JP2005028953A

JP2005028953A - ブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP2005028953A
Application number: JP2003194712A
Authority: JP
Inventors: Chiharu Nakazawa; 千春中澤; Yukihiko Inoue; 幸彦井上; Norihiro Saida; 憲宏齋田
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】減圧制御を滑らかに行いつつ、システム遮断時に確実に制動力を得ることが可能なブレーキ制御装置を提供すること。
【解決手段】ホイルシリンダとリザーバとの間に配置された出口弁に対し、ホイルシリンダ圧を減圧、保持、増圧指令を出力する液圧制御手段を備えたブレーキ制御装置において、出口弁を、常開弁である第１出口弁と常閉弁である第２出口弁を直列に配置した構成とし、第１出口弁を比例制御弁とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧源を備え、ブレーキバイワイヤ制御を行うブレーキ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブレーキ制御装置にあっては、ホイルシリンダとリザーバタンクとの間に常閉弁に比べ比例制御を行い易い常開弁が出口弁として設け、この出口弁により減圧制御を行う技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００１−５２６１５０号公報（第９頁中段、図１参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、液圧源からブレーキ液を供給する経路と、システム遮断時等に運転者の操作するマスタシリンダからブレーキ液を供給する経路とが物理的に独立している構成となっている。しかしながら、物理的に独立していないブレーキシステムにあっては、出口弁に常開弁を配置すると、システム遮断時に出口弁が開弁状態となり、液圧源において発生した圧力がリザーバタンク側に逃げて、必要な制動力が確保できないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、減圧制御を滑らかに行いつつ、システム遮断時に確実に制動力を得ることが可能なブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、ホイルシリンダとリザーバとの間に配置された出口弁に対し、ホイルシリンダ圧を減圧、保持、増圧指令を出力する液圧制御手段を備えたブレーキ制御装置において、出口弁を、常開弁である第１出口弁と常閉弁である第２出口弁を直列に配置した構成とし、第１出口弁を比例制御弁とした。
【０００７】
常開弁は常閉弁に比べ比例制御を精度良く行うことができる。よって、制御精度の高い減圧制御を実行しつつ、システム遮断時等の電源ＯＦＦ時であっても、常閉弁である第２出口弁が閉じるため、第１出口弁の状態に関わらずホイルシリンダ圧がリザーバ側に逃げることがない。よって、確実に制動力を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるブレーキ制御装置の前輪系統の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、ブレーキペダル１を踏み込むと油路２８，２９を介して流体としてのブレーキ液を制動力発生手段としてのホイルシリンダ８，９に供給する。尚、ホイルシリンダ８はＦＬ側（左前輪側）、ホイルシリンダ９はＦＲ側（右前輪側）である。また、マスタシリンダ３にはブレーキ液を貯留するリザーバタンク２７が設けられている。
【０００９】
前記マスタシリンダ３と前記油路２８，２９との間にマスタシリンダ圧力を検知するマスタシリンダ圧力センサ４，５が設けられている。尚、本実施の形態１ではマスタシリンダ圧をセンサ４，５により検出したが、この構成に限られるものではなく、例えば推定器等によって推定しても良い。油路２８と油路３０の間には遮断弁６が設けられている。油路２９と油路３１の間には遮断弁７が設けられている。また、遮断弁６から油路３０→油路３２→油路３４と連通する油路上にはホイルシリンダ８が設けられている。また、遮断弁７から油路３１→油路３３→油路３５と連通する油路上にはホイルシリンダ９が設けられている。
【００１０】
