレーキ液圧を出力する
目標ブレーキ液圧出力手段と、前記液圧検出手段と目標
ブレーキ液圧出力手段の各出力を入力として電子制御倍
力装置の弁機構を電磁気的に駆動する電流を制御する制
御装置とを備え、この制御装置を、目標ブレーキ液圧と
前記検出されたブレーキ液圧との偏差を算出し、得られ
た偏差と該偏差に対応してあらかじめ設定された制御ゲ
インを用いて前記電流を制御するよう構成し、前記制御
ゲインは前記偏差の増加に伴って減少するように設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のブレーキ
装置に係り、特に、自動作動可能な気圧式の電子制御倍
力装置を備える自動ブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気圧式の電子制御倍力装置を備える自動
ブレーキ装置は、自車の車両運動状態や周囲環境により
ブレーキ力が必要と判断される場合に、運転者のブレー
キ操作から独立してブレーキ力を発生させたり、緊急時
に運転者のブレーキ操作力を助勢する力を発生させるも
のである。

【０００３】このような自動ブレーキ装置の電子制御倍
力装置として、例えば、特開平１１−２０８４５３号公
報記載のような、ソレノイドにより電磁気的にハウジン
グ内の弁機構を作動させるようにした電子制御倍力装置
が発明されている。この電子制御倍力装置では、電磁気
的に大気−変圧室間の弁を開き、変圧室を増圧させ、変
圧室より低圧に保たれた定圧室と変圧室の差圧によって
ブレーキ力を発生させる。この弁機構では、ばね力と変
圧室−定圧室間の差圧が弁をフロント側（図１の左側）
へ付勢し、ソレノイドの電磁気力が弁をリア側（図１の
右側）へ付勢する機構となっており、これらの付勢力が
均衡すると弁が閉鎖される。この弁機構によって、ソレ
ノイドの電磁気力に応じた差圧が発生することになり、
ソレノイドに通電する電流の大小に応じて電子制御倍力
装置の出力を自由に調整することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術の電子制御倍力装置を備える自動ブレーキ装置では、
電流値と出力に応じた弁機構の付勢力がバランスし、閉
弁保持状態となる電流値（以下、均衡電流値と呼ぶ）が
ある。この均衡電流値から電流値を増減させると、この
均衡電流値からの電流値偏差の分だけ弁機構の付勢力バ
ランスがくずれることによって、弁が開弁し、電子制御
倍力装置の出力が変化する。このとき、均衡電流値から
の電流値偏差が大きいほど、弁の開弁量は大きくなり、
空気流量が大きくなるため、電子制御倍力装置の出力変
化率が大きくなる。

【０００５】しかしながら、電流値偏差−出力変化率の
特性は、電流値偏差が増加するにしたがって、出力変化
率が急激に大きくなる非線形特性を有するため、出力の
円滑な制御が困難となる。電流値偏差−出力変化率が非
線形特性を有する第一の要因として、弁機構への摩擦力
や空気流体力の影響によって、開弁量の増加量が電流値
偏差の増加分に比例せず、実際には比例した場合より大
きな開弁量になることが挙げられる。第二の要因とし
て、空気流量の増加量が開弁量の増加分に比例せず、比
例した場合より多くの空気が流れることが挙げられる。
これらの要因によって、電子制御倍力装置の出力変化率
の増加量は、電流値偏差の増加量に比例せず、電流値偏
差が大きくなるほど、急激に出力が変化する特性をもつ
ことになる。従って、電流値偏差−出力変化率を線形特
性と仮定した制御装置では、ブレーキ力の変化が急激
で、円滑な制御が困難となる。

【０００６】そこで、本発明は、自動ブレーキ装置の電
子制御倍力装置を構成する弁機構の非線形特性を考慮
し、ブレーキ力を円滑に操作できる自動ブレーキ装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的は、電磁気的に
作動され空気の流れを制御する弁機構と、該弁機構によ
り圧力を制御される二つの区画室と、該二つの区画室の
差圧により進退する出力軸と、を有する電子制御倍力装
置と、該電子制御倍力装置の前記出力軸によってピスト
ンを作動されブレーキ液圧を発生するマスタシリンダ
と、該マスタシリンダからブレーキ液圧が供給されてブ
レーキ力を発生させるホイールシリンダと、前記ブレー
キ液圧を検出する液圧検出手段と、目標ブレーキ液圧を
出力する目標ブレーキ液圧出力手段と、前記液圧検出手
段の出力と目標ブレーキ液圧出力手段の出力を入力とし
て前記電子制御倍力装置の弁機構を電磁気的に駆動する
電流を制御する制御装置とを備えてなる自動ブレーキ装
置において、前記制御装置を、目標ブレーキ液圧と前記
検出されたブレーキ液圧との偏差を算出し、得られた偏
差と制御ゲインを用いて前記電流を制御するよう構成
し、前記制御ゲインを前記偏差の増加に伴って減少する
ように設定することにより達成される。

【０００８】このように制御ゲインを前記偏差の増加に
伴って減少するように設定することにより、目標ブレー
キ液圧と前記検出されたブレーキ液圧との偏差が大きく
なっても、その偏差を解消するために弁機構を電磁気的
に駆動する電流の大きさの増加の割合を小さくしていく
ことができる。電流の増加の割合が小さくなると、この
電流で電磁気的に駆動される弁機構の開度の増加の割合
も小さくなり、したがって弁機構を通過する空気流量の
増加の割合も小さくなる。弁機構を通過する空気流量の
増加の割合が小さくなることは、目標ブレーキ液圧と前
記検出されたブレーキ液圧との偏差の増加の割合に対す
る前記二つの区画室の差圧の増加の割合を小さくするこ
とであり、したがって前記差圧に基づくブレーキ力の増
加の割合を前記偏差の増加の割合に対して小さくする。
すなわち、弁機構の非線形特性を補償することになる。
つまり、上記構成により、弁機構の非線形特性を補償す
ることができるので、ブレーキ力を円滑に操作できる自
動ブレーキ装置を実現可能となる。

