JP2004149037A

JP2004149037A - 回生協調制御用ブレーキブースタ

Info

Publication number: JP2004149037A
Application number: JP2002317867A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hashida; 浩一橋田
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP3922160B2

Abstract

【課題】ブレーキの踏み増し時、緩め時とも電子制御に依存せずに車輪ブレーキ圧を踏力相当分の圧力よりも所定圧低く保つことができ、操作に違和感がでない回生協調用ブレーキブースタを提供する。
【解決手段】制御弁３の内部で反力室５側と出力圧室６側の液圧回路を分離し、反力室５と出力圧室６間に可変リリーフ弁７を設け、その可変リリーフ弁７によりブレーキの踏み増し時、緩め時とも車輪ブレーキ圧力を踏力相当圧力よもり所定圧だけ低く保つようにして回生制動力を優先するために行われるブレーキ操作に追従する電子制御を不要にした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気自動車などに採用される回生制動装置と合わせて用いるのに好適なブレーキブースタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車においては、駆動用モータを発電機として作動させることにより、走行時の運動エネルギーを回収し、その回収エネルギー分を制動に利用する、回生制動を用いることができる。この時、従来から用いられているブレーキ圧力発生装置をそのまま使用すると、運転者の期待に対して減速度が過大になるだけでなく、回収できるエネルギーも少なくなってしまうので、制動装置はブレーキ圧力発生装置の発生圧力を回生制動力に見合う分だけ小さく制御できるものが望ましい。
【０００３】
この目的のための簡単な方法としては、例えば下記の特許文献１に開示された方法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６４７９５号公報
【０００５】
同文献１に開示されている制動制御装置は、反力室と出力圧室との間に制御可能な可変リリーフ弁を設け、そのリリーフ弁のリリーフ圧（差圧）の指令値を回生制動力相当に保つようにして車輪ブレーキ圧力を踏力相当圧力より回生制動力相当分だけ低く保つ方法が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された装置は、ブレーキを踏み増したときには回生制動力相当の差圧が維持されるが、ブレーキを緩めた場合には車輪ブレーキ圧力を所定差圧だけ低い状態に保ち続けることができない。このため、特許文献１は、ブレーキ緩め時にはさらに制御弁を開閉してブレーキ緩め操作に追従する制御を行う方法を開示している。しかし、この方法は、電子制御では検出遅れなどが避けられないことからブレーキ操作に違和感が残る可能性がある。
【０００７】
この発明は、ブレーキ操作に追従する電子制御を不要にして上記の不具合を無くすことを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するため、高圧源と、リザーバタンクと、ブレーキ操作力を受ける入力軸と、ブレーキ操作力に釣り合う圧力を発生させて入力軸に加える反力室と、出力圧室と、入力軸の相対移動量に応じて出力圧室を高圧源とリザーバタンクに選択的に接続し、かつ反力室と高圧源との間を開閉する制御弁とを有するブレーキブースタであって、
上記制御弁の内部で反力室側と出力圧室側の液圧回路が分離しており、さらに、反力室と出力圧室との間に、両室間に任意の差圧を生じさせる可変リリーフ弁を有する回生協調制御用ブレーキブースタを提供する。
【０００９】
また、高圧源から反力室に至る第１通路が遮断されているときに、高圧源から反力室への液導入を可能ならしめる導入弁と液通路を併設した回生協調制御用ブレーキブースタも併せて提供する。
【００１０】
【作用】