非通電のとき遮断弁６，７は開弁状態（所謂ノーマルオープンタイプ）である。ブレーキペダル１を踏むとブレーキスイッチ２はＯＮにセットされ、マスタシリンダ３において圧力が発生する。マスタシリンダ３において発生した圧力は油路２８→前記遮断弁６→油路３０→油路３２→油路３４の順にホイルシリンダ８に供給される。また油路２９→前記遮断弁７→油路３１→油路３３→油路３５の順にホイルシリンダ９に供給される。
【００１１】
油路３８上には入口弁１４が設けられている。油路３９上には入口弁１５が設けられている。非通電のとき、入口弁１４、１５は開弁状態（所謂ノーマルオープンタイプ）である。
【００１２】
油路５１上には、第１出口弁１６、第２出口弁１８が直列に、また、油路５４上には第１出口弁１７、第２出口弁１９が直列に設けられている。非通電のとき、第１出口弁は開弁状態（所謂ノーマルオープンタイプ）であり、第２出口弁は閉弁状態（所謂ノーマルクローズタイプ）である。尚、ノーマルオープンタイプの第１出口弁１６，１７は比例制御弁であり、マスタシリンダ３において発生した圧力はこの第１出口弁１６，１７により比例制御される。
【００１３】
油路４９上にはリリーフバルブ２５が設けられている。油路５０上にはリリーフバルブ２６が設けられている。尚、このリリーフバルブ２５，２６の許容液圧値は油圧回路内の必要な最高液圧に設定されている。
【００１４】
油路４３と油路４５の間にはギアポンプ１０が設けられている。油路４４と油路４６の間にはギアポンプ１１が設けられている。このギアポンプ１０，１１は、コントロールユニットからの指令値に基づいてポンプモータ１２，１３により駆動される。
【００１５】
ギアポンプ１０，１１とホイルシリンダ８，９との間の油路４０上には各輪毎の通路を連通及び遮断可能なアイソレーションバルブ２０が設けられている。このアイソレーションバルブ２０は非通電時は閉弁状態（所謂ノーマルクローズタイプ）である。マスタシリンダ圧が所定値よりも小さいときはアイソレーションバルブ２０を連通状態とし、少なくとも１つのギアポンプ１０，１１を非駆動として、駆動されたポンプにより複数輪の制動力を発生させることができるよう構成されている。例えば、本実施例においては、ギアポンプ１１を非駆動としギアポンプ１０のみ駆動するとき、制動力を発生する液圧は油路４３→油路３６→油路３８→油路４１→油路３２→油路３４を経由してホイルシリンダ８へ供給される。また、油路４３→油路４０→油路３７→油路３９→油路４２→油路３３→油路３５を経由してホイルシリンダ９へ供給される。
【００１６】
また、油路４３上にはワンウェイバルブ２１が、油路４４上にはワンウェイバルブ２２が設けられている。これは、ギアポンプ１０，１１を駆動して必要量の油圧を供給したときに、このワンウェイバルブ２１，２２を設けることでギアポンプ１０，１１側に液圧が戻らないようにしている。これにより、それ以上ギアポンプ１０，１１を駆動させることなく液圧を保持することが可能となり、必要最小限のギアポンプ１０，１１の駆動で液圧を供給することができるよう構成されている。
【００１７】
（ブレーキバイワイヤ制御）
本実施の形態１では、ブレーキバイワイヤ制御を実行している。図１において、運転者のキー操作によりイグニッションＯＮとされると、遮断弁６，７を閉じる。そして、運転者のブレーキ操作意図をマスタシリンダ圧等から検出し、その意図及び走行状況に応じて、増圧時にはギアポンプ１０，１１を駆動し、入口弁１４，１５を介し、所望のブレーキ液圧を発生させるものである。又、減圧時には、第１出口弁１６，１７及び第２出口弁１８，１９を開弁制御することで減圧制御を実行する。
【００１８】
以下、第１出口弁と第２出口弁を直列に設ける理由について詳述する。
（比例制御弁における力のつり合い）
〔ノーマルオープンタイプ〕
図２（ａ）は、ノーマルオープンタイプの比例制御弁における力とストロークとの関係を示す図であり、図２（ｂ）は比例制御弁の力のつり合いを示す図である。図２（ｂ）に示すように、比例制御弁は、通電により電磁力を発生するソレノイド７１と、ソレノイド７１の電磁吸引力によりストロークするコア７２と、コア７２と一体に移動するボール７３と、ボール７３との間で流量及び油圧を制御する弁座７４と、ボール７３に対し弁座７４と離れる方向に付勢するばね７５から構成されている。
【００１９】
図２中ストロークとは、ボール７３と弁座７４の間の距離を示し、力とはボール７３にかかる力を表す。流体力とは、高圧が作用した際、ボール７３と弁座７４の間のストロークによって決定される管路抵抗に相当する。よって、ノーマルオープンタイプの比例制御弁では、ストロークが小さければボール７３と弁座７４の間が広く開いており管路抵抗が小さいため、流体力も小さい。一方、ストロークが大きければボール７３と弁座７４の間が狭くなっており管路抵抗が大きいため、流体力は大きい。すなわち、ストロークによって図２（ｂ）中上方に作用する力となる。