【０００９】前記制御装置が、所定の偏差を境界とし
て、制御ゲインを切換えるように構成されたものであっ
てもよい。このように構成しても、弁機構の非線形特性
を補償することができるので、ブレーキ力を円滑に操作
できる自動ブレーキ装置を実現可能となる。

【００１０】また、前記制御装置は、ブレーキ液圧を増
圧制御する場合と、減圧制御する場合とで、異なる制御
ゲインを用いるよう構成してもよい。これにより、増圧
時と減圧時とで弁機構特性が異なる性質を補償すること
ができるので、ブレーキ力を円滑に操作できる自動ブレ
ーキ装置を実現可能となる。

【００１１】さらに、前記目的は、電磁気的に作動され
空気の流れを制御する弁機構と、該弁機構により圧力を
制御される二つの区画室と、該二つの区画室の差圧によ
り進退する出力軸と、を有する電子制御倍力装置と、該
電子制御倍力装置の前記出力軸によってピストンを作動
されブレーキ液圧を発生するマスタシリンダと、該マス
タシリンダからブレーキ液圧が供給されてブレーキ力を
発生させるホイールシリンダと、前記ブレーキ液圧を検
出する液圧検出手段と、目標ブレーキ液圧を出力する目
標ブレーキ液圧出力手段と、前記液圧検出手段の出力と
目標ブレーキ液圧出力手段の出力を入力として前記電子
制御倍力装置の弁機構を電磁気的に駆動する電流を制御
する制御装置とを備えてなる自動ブレーキ装置におい
て、前記制御装置を、目標ブレーキ液圧と前記検出され
たブレーキ液圧との偏差を算出し、得られた偏差を用い
て前記電流を制御するよう構成し、かつ前記偏差に基づ
いて前記電流の下限値および上限値を算出し、弁機構を
電磁気的に駆動する前記電流の値を前記下限値以上、前
記上限値以下に制御するよう構成することによっても達
成される。これにより、ブレーキ力の急激な変化を抑制
できるので、ブレーキ力を円滑に操作できる自動ブレー
キ装置を実現可能となる。

【００１２】さらに、前記目的は、電磁気的に作動され
空気の流れを制御する弁機構と、この弁機構に前記電磁
気的に加わる力と反対方向の力を付勢する戻しばねと、
前記弁機構により圧力を制御される二つの区画室と、該
二つの区画室の差圧により進退する出力軸と、を有する
電子制御倍力装置と、該電子制御倍力装置の前記出力軸
によってピストンを作動されブレーキ液圧を発生するマ
スタシリンダと、該マスタシリンダからブレーキ液圧が
供給されてブレーキ力を発生させるホイールシリンダ
と、前記ブレーキ液圧を検出する液圧検出手段と、目標
ブレーキ液圧を出力する目標ブレーキ液圧出力手段と、
前記液圧検出手段の出力と目標ブレーキ液圧出力手段の
出力を入力として前記電子制御倍力装置の弁機構を電磁
気的に駆動する電流を制御する制御装置とを備えてなる
自動ブレーキ装置において、前記戻しばねを、その変位
−荷重特性が非線形特性のものとすることより達成され
る。これにより、弁機構の非線形特性を線形特性に近づ
けることができるので、ブレーキ力を円滑に操作できる
自動ブレーキ装置を実現可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の自動ブレーキ装置
の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、
以下の説明では、図上、右側をリア側、左側をフロント
側として説明する。

【００１４】≪基本構成≫ 自動ブレーキ装置全体 図１に示すように、本実施の形態の自動ブレーキ装置
は、ブレーキペダル２と、ブレーキペダル２の操作また
は電磁気的な操作により作動される気圧式の電子制御倍
力装置１と、この電子制御倍力装置１の出力により２つ
の液室にそれぞれブレーキ液圧を発生するマスタシリン
ダ３と、このマスタシリンダ３の液室に発生したブレー
キ液圧を各輪に伝達する液圧配管４ａ，４ｂと、４つの
車輪のそれぞれに設けられてブレーキ力を発生するホイ
ールシリンダ６ａ〜６ｄと、ブレーキ液圧を検出する液
圧検出手段２０と、電子制御倍力装置１に負圧を供給す
る負圧源７と、車両の運転状態を検知する運転状態検出
手段２１と、他車や障害物などの外界環境の状態を検知
する外界環境検出手段２２と、目標ブレーキ液圧（以
下、目標液圧という）を演算、出力する目標ブレーキ液
圧出力手段である目標液圧演算装置２３と、前記電子制
御倍力装置１を駆動制御する制御装置１０と、を含んで
構成されている。

【００１５】電子制御倍力装置１は、負圧源７にて発生
する負圧Ｐｍと大気圧Ｐａとの圧力差Ｐ（＝Ｐａ−Ｐ
ｍ）を利用してブレーキ力を発生する。この電子制御倍
力装置１は、運転者によるブレーキ操作時にはブレーキ
ペダル２の操作量に応じて圧力差を調整し、マスタシリ
ンダ３に出力する力を増大させる。また、自動ブレーキ
時にはソレノイド６６への駆動電流値に応じて圧力差を
調整し、マスタシリンダ３に出力する力を発生する。

【００１６】マスタシリンダ３は、電子制御倍力装置１
の出力軸である出力ロッド３３からの入力（出力ロッド
３３の移動量）を液圧に変換するピストン４３と、第一
液室４１と、第二液室４２とを備え、第一液室４１は、
液圧配管４ａを経由して、右前輪のホイールシリンダ６
ａと左前輪のホイールシリンダ６ｂと連通しており、第
二液室４２は、液圧配管４ｂを経由して、右後輪のホイ
ールシリンダ６ｃと左後輪のホイールシリンダ６ｄと連
通している。