この発明のブースタは、反力室と出力圧室間に設けた可変リリーフ弁によって、ブレーキの踏み増し時、緩め時とも車輪ブレーキ圧力が踏力相当圧力よりも所定圧だけ低く保たれる。従って、ブレーキ操作に追従する電子制御が不要である。
【００１１】
また、高圧源から反力室への液導入を可能ならしめる導入弁と液通路を併設したものは、ブレーキ操作力が一定し、高圧源から反力室に至る第１通路が遮断された状況が維持されているときにも回生制動力を優先するための差圧を生じさせることができ、適用範囲がより拡大する。
【００１２】
【実施例】
以下、この発明の実施形態を添付図に基づいて説明する。
図１は、この発明の回生協調制御用ブレーキブースタの第１実施例を模式図にして表している。図中１はブレーキペダル、２はブレーキペダル１からブレーキ操作力を受けて前進する入力軸、３はスプール３ａを弁体として用いた制御弁、４はピストン、５はピストン４とスプール３ａとの間に設けた反力室、６は制御弁３によって調圧した液を流す出力圧室、７は反力室５と出力圧室６との間に設けた可変リリーフ弁、８は必要に応じて設ける導入弁である。制御弁３の弁要素はピストン４にも設けられており、従って、ピストン４も制御弁３の構成要素である。
【００１３】
図２は、対比のために示した回生協調制御機能を有していない一般的なブレーキブースタの模式図であり、図１に対応する要素には同じ番号を付与している。
【００１４】
次に、第１実施例の作動原理を説明する。
図１はブレーキの非操作状態を表している。このブレーキ非操作時には、反力室５と高圧源との間がスプール３ａの肩部によって遮断されており、可変リリーフ弁７は制御手段（図示せず）により全開（差圧０）状態に設定され、出力圧室６はリザーバタンクと連通しているので、反力室５、出力圧室６とも大気圧となり、ピストン４への図中左向きの推力は発生しない。
【００１５】
ここで回生制動力が発生しない状況下、例えば車両停止中にブレーキ操作を行うものとする。ブレーキペダル１の操作に連動して入力軸２とスプール３ａが図中左方に移動すると、まず、出力圧室６とリザーバタンクとの連通が断たれ、次に高圧源と反力室５とがピストン４とスプール３ａに設けた通路１０、１２を介して連通する。回生制動力が発生しない状況なので可変リリーフ弁７は全開（差圧０）の設定となっており、従って、反力室５と、スプール内の通路１２、通路１０から独立させたピストン４内の通路１１、全開の可変リリーフ弁７、および通路１３を介して反力室５に通じた出力圧室６の圧力は等しくなり、ピストン４はこの圧力を受けて図中左方に移動し、マスタシリンダ（図示せず）を付勢して車輪ブレーキ（これも図示せず）に圧力を発生させる。反力室５の圧力による反力が入力軸２への入力と釣り合った時点で、スプール３ａは反力室５、出力圧室６をそれぞれ高圧源、リザーバタンクの双方から遮断し、その位置で平衡状態に達する。
【００１６】
以上のブレーキ非操作時及び回生制動力が発生しない状況下でのブレーキ操作時の動作は、図２に示す従来のブースタの動作と実質的に同一である。
【００１７】
次に、回生制動力が発生する状況下でのブレーキ操作において、回生制動手段と協調して作動するケースを説明する。
【００１８】
この場合は、可変リリーフ弁７によって生じさせる差圧を、その状況で発生できる最大の回生制動力と等しい制動力を発生させるような圧力Ｐ１に設定する。すると、ブレーキ操作に伴い、反力室５の圧力が上昇してもその反力室の圧力がＰ１に達するまでは出力圧室６の圧力は上昇せず、車輪ブレーキ圧力は発生しない。これにより、ブレーキ操作力に応じた分の制動力を全て回生制動力でまかなうことができる。また、反力室５の圧力がＰ１を超えると、出力圧室６には反力室５よりもＰ１だけ低い圧力が発生し、その圧力による制動力と最大限の回生制動力とを合わせることでブレーキ操作力に見合った制動力を得ることができる。
【００１９】
一方、反力室５の圧力がＰ１を超えた状態からブレーキ操作力を減らすと、出力圧室６がリザーバタンクと連通して出力圧室６の圧力が低下し、車輪ブレーキによる制動力も低下するが、この際も、反力室５と出力圧室６との間に可変リリーフ弁７が介在するので、反力室圧力と出力圧室圧力との差はブレーキ踏み込み時と同様Ｐ１に保たれ、車輪ブレーキ圧力を、ブレーキ操作力から最大限の回生制動力相当を差し引いた圧力に保つことが出来る。