【００２０】
また、ばね力は、ストロークによって図２（ｂ）中上方に作用する力であり、ストロークが小さいときは小さく、ストロークが大きいときは大きい。
【００２１】
図２（ａ）の太線で表される特性は、図２（ｂ）よりバネ力と流体力との和で表される。また、電流の大きさに伴うソレノイドの吸引力の変化は図２（ａ）の点線で表される。これら２つの線の交点が、ソレノイドの吸引力のつり合う点であり、電流値の値に応じて、ストローク小から大にかけて、つり合い点を取ることができる。
【００２２】
〔ノーマルクローズタイプ〕
図３（ａ）は、ノーマルクローズタイプの比例制御弁における力とバネのストロークとの関係を示す図であり、図３（ｂ）は比例制御弁の力のつり合いを示す図である。基本的な構成はノーマルオープンタイプと同様であるが、ばね力が図３（ｂ）中下方に作用している点が異なる。
【００２３】
図３（ａ）の太線で表されるばね力と流体力の特性は、図３（ｂ）よりバネ力と流体力との差で表される。また、電流の大きさに伴うソレノイドの吸引力の変化は図３（ａ）の点線で表される。これら２つの線の交点が、ソレノイドの吸引力のつり合う点であるが、ソレノイドの吸引力のつり合い点を取ることができるのはストローク中程度までが限度である。
【００２４】
すなわち、ストロークが大きくなるほどコア７２がソレノイド７１に近づくことになり、電磁力の吸引力がどんどん強まる傾向になる（下に凸傾向）。一方、（ばね力−流体力）は、ストロークが大きくなるほど流体力は弱まり、ばね力の特性に近づく傾向になる（上に凸傾向）。このように、力の関係が下に凸傾向と上に凸傾向の組み合わせになり、ソレノイドの吸引力とのバランスが取れるポイントが限られ、広い範囲における比例制御を達成できない。これを達成するにはコイルを大型化することも考えられるが、コストアップに繋がる。また、ノーマルクローズを比例制御する場合は、吸引力と流体力のつり合い点を取るためにはリザーバ方向（低圧）に開弁するよう配置する必要があり、液もれの抑制のためには別途シール手段が必要となる。
【００２５】
以上説明したように、図２，３より、ノーマルオープンタイプの比例制御弁の方が、広いストローク範囲においてつり合いを取ることが可能であり、ノーマルクローズタイプの比例制御弁に比べ、滑らかに比例制御を行うことができる。そこで、本実施の形態では、第１出口弁１６，１７として、ノーマルオープンタイプの比例制御弁を用いることとした。
【００２６】
このとき、フェール時等の全電源ＯＦＦのときには、運転者の操作するマスタシリンダ圧がリザーバ２７に流れてしまうのを防止するために、ノーマルクローズタイプの第２出口弁１８，１９を直列に配置することとした。これにより、フェール時等の電源ＯＦＦ時であっても、通常のブレーキ操作経路を確保しつつ、制御性の高いブレーキバイワイヤ制御を達成することができる（請求項１，３に対応）。以下、第１出口弁１６，１７及び第２出口弁１８，１９の制御について説明する。また、第２出口弁をホイルシリンダ側に開弁、リザーバ側に対し閉弁するように配置したので、ボール７３と弁座７４との間で確実なシール性能を保つことができる（請求項２に対応）。
【００２７】
（減圧中のみ第２出口弁を開弁状態にする場合）
図４は、減圧中のみ第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ１０１において、システムが正常であるかどうかを確認し、正常であるときはステップ１０２へ進み、異常のときはステップ１０８へ進む。
【００２８】
ステップ１０２において、減圧制御中かどうかを判断し、減圧制御中であるときはステップ１０６へ進み、減圧制御中でないときはステップ１０３へ進む。
【００２９】
ステップ１０３において、ホイルシリンダ圧が増圧中あるいは保持中であるかどうかを判断し、増圧中あるいは保持中のときはステップ１０４へ進み、いずれの場合でもない場合はステップ１０８へ進む。
【００３０】
ステップ１０４において、第２出口弁１８，１９を閉じ、ステップ１０５へ進む。
【００３１】
ステップ１０５において、第１出口弁１６，１７を閉じ、本制御フローを終了する。
【００３２】
ステップ１０６において、第２出口弁１８，１９を開き、ステップ１０７へ進む。
【００３３】
ステップ１０７において、第１出口弁１６，１７を半開にし、本制御フローを終了する。
【００３４】
ステップ１０８において、第２出口弁１８，１９を閉じ、ステップ１０９へ進む。