【００１７】運転状態検出手段２１は、例えば、車両の
速度、車両の加速度、車両の旋回角速度、各車輪の回転
速度、各車輪のスリップ状態、ブレーキペダル踏込み
量、ステアリングの舵角、エンジンのスロットル開度、
などを検出し、各運転状態に応じた信号を目標液圧演算
装置２３へ送るものである。外界環境検出手段２２は、
前方走行車との車間距離や相対速度、障害物の有無、道
路勾配、などを検出し、外界環境に応じた信号を目標液
圧演算装置２３へ送るものである。目標液圧演算装置２
３は、運転状態検出手段２１と外界環境検出手段２２の
信号から、ブレーキ液圧の目標値を演算し、制御装置１
０へ送るものである。液圧検出手段２０は、ブレーキ液
圧を検出するセンサで、例えば圧力センサである。制御
装置１０は、目標液圧演算装置２３と、液圧検出手段２
０からの信号に応じて、電子制御倍力装置１への駆動電
流値を演算し、ソレノイド６６を駆動制御する。

【００１８】運転状態検出手段２１、外界環境検出手段
２２、目標液圧演算装置２３、および制御装置１０との
間の信号の伝達は、信号別に設けた信号線を用いて行う
ことも可能であるし、ＣＡＮ（Control Area Networ
k）などのネットワークを用いて行うことも可能であ
る。信号線の削減、信号の共有性の向上、拡張性の高さ
などの理由により、ＣＡＮを用いて信号の伝達を行うこ
とが有効である。また、常時利用する信号については専
用の信号線をＣＡＮと併用しても構わない。

【００１９】伝達されている信号の内容は、ＣＡＮ用ア
ナライザでモニターすることが可能である。専用の信号
線を用いている信号についても、運転状態検出手段２
１、外界環境検出手段２２、目標液圧演算装置２３、お
よび制御装置１０において、信号が格納されているメモ
リーの内容を呼び出すことによりモニターすることが可
能である。すなわち、自動ブレーキ装置のなかでやり取
りされている検出量や制御量などの信号は、上記のアナ
ライザーなどの手段を用いることにより、必要に応じて
外部からモニターすることができる。

【００２０】電子制御倍力装置電子制御倍力装置１は、
軸方向両端が閉じられ軸線を横方向にして配置された短
円筒状のケーシング１００と、このケーシング１００の
内部に配置され、筒状の弁機構室をケーシング１００の
軸方向リア側の端面に形成された開口に挿通させたバル
ブボディ５１と、前記ケーシング１００のフロント側端
部内面とバルブボディ５１のフロント側端面の間に介装
されてバルブボディ５１をリア側に向かって付勢するリ
ターンスプリング３５を含んでいる。

【００２１】バルブボディ５１は、軸方向のほぼ中央部
に、外径がケーシング１００の内径より小さい円板状の
仕切壁を備え、該仕切壁の外周縁とケーシング１００の
内周面の間は、環状のダイアフラム５２で気密に接続さ
れている。すなわち、ケーシング１００の内部は、前記
円板状の仕切壁とダイアフラム５２により、二つの区画
室、すなわち、フロント側の定圧室５３とリア側の変圧
室５４に区画されている。

【００２２】バルブボディ５１の前記仕切壁のフロント
側には、前記円板状の仕切壁と同心状に、円筒状にフロ
ント側に向かって突出したソレノイド室が形成され、そ
の内周壁に沿って、環状にソレノイド６６が装着されて
いる。また、バルブボディ５１の前記仕切壁のリア側に
は、前記円板状の仕切壁と同心状に、前記弁機構室が円
筒状にリア側に向かって突出して形成されている。この
弁機構室は前述のように、ケーシング１００のリア側端
部壁面に形成された開口に挿通されており、バルブボデ
ィ５１は前記リターンスプリングに３５に付勢されて、
弁機構室の付け根部に形成された段差（ケーシング１０
０のリア側端部壁面の開口の径よりも大きい径の部分）
がケーシング１００のリア側端部壁面内面に当接し、バ
ルブボディ５１がケーシング１００からリア側へ飛び出
さないようになっている。なお、前記段差がケーシング
１００のリア側端部壁面内面に当接した状態でも、前記
円板状の仕切壁とケーシング１００のリア側端部壁面内
面の間には、変圧室５４を形成する空間が維持されるよ
うになっている。

【００２３】前記仕切壁とソレノイド室のフロント側端
部の壁面には、バルブボディ５１の軸心と同心に開口が
設けられ、入力ロッド３２が軸心方向に進退可能に挿通
されている。入力ロッド３２は、前記ソレノイド室と弁
機構室を貫通しており、弁機構室のリア側の外部に位置
するリア側端部には、ブレーキペダル２が結合されてい
る。

【００２４】ソレノイド室の外径は弁機構室の内径より
も小さくなっており、前記仕切壁には、定圧室５３と弁
機構室内部外周より部分を連通する開孔が設けられ、前
記段差と前記仕切壁の間の弁機構室外周壁には、弁機構
室の内周部分と変圧室５４を連通する開口が設けられて
いる。仕切壁の中央部分は外周側よりも肉厚に形成さ
れ、この肉厚部分にはリア側から、前記入力ロッド３２
の貫通孔よりも大きい径の貫通しない穴が形成されてい
る。この穴に、リア側から、リア側端部に該穴の径より
も大きい径のフランジ部６９を備えた筒状部材６８が、
軸方向に摺動可能に嵌め込まれている。フランジ部６９
のリア側端面には、バルブボディ５１の軸線と同心環状
に真空弁座６１が形成されている。

【００２５】入力ロッド３２の前記弁機構室内部にある
位置に、バルブボディ５１の軸線と同心に、前記真空弁
座６１とほぼ同じ径の円板状部分が形成され、その外周
端リア側の面に、環状の大気弁座６２が形成されてい
る。前記円板状部分の外周端を覆うように、半径方向断
面がコの字形の環状の弁体６３が、コの字形の開放端を
中心側にして配置されている。なお、弁体６３は、コの
字形の断面のフロント側の辺のフロント側端面を前記真
空弁座６１に対向させ、コの字形の断面のリア側の辺の
フロント側端面を前記大気弁座６２に対向させている。