【００２０】
なお、作動液が非圧縮性であり、かつ各構成要素も完全な剛体であるとみなせるとすると、ブレーキ操作力を下げた際にスプール３ａが移動して出力圧室６をリザーバタンクにつなぐより前に反力室５の圧力が大きく下がり、そのために、上記の説明通りに作動しないケースが考えられる。その対策として作動液の圧縮性および各構成要素の柔軟性が不足する場合には、シリンダとピストンとスプリングからなるダンパ９を反力室５と出力圧室６との間に追加することが出来る。ダンパ９によって吸収する液量（体積）は、スプール３ａの移動を補償する程度でよい。ダンパ９が、スプール３ａの微小移動に伴う作動液の体積変化分を補償するように作動するので、反力室５の圧力が大きく下がる事態を避けることができる。
【００２１】
以上の構成で、ブレーキを踏み増したときも、緩めたときも、反力室５と出力圧室６との差圧を可変リリーフ弁７で設定した差圧に保つことができるが、ブレーキ操作力が一定の場合（このときには通路１０、１２間の連通が断たれている）には可変リリーフ弁７の設定圧を増加させてもすぐにそれを反力室５と出力圧室６間の差圧に反映することができない。ブレーキ操作を検出してから回生制動力が発生するまでの間に時間遅れがあるなどの理由により、ブレーキ操作力が一定になった後にも車輪ブレーキ圧力を下げる機能が求められることも考えられる。
【００２２】
この目的のためには、以上の説明の構成に加え、反力室５に高圧源からの液を選択的に供給できる導入弁８を設ければよい。ブレーキ操作力が一定の際に導入弁８から反力室５に高圧源の液圧を導入すると、スプール３ａが図中右方にわずかに押し戻されるので、出力圧室６をリザーバタンクに連通させて出力圧室６の圧力を下げることができる。この時、反力室５の圧力は一定の踏力と釣り合っているので一定になり、出力圧室圧力が反力室圧力から可変リリーフ弁７で設定した差圧分だけ下がった時点で、高圧源から導入した液は反力室５、可変リリーフ弁７、出力圧室６を通ってリザーバタンクに吹き抜けることになるので、所定の差圧に達した時点で導入弁８は閉弁すればよい。一旦所定の差圧がつけば、先に述べたように、ブレーキ操作力の変化に自動的に追従してその差圧が維持されるので、導入弁８のそれ以上の開弁は不要である。
【００２３】
図３は、この発明の回生協調制御用ブレーキブースタの第２実施例の模式図である。この第２実施例では、第１実施例におけるスプール式制御弁の替わりにボール弁タイプの制御弁を用いた。符号１はブレーキペダル、２は入力軸、４はピストン、５は反力室、６は出力圧室、７は可変リリーフ弁、８は導入弁であり、これらの要素は図１に示したものと等価であるので同じ番号を与えている。図１の制御弁３に代えて、図３ではスライド弁３１、出口弁ボール３２、ロッド３３、入口弁ボール３４からなる制御弁３０を用いている。また、反力室５はピストン４とスライド弁３１との間に設けている。
【００２４】
図４に対比のために、回生協調制御機能を有してないボール弁タイプの制御弁を用いたブレーキブースタの模式図を示す。図３に対応する要素には同じ番号を与えている。
【００２５】
この第２実施例のブレーキブースタは、ブレーキ操作を行うと、ブレーキペダル１の動きに連動して入力軸２とスライド弁３１が図中左方に移動し、スライド弁３１と出口弁ボール３２とが接触し、出力圧室６とリザーバタンクとの連通が遮断される。ブレーキペダル１がさらに踏み込まれると、出口弁ボール３２がロッド３３を介して入口弁ボール３４を押し、ピストン４内の通路１０が開いて高圧源と反力室５とが連通する。可変リリーフ弁７は、第１実施例と同様、反力室５に常時通じている通路１１と出力圧室６との間に配置している。
【００２６】
回生協調動作時の作動は第１実施例と等価であるので説明を省く。この第２実施例においては、反力室５と出力圧室６とを区画するためにロッド３３の周囲を液封している。
【００２７】