【００２６】入力ロッド３２の前記円板状部分が形成さ
れている部分よりリア側に、リア側になるにつれて径が
大きくなる２段階の段差部が形成されている。弁体６３
のリア側の端面に形成された凹みと前記２段階の段差部
のうちのフロント側の段差部の間に、バルブスプリング
５５が介装され、弁体６３を大気弁座６２に着座させる
方向に付勢している。また、前記フランジ部６９のリア
側の端面と前記円板状部分のフロント側端面の間にはソ
レノイドスプリング５７が介装され、入力ロッド３２を
リア側に向かって、云いかえると大気弁座６２を弁体６
３に当接させる方向に、付勢している。

【００２７】ソレノイド６６の内周側には、入力ロッド
３２に嵌め込まれた円筒状のピストン６７が軸方向に摺
動可能に配置されている。前記筒状部材６８のフロント
側の一部が延長されてその端部が前記ピストン６７のリ
ア側端面に当接している。図示の状態では、ピストン６
７のフロント側端面がソレノイド室のフロント側端面に
当接し、筒状部材６８は、そのフロント側端部がピスト
ン６７のリア側端面に当接しているとともに、フランジ
部６９のフロント側端面がバルブボディ５１の仕切壁中
央部分のリア側端面に当接している。

【００２８】ソレノイド室のフロント側端部壁面のフロ
ント側の面には、入力ロッド３２と同心状に、短円筒状
の突出部が形成され、その内部にリアクションディスク
３４が配置されている。さらに、円板部とロッド部から
なる出力ロッド３３が、前記円板部を前記リアクション
ディスク３４に当接させて配置され、そのロッド部はケ
ーシング１００のフロント側端面に形成された開口を貫
通してケーシング１００外部に突出している。

【００２９】ケーシング１００のフロント側端面に結合
してマスタシリンダ３が、出力ロッド３３と同心に配置
され、出力ロッド３３のフロント側端部は、マスタシリ
ンダ３リア側壁面を貫通して、マスタシリンダ３内部に
達している。マスタシリンダ３内部には、出力ロッド３
３のフロント側端部に当接する位置にピストン４３が配
置されている。ピストン４３のフロント側に中間ピスト
ン４３Ａが配置されており、中間ピストン４３Ａとピス
トン４３の間に第２液室４２を、中間ピストン４３Ａと
マスタシリンダ３のフロント側端部との間に第１液室４
２を、それぞれ形成している。また、中間ピストン４３
Ａとピストン４３の間、中間ピストン４３Ａとマスタシ
リンダ３のフロント側端部との間にはそれぞれスプリン
グが介装され、各両者を離隔させる方向に付勢してい
る。

【００３０】前記真空弁座６１、大気弁座６２と、真空
弁座６１、大気弁座６２にリア側からバルブスプリング
５５によって着座する弁体６３とを備えて弁機構６０が
構成され、この弁機構６０により、定圧室５３と変圧室
５４との連通状態を切り換えるようになっている。

【００３１】上記真空弁座６１とそれに接離する弁体６
３のシート部とによって真空弁６４が構成され、この真
空弁６４よりも外周側の空間は、定圧室５３に連通して
いる。定圧室５３は負圧源７と連通しており、常時負圧
が導入されている。また、大気弁座６２とそれに接離す
る弁体６３のシート部とによって大気弁６５が構成され
ている。そして、大気弁６５の外周側の空間は、変圧室
５４に連通しており、大気弁６５の内周側の空間は、大
気に連通している。入力ロッド３２とバルブボディ５１
との間にバルブスプリング５５より大きなばね力で入力
ロッド３２をリア側に付勢するスプリング５６が介装さ
れている。これにより、電子制御倍力装置１の非作動状
態（ソレノイド６６に通電されていない状態）かつブレ
ーキペダルが踏まれていない状態では、大気弁６５を閉
鎖させるとともに、弁体６３をリア側に動かして真空弁
６４を開放させている。なお、スプリング５６により弁
体６３がリア側に過大に移動するのを抑えるため、図示
のようにバネ材が設けられ、弁体６３を受け止めるよう
にしてある。また、電子制御倍力装置１の非作動状態で
は、バルブボディ５１は、前記リターンスプリング３５
により、図１に示す位置に保持される。

【００３２】筒状部材６８のフランジ部６９と入力ロッ
ド３２の間に介装されたソレノイドスプリング５７は、
入力ロッド３２をリア側に向かって付勢するとともに、
筒状部材６８とピストン６６をフロント側に向けて付勢
する。 ≪電子制御倍力装置の基本動作≫ 通常ブレーキ時 ブレーキペダル２の踏込力により入力ロッド３２がフロ
ント側へ押され、それに応じて、真空弁６４が閉じて大
気弁６５が開くので、定圧室５３と変圧室５４は遮断状
態、変圧室５４と大気は連通状態となる。これにより、
大気が変圧室５４に導入され、変圧室５４内部の圧力
が、負圧源７に接続されていて負圧に保持されている定
圧室５３内部の圧力よりも高くなる。従って、ダイヤフ
ラム５２の前後に圧力差が生じ、バルブボディ５１およ
び出力ロッド３３が、ブレーキペダル２に加わる踏み込
み力に前記圧力差による力を加算した力で、リターンス
プリング３５の付勢力に抗してフロント側へ推進され
る。この出力ロッド３３のフロント側への移動は、その
ままピストン４３の移動に変換される。すなわち、ブレ
ークペダル２からの入力が所定の倍率で倍力されてマス
タシリンダ３のピストン４３へ伝達される。

【００３３】ピストン４３のフロント側への移動によ
り、第一液室４１および第二液室４２に同じ大きさのブ
レーキ液圧が発生する。第一液室４１の液圧はホイール
シリンダ６ａ、６ｂに供給され、第二液室４２の液圧は
ホイールシリンダ６ｃ、６ｄに供給され、各輪にブレー
キ力が加わる。

【００３４】自動ブレーキ時−増圧時 電子制御倍力装置１を自動ブレーキとして作動させる場
合には、ソレノイド６６に所要値の電流を通電して励磁
させる。電流値に応じた電磁気力がピストン６７に加わ
り、この電磁気力によって、ピストン６７がソレノイド
スプリング５７に抗して筒状部材６８をリア側に動か
し、真空弁６４を閉じる。ピストン６７は更にリア側に
動き、筒状部材６８を介して弁体６３を、バルブスプリ
ング５５に抗して、リア側に動かし、大気弁６５を開
く。これにより、大気が変圧室５４に導入される。変圧
室５４へ大気が導入されると、変圧室５４内部の圧力が
定圧室５３内部の圧力よりも高くなり、ダイヤフラム５
２の前後に圧力差が生じる。この圧力差に基づく力で、
バルブボディ５１および出力ロッド３３がフロント側に
推進され、ピストン４３がフロント側に押されてマスタ
シリンダ３の第１液室４１、第２液室４２の液圧が上昇
する。

【００３５】このとき、ピストン６７の位置は、電磁気
力によるリア側への付勢力と、バルブスプリング５５、
ソレノイドスプリング５７によるフロント側への付勢力
が釣合う位置となる。従って、電流値が大きいほど、ピ
ストン６７の位置はリア側へ移動することとなり、大気
弁６５の開弁量は大きくなる。従って、変圧室５４へ導
入される大気の流量も大きくなり、ブレーキ液圧の変化
率は大きくなる。

【００３６】また、筒状部材６８のフランジ部６９のフ
ロント側には定圧室５３の負圧が作用し、フランジ部６
９のリア側には変圧室５４の圧力が作用する。このた
め、フランジ部６９には、変圧室５４の圧力増加に伴う
差圧が作用し、ピストン６７に対するフロント側への付
勢力となる。変圧室５４の圧力が上昇すると、差圧によ
り筒状部材６８に加わるフロント側への付勢力が増加
し、ピストン６７は筒状部材６８に押されてフロント側
へ移動される。従って、弁体６３は真空弁座６１のフロ
ント側への移動に合わせてフロント側へ移動するから大
気弁６５の開弁量は減少し、変圧室５４へ導入される大
気の流量は次第に減少し、ブレーキ液圧の変化率は減少
する。差圧による付勢力がさらに増加すると、大気弁６
５は閉じられ、大気の流入が遮断されるので、ブレーキ
液圧が保持される。これによって、弁機構６０はサーボ
バランス状態となり、自動ブレーキとして作動された電
子制御倍力装置１は所望の出力を得られたことになる。

【００３７】以上のような電子制御倍力装置１の動作に
おいて、サーボバランス状態である閉弁状態（真空弁６
４、大気弁６５がともに閉の状態）となった均衡電流値
Ｉｓから、電流値を増加させる。すると、弁機構６０の
付勢力バランスがくずれて弁体６３がリア側へ動かされ
ることにより大気弁６５が開弁し、電子制御倍力装置１
の出力が変化する。このとき、均衡電流値からの電流値
の増減量（以下、電流値偏差と呼ぶ）が大きいほど、大
気弁６５の開弁量は大きくなり、空気流量が大きくなる
ため、電子制御倍力装置１の出力変化率が大きくなる。

【００３８】図２に、電流値偏差に対する出力変化率の
特性、すなわち電流値偏差−出力変化率特性の一例を示
す。図中、曲線（ａ）は増圧時（電流増加時）の特性、
曲線（ｂ）は減圧時（電流減少時）の特性を示してい
る。

【００３９】曲線（ａ）で示されるように、増圧時の電
流値偏差−出力変化率の特性は、電流値偏差が増加する
にしたがって、出力変化率が急激に大きくなる非線形特
性を有するため、ブレーキ力の変化が運転者の操作感覚
に合わず、出力の円滑な制御が困難となる。電流値偏差
−出力変化率が非線形特性を有する第一の要因として、
弁機構６０への摩擦や空気流体力によって、開弁量の増
加量が電流値偏差の増加分に比例せず、実際には比例分
より大きな開弁量になることが挙げられる。第二の要因
として、空気流量の増加量が開弁量の増加分に比例せ
ず、比例分より多くの空気が流れることが挙げられる。
これらの要因によって、電子制御倍力装置１の出力変化
率の増加量は、電流値偏差の増加量に比例せず、電流値
偏差が大きくなるほど、急激に出力が変化する特性をも
つことになる。

【００４０】したがって、ソレノイド６６駆動電流値
が、ブレーキ液圧の目標値と検出値との偏差（以下液圧
偏差と呼ぶ）によって線形的に演算されるＰＩＤ制御で
は、ブレーキ力の変化が急激で運転者のブレーキ操作感
覚に対応しない。このため、本実施の形態では、後述す
るように、制御装置２０が、液圧偏差の大小に応じて上
記非線形特性を補償することによって、運転者のブレー
キ操作感覚に対応したブレーキ作動を実現する。

【００４１】また、ソレノイド６６による電磁気力と対
向する方向に弁体６３あるいは筒状部材６８を付勢する
戻しばねであるソレノイドスプリング５７、バルブスプ
リング５５として、変位−荷重特性が変位の増加ととも
に荷重の変化率が増加する非線形特性を有するスプリン
グを用いることによって、電流値偏差−出力変化率の非
線形特性を、図２中の破線（ｃ）で示されるように線形
特性に近づけることも可能となる。