図５はこの発明の第３実施例である。第１、第２実施例とも、ブレーキ操作力に対応する圧力よりも低い圧力に車輪ブレーキ液圧を下げることができるが、その際、ブレーキペダル１の位置は車輪ブレーキ圧力に相応した位置になるので、ブレーキ操作力とブレーキペダル位置との関係は回生協調制御なしの場合とは異なる。これはピストン４がマスタシリンダピストンと連動することから、ブレーキペダル位置が車輪ブレーキへ送り込んだ液量と対応することによる。回生協調制御が加わった場合もブレーキ操作力とブレーキペダル位置との関係を変えないようにするには、ブレーキペダル位置が車輪ブレーキに送り込まれた液量に依存しないブースタとすればよく、そのようなブースタとして例えば先に挙げた特許文献１に開示されたブースタがある。第３実施例は特開２００２−２６４７９５号公報に開示された構成のブースタにこの発明を適用したものである。図中１はブレーキペダル、２は入力軸、５は反力室、６は出力圧室、７は可変リリーフ弁、８は導入弁、５１はシミュレータスプリング、５２はマスタシリンダピストン、５３はスプール５３ａを有する制御弁、５４はピストンを示す。
【００２８】
この第３実施例においてブレーキ操作を行うと、ブレーキペダル１の動きに連動して入力軸２が移動し、シミュレータスプリング５１を介してスプール５３ａを図中左方に付勢する。スプール５３ａがピストン５４に対して微小に変位することでブレーキ操作力に相応した反力室圧力を実現するのは第１実施例と同様であるが、反力室５の圧力がピストン５４を図中右方に付勢するので、ピストン５４は図示の位置にとどまる。そのかわりに、シミュレータスプリング５１が変形してブレーキ操作力とブレーキペダル位置との関係を創出し、従って、車輪ブレーキへ送り込んだ液量にブレーキペダル位置が影響されることはない。作動液は反力室５から可変リリーフ弁７を経由して出力圧室６に入り、マスタシリンダピストン５２を付勢する。
【００２９】
なお、高圧源が失陥した場合には、ブレーキ操作力を受けたピストン５４が移動してマスタシリンダピストン５２を直接押すことによりブレーキ圧力を発生させることになる。回生協調動作時の作動は第１実施例と等価であるので説明を省く。
【００３０】
【発明の効果】
この発明の回生協調用ブレーキブースタは上記のような構成としているので、ブレーキ踏み込み時、解除時とも反力室圧力と出力圧室圧力との差圧が可変リリーフ弁の設定通りに保たれ、従って、ブレーキ操作に追従する電子制御は不要となり、ブレーキ操作感が損なわれない。特に、導入弁を採用したものは、ブレーキ操作力が一定の場合でも回生制動力に対応させた差圧を発生させることができるので、より広範な回生制動装置と組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の回生協調用ブレーキブースタの第１実施例の模式図
【図２】図１に対応させた回生協調制御機能を有していないブレーキブースタの模式図
【図３】この発明の回生協調用ブレーキブースタの第２実施例の模式図
【図４】図３に対応させた回生協調制御機能を有していないブレーキブースタの模式図
【図５】この発明の回生協調用ブレーキブースタの第３実施例の模式図
【符号の説明】
１ブレーキペダル
２入力軸
３制御弁
３ａスプール
４ピストン
５反力室
６出力圧室
７可変リリーフ弁
８導入弁
９ダンパ
１０、１１、１２、１３通路
３０制御弁
３１スライド弁
３２出口弁ボール
３３ロッド
３４入口弁ボール
５１シミュレータスプリング
５２マスタシリンダピストン
５３制御弁
５３ａスプール
５４ピストン

Claims

高圧源と、リザーバタンクと、ブレーキ操作力を受ける入力軸と、ブレーキ操作力に釣り合う圧力を発生させて入力軸に加える反力室と、出力圧室と、入力軸の相対移動量に応じて出力圧室を高圧源とリザーバタンクに選択的に接続し、かつ反力室と高圧源との間を開閉する制御弁とを有するブレーキブースタであって、
上記制御弁の内部で反力室側と出力圧室側の液圧回路が分離しており、さらに、反力室と出力圧室との間に、両室間に任意の差圧を生じさせる可変リリーフ弁を有することを特徴とする回生協調制御用ブレーキブースタ。
高圧源から反力室に至る第１通路が遮断されているときに、高圧源から反力室への液導入を可能ならしめる導入弁と液通路を併設したことを特徴とする請求項１記載の回生協調制御用ブレーキブースタ。