【００４２】自動ブレーキ時−減圧時 ブレーキ液圧を減圧させる場合（ブレーキ力を減少させ
るとき）には、ソレノイド６６の電流値を減少させる。
電流値の減少に伴って電磁気力が減少する。サーボバラ
ンス状態にあった弁機構６０では、ソレノイド６６によ
るリア側への付勢力が減少することによって付勢力のバ
ランスがくずれる。従って、ピストン６７（したがっ
て、筒状部材６８）はフロント側へ移動される。これ伴
って、真空弁６４が開放され、変圧室５４の空気が定圧
室５３へ流出して変圧室５４内部の圧力が減少する。変
圧室５４の圧力が減少すると、ダイヤフラム５２の前後
の圧力差が減少し、バルブボディ５１および出力ロッド
３３がリア側へ戻され、マスタシリンダ３の第１液室４
１、第２液室４２の各液圧が減少する。すなわち、ブレ
ーキ力が減少する。

【００４３】変圧室５４の圧力が減少すると、変圧室５
４と定圧室５３の差圧によるフロント側への付勢力が減
少し、バルブボディ５１のリア側への戻りとともにピス
トン６７もリア側へ移動される。従って、真空弁６４の
開弁量が小さくなるのに伴い、定圧室５３へ流出する空
気の流量は次第に減少し、ブレーキ液圧の変化率は減少
する。差圧による付勢力がさらに減少すると、真空弁６
４は閉じられ、空気の流出が遮断されるので、ブレーキ
液圧が保持される。これによって、弁機構６０はサーボ
バランス状態となり、自動ブレーキとして作動された電
子制御倍力装置１は所望の出力を得られたことになる。

【００４４】図２中の曲線（ｂ）に示したとおり、減圧
時においても、増圧時と同様に電流値偏差−出力変化率
の特性は、非線形特性を有するため、ブレーキ力の変化
が急激で運転者のブレーキ操作感覚に合わず、円滑な運
転操作が困難になる。さらに、減圧時には、弁機構６０
への付勢力としてバルブスプリング５５の荷重は作用し
ないので、電流値偏差−出力変化率の特性は、増圧時と
異なる特性を有する。従って、電子制御倍力装置１の駆
動制御において、増圧時と減圧時で同じ制御ゲインを使
用すると円滑な制御が困難となる。したがって、本実施
の形態では、後述するように、増圧時と減圧時とで制御
ゲインを切換えることにより、円滑なブレーキ制御が可
能とした。

【００４５】≪自動ブレーキ装置の制御方法≫以上のよ
うな基本構成と基本動作をもつ本実施の形態の自動ブレ
ーキ装置の制御について、以下説明する。

【００４６】本実施の形態においては、外界環境検出手
段２２により車両の前方に他車や障害物が検知された場
合、または、運動状態検出手段２１により車輪の過大な
スリップ率や不安定な車両挙動が検出された場合、目標
液圧演算装置２３は、ブレーキ液圧の目標値を演算し、
制御装置１０へブレーキ力の発生を要求する。制御装置
１０は、運転者のブレーキ操作の有無に関わらず、電子
制御倍力装置１を駆動し、自動ブレーキを作動させる。

【００４７】以下、図３のフローチャートに基づいて説
明する。

【００４８】制御装置１０は、目標液圧演算装置２３か
らブレーキ液圧の目標値が出力されたらステップ１００
にて、ブレーキ液圧の目標値Ｐｍｏとブレーキ液圧の検
出値Ｐｍの情報を読込み、偏差ΔＰ（＝Ｐｍｏ−Ｐｍ）
を演算しステップ１１０へ進む。ステップ１１０では、
偏差ΔＰが負の値か否かを判定し、負の値でない場合に
は増圧制御を行うためにステップ１２０へ進み、一方負
の値の場合は、減圧制御を行うためにステップ２２０へ
進む。

【００４９】ステップ１２０から増圧制御が開始され
る。ステップ１２０にて、偏差ΔＰの時間変化率ΔＰ′
と時間積分∫ΔＰを算出し、ステップ１３０へ進む。ス
テップ１３０では、偏差ΔＰを入力として、偏差に対応
する補正係数Ｋｐ、時間変化率に対応する補正係数Ｋ
ｄ、時間積分に対応する補正係数Ｋｉを演算し、ステッ
プ１４０へ進む。ステップ１４０では、ＰＩＤ制御ゲイ
ンの初期値に補正係数を乗じて補正制御ゲインＣｐ、Ｃ
ｄ、Ｃｉを得る。偏差ΔＰの初期ゲインはＣｐｉ、時間
変化率ΔＰ′の初期ゲインはＣｄｉ、時間積分∫ΔＰの
初期ゲインはＣｉｉであり、補正後のゲイン（補正制御
ゲイン）は、それぞれＣｐ＝Ｋｐ×Ｃｐｉ、Ｃｄ＝Ｋｄ
×Ｃｄｉ、Ｃｉ＝Ｋｉ×Ｃｉｉとなる。

【００５０】なお、補正係数は、図４に示すように、偏
差ΔＰが小さいときは１．０となり、偏差ΔＰが大きく
なるに従って１．０より小さい値をとる関数となってい
る。すなわち、偏差ΔＰが小さいときは、ＰＩＤ制御ゲ
インは初期値と等しくなり、偏差ΔＰが大きくなるほ
ど、ＰＩＤ制御ゲインは初期値より小さい値と変換され
る。したがって、偏差ΔＰが大きいときの駆動電流が必
要以上に急激に変化するのを防ぐことができ、ブレーキ
液圧の急激な増減を抑制することになる。補正係数に関
しては、Ｋｐのみを可変とし、ＫｄとＫｉを１．０の固
定値と設定しても、偏差ΔＰが大きいときの駆動電流変
化を抑制することができるので、ＫｄとＫｉをも可変と
した場合と同様の効果を得ることができる。これによっ
て、制御側を簡素化することが可能となる。

【００５１】補正制御ゲインが得られたら、ステップ１
５０に進み、上記の補正されたＰＩＤ制御ゲインＣｐ、
Ｃｄ、Ｃｉと、偏差ΔＰ、時間変化率ΔＰ′、及び時間
積分∫ΔＰを使用して、ソレノイド６６に通電する電流
値Ｉが算出される。オフセット電流（前記均衡電流値）
をＩｓとすると、電流値Ｉは、 Ｉ＝Ｉｓ＋Ｃｐ×ΔＰ＋Ｃｄ×ΔＰ′＋Ｃｉ×∫ΔＰ で求められる。

【００５２】電流値Ｉが得られたらステップ１６０に進
む。あらかじめ、図５に示すように、ブレーキ液圧の検
出値Ｐｍに対応して電流上限値Ｉｍａｘと電流下限値Ｉ
ｍｉｎを設定しておき、ブレーキ液圧の検出値Ｐｍから
電流上限値Ｉｍａｘを求める。さらに、ステップ１５０
で演算した電流値Ｉと求めた電流上限値Ｉｍａｘを比較
し、電流値Ｉが電流上限値Ｉｍａｘ以下か否か判定す
る。Ｉ≦Ｉｍａｘの場合は、ステップ３００へ進み、一
方Ｉ＞Ｉｍａｘ時は、ステップ１７０へ進む。

【００５３】ステップ１７０では、Ｉ＝Ｉｍａｘに変換
してステップ３００へ進む。このように、電流値に上限
値Ｉｍａｘを設定することによって、ブレーキ液圧が必
要以上に急激に上昇することを抑制することができる。

【００５４】ステップ１１０から減圧制御へ進んだ場
合、ステップ２２０より減圧制御が開始される。図３の
ステップ２２０からステップ２５０までは、増圧制御と
同様な処理を行うが、ステップ２６０においては、前記
図５に示す電流下限値Ｉｍｉｎを求めて電流値Ｉと対比
し、電流値Ｉが電流下限値Ｉｍｉｎ以上か否かを判定す
る。Ｉ≧Ｉｍｉｎの場合は、ステップ３００へ進み、一
方Ｉ＜Ｉｍｉｎ時は、ステップ２７０へ進む。

【００５５】ステップ２７０では、Ｉ＝Ｉｍｉｎに変換
してステップ３００へ進む。このように、電流値に下限
値Ｉｍｉｎ設定することによって、ブレーキ液圧が必要
以上に急激に減少することを抑制する。また、減圧制御
におけるＰＩＤ制御ゲインの初期値および補正係数とし
て、減圧時の電流値偏差−出力変化率特性に合わせて、
増圧制御とは異なる値を用いることにより、より円滑な
制御ができる。これらによって、増圧時と減圧時とで液
圧変化特性が異なるという性質を考慮でき、増圧制御と
減圧制御の両方で円滑なブレーキ制御を実現することが
可能となる。

【００５６】なお、図５において、電流上限値Ｉｍａｘ
および電流下限値Ｉｍｉｎは、ブレーキ液圧Ｐｍが大き
くなるのにつれて大きくなるように設定している。これ
はブレーキ液圧Ｐｍが大きいほど、均衡電流値も増加す
る特性を考慮して設定しているためである。図５におけ
る横軸のブレーキ液圧は、検出されたブレーキ液圧Ｐｍ
であるが、目標液圧Ｐｍｏに対して電流上限値Ｉｍａｘ
および電流下限値Ｉｍｉｎを設定するようにしてもよ
い。

【００５７】ステップ３００では、自動ブレーキ制御を
終了するか否かを判断し、肯定判断されると自動ブレー
キ制御を終了し、否定判断されるとステップ１００へ戻
る。

【００５８】本実施の形態では、電流値偏差−出力変化
率特性を図２中に示す一点鎖線（ｄ）で示される線形特
性に近づけることができるため、以上のような自動ブレ
ーキ制御を繰り返すことにより、運転者の操作感覚に適
合した円滑なブレーキ力を発生する自動ブレーキ装置が
実現可能となる。

【００５９】なお、上述のような電流制御が実施されて
いるか否かは、前述したＣＡＮや信号線によって伝達さ
れる信号を調べることにより知ることができる。すなわ
ち、目標液圧演算装置２３から出力されるブレーキ液圧
の目標値と液圧検出手段２０から出力される液圧の検出
値との偏差（以下、液圧偏差）と、制御装置１０から出
力される駆動電流値との比をモニターした信号の内容か
ら算出すると、液圧偏差が大きな場合には液圧偏差と駆
動電流値の比が小さくなる。

【００６０】以上、本発明の第１の実施の形態を説明し
たが、本発明は前記第１の実施の形態に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨から逸脱しない限り、種々の変更
を行うことができる。

【００６１】例えば、上記第１の実施の形態では、補正
係数をず４に示すように連続的に変化するものとした
が、所定の偏差ΔＰｏを境界として、制御ゲインを段階
的に切換えることも可能である。連続した補正係数の関
数を有する必要がないので、制御則がより簡潔になる。

【００６２】また、上記実施の形態では、補正係数を制
御ゲインの初期値に乗じて非線形特性を補償したが、他
の方法も考えられる。例えば、制御ゲインそのものを偏
差ΔＰの関数として設定することも可能である。また例
えば、偏差ΔＰに補正係数を乗じたあと、補正後の偏差
を用いてＰＩＤ制御することも可能である。また例え
ば、偏差ΔＰと固定制御ゲインとから演算した電流値に
補正係数を乗じることも可能である。これらの方法を比
較適用することで、電子制御倍力装置の特性や制御装置
１０の動作条件に適した制御ループを組むことができ
る。

【００６３】

【発明の効果】本発明の自動ブレーキ装置によれば、電
子制御倍力装置の非線形特性を考慮した制御ゲインの調
整を行うので、円滑なブレーキ力操作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す自動ブレーキ装置の
全体基本構成を表す断面図である。

【図２】ソレノイドに通電される電流値偏差に対するブ
レーキ出力変化率の特性を表す概念図である。

【図３】本発明の実施の形態における制御を表すフロー
チャートである。

【図４】図３に示すフローチャートにおける補正係数の
例を表す概念図である。

【図５】図３に示すフローチャートにおける電流上限値
と電流下限値を表す図である。

【符号の説明】

１ 電子制御倍力装置 ２ ブレーキペダル ３ マスタシリンダ ４ａ，４ｂ 液圧配管 ６ａ〜６ｄ ホイールシリンダ ７ 負圧源 １０ 制御装置 ２０ 液圧検出手段 ２１ 運転状態検出手段 ２２ 外界環境検出手段 ２３ 目標液圧演算装置 ３２ 入力ロッド ３３ 出力ロッド ３４ リアクションディスク ３５ リターンスプリング ４１ 第１液室 ４２ 第２液室 ４３ ピストン ４３Ａ 中間ピストン ５１ バルブボディ ５２ ダイヤフラム ５３ 定圧室 ５４ 変圧室 ５５ バルブスプリング ５６ スプリング ５７ ソレノイドスプリング ６０ 弁機構 ６１ 真空弁座 ６２ 大気弁座 ６３ 弁体 ６４ 真空弁 ６５ 大気弁 ６６ ソレノイド ６７ ピストン ６８ 筒状部材 ６９ フランジ部 １００ ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 西垣戸 貴臣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 斎藤 博之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 安達 秀史 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 倉垣 智 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3D046 BB18 CC02 EE01 HH02 HH05 HH08 HH16 HH20 HH22 HH26 HH36 JJ00 JJ03 LL02 LL05 LL10 3D048 BB33 BB35 BB37 CC26 EE10 EE14 EE16 EE17 HH08 HH42 HH53 HH66 RR00 RR01 RR02 RR06 RR11 RR16 RR35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁気的に作動され空気の流れを制御す
   る弁機構と、該弁機構により圧力を制御される二つの区
   画室と、該二つの区画室の差圧により進退する出力軸
   と、を有する電子制御倍力装置と、該電子制御倍力装置
   の前記出力軸によってピストンを作動されブレーキ液圧
   を発生するマスタシリンダと、該マスタシリンダからブ
   レーキ液圧が供給されてブレーキ力を発生させるホイー
   ルシリンダと、前記ブレーキ液圧を検出する液圧検出手
   段と、目標ブレーキ液圧を出力する目標ブレーキ液圧出
   力手段と、前記液圧検出手段の出力と目標ブレーキ液圧
   出力手段の出力を入力として前記電子制御倍力装置の弁
   機構を電磁気的に駆動する電流を制御する制御装置とを
   備えてなる自動ブレーキ装置において、前記制御装置
   は、目標ブレーキ液圧と前記検出されたブレーキ液圧と
   の偏差を算出し、得られた偏差と該偏差に対応してあら
   かじめ設定された制御ゲインを用いて前記電流を制御す
   るよう構成され、前記制御ゲインは前記偏差の増加に伴
   って減少するように設定されていることを特徴とする自
   動ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動ブレーキ装置におい
   て、前記制御装置は、あらかじめ設定された値の偏差を
   境界として、制御ゲインを切換えるように構成されてい
   ることを特徴とする自動ブレーキ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の自動ブレーキ装
   置において、前記制御装置は、ブレーキ液圧を増圧制御
   する場合と、減圧制御する場合とで、異なる制御ゲイン
   を用いるよう構成されていることを特徴とする自動ブレ
   ーキ装置。
4. 【請求項４】 電磁気的に作動され空気の流れを制御す
   る弁機構と、該弁機構により圧力を制御される二つの区
   画室と、該二つの区画室の差圧により進退する出力軸
   と、を有する電子制御倍力装置と、該電子制御倍力装置
   の前記出力軸によってピストンを作動されブレーキ液圧
   を発生するマスタシリンダと、該マスタシリンダからブ
   レーキ液圧が供給されてブレーキ力を発生させるホイー
   ルシリンダと、前記ブレーキ液圧を検出する液圧検出手
   段と、目標ブレーキ液圧を出力する目標ブレーキ液圧出
   力手段と、前記液圧検出手段の出力と目標ブレーキ液圧
   出力手段の出力を入力として前記電子制御倍力装置の弁
   機構を電磁気的に駆動する電流を制御する制御装置とを
   備えてなる自動ブレーキ装置において、前記制御装置
   は、目標ブレーキ液圧と前記検出されたブレーキ液圧と
   の偏差を算出し、得られた偏差を用いて前記電流を制御
   するよう構成され、かつ前記偏差に基づいて前記電流の
   下限値および上限値を算出し、弁機構を電磁気的に駆動
   する前記電流の値を前記下限値以上、前記上限値以下に
   制御するよう構成されていることを特徴とする自動ブレ
   ーキ装置。
5. 【請求項５】 電磁気的に作動され空気の流れを制御す
   る弁機構と、この弁機構に前記電磁気的に加わる力と反
   対方向の力を付勢する戻しばねと、前記弁機構により圧
   力を制御される二つの区画室と、該二つの区画室の差圧
   により進退する出力軸と、を有し、該出力軸により出力
   する電子制御倍力装置と、該電子制御倍力装置の前記出
   力軸によってピストンを作動されブレーキ液圧を発生す
   るマスタシリンダと、該マスタシリンダからブレーキ液
   圧が供給されてブレーキ力を発生させるホイールシリン
   ダと、前記ブレーキ液圧を検出する液圧検出手段と、目
   標ブレーキ液圧を出力する目標ブレーキ液圧出力手段
   と、前記液圧検出手段の出力と目標ブレーキ液圧出力手
   段の出力を入力として前記電子制御倍力装置の弁機構を
   電磁気的に駆動する電流を制御する制御装置とを備えて
   なる自動ブレーキ装置において、前記戻しばねが、変位
   −荷重特性として非線形特性を有することを特徴とする
   自動ブレーキ装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の自動ブレーキ装置にお
   いて、弁機構が閉状態に均衡した均衡状態にあるときに
   弁機構を電磁気的に駆動している駆動電流の値を均衡電
   流とし、前記均衡電流から駆動電流を偏差させて前記電
   子制御倍力装置の出力を変化させるときの電流偏差―出
   力変化率特性が線形特性になるように、前記戻しばねの
   変位―荷重特性が設定されていることを特徴とする自動
   ブレーキ装置。