【００３５】
ステップ１０９において、第１出口弁１６，１７を開き、本制御フローを終了する。
【００３６】
以下、減圧中のみ第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を図７のタイムチャートに基づいて説明する。図７は、減圧中のみ第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を表すタイムチャートである。
【００３７】
時刻Ｔ_１において、マスタシリンダ圧力の上昇を検知すると、システムが正常であることを確認し、ステップ１０２において減圧制御中ではないと判断しステップ１０３へ進む。次に、マスタシリンダ圧は増圧中であるため、ステップ１０４において第２出口弁１８，１９を閉じ、ステップ１０５において第１出口弁を閉じる。
【００３８】
時刻Ｔ_２において、保持状態であるため、第２出口弁１８，１９、第１出口弁１６，１７は閉弁状態のまま入口弁１４，１５を閉弁状態とする。これにより、ホイルシリンダ内のブレーキ液圧を保持することとなる。尚、保持状態は入口弁１４，１５を廃止した場合、ワンウェイバルブ２１，２２を利用することによって得ることができる。また、更にワンウェイバルブ２１，２２を廃止し、ギアポンプ１０，１１をホイルシリンダ圧とつり合う程度の液圧が発生するように駆動してもよい。
【００３９】
時刻Ｔ_３において、マスタシリンダ圧が減少し始めるため、ステップ１０６において第２出口弁１８，１９を開き、ステップ１０７において第１出口弁１６，１７を半開にする。
【００４０】
時刻Ｔ_４において、運転者のブレーキ操作終了に伴い、ホイルシリンダ圧の減圧が完了する。このとき、第２出口弁１８，１９を閉弁し、本制御を終了する。
【００４１】
以上説明したように、減圧中のみ第２出口弁１８，１９を開弁にすることで、制動力を確保したい場合、つまり増圧、保持状態の場合に、システムが遮断したときでも液圧源において発生した圧力がリザーバタンク側に逃げることなく、確実に制動力を得ることが可能となる。
【００４２】
（ブレーキ操作が働いている間、出口弁を開弁状態にする場合）
図５は、ブレーキ操作が働いている間、第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ２０１において、システムが正常であるかどうかを判断し、正常である場合は、ステップ２０２へ進み、異常である場合はステップ２０７へ進む。
【００４３】
ステップ２０２において、マスタシリンダ圧が増圧中、保持中あるいは減圧中であるかどうかを判断し、増圧中、保持中あるいは減圧中である場合はステップ２０３へ進み、いずれの状態でもない場合はステップ２０７へ進む。
【００４４】
ステップ２０３において、第２出口弁１８，１９を開き、ステップ２０４へ進む。
【００４５】
ステップ２０４において、マスタシリンダ圧が減圧中であるかどうかを判断し、減圧中の場合はステップ２０６へ進み、減圧中でない場合はステップ２０５へ進む。
【００４６】
ステップ２０５において、第１出口弁１６，１７を閉じ、本制御フローを終了する。
【００４７】
ステップ２０６において、第１出口弁１６，１７を半開にし、本制御フローを終了する。
【００４８】
ステップ２０７において、第２出口弁１８，１９を閉じ、ステップ２０８へ進む。
【００４９】
ステップ２０８において、第１出口弁１６，１７を開き、本制御フローを終了する。
【００５０】
以下、ブレーキ操作が働いている間、第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を、図８のタイムチャートに基づいて説明する。
図８は、ブレーキ操作が働いている間、第２出口弁１８，１９を開弁状態にする場合の制御内容を表すタイムチャートである。
【００５１】
時刻Ｔ_１において、マスタシリンダ圧力の上昇を検知すると、システムが正常であることを確認し、ステップ２０２へ進む。次に、増圧制御中であると判断しステップ２０３へ進み、第２出口弁１８，１９を開弁する。ステップ２０４において減圧制御中ではないため、ステップ２０５において第１出口弁１６，１７を閉じる。
【００５２】
時刻Ｔ_２において、保持状態であるため、ステップ２０３において第２出口弁１８，１９を開弁する。ステップ２０４において、減圧制御中ではないため、第１出口弁１６，１７は閉じたままである。
【００５３】
時刻Ｔ_３において、マスタシリンダ圧は減圧制御を開始するため、ステップ２０３において第２出口弁１８，１９は開弁状態のままである。ステップ２０４において減圧中であるため、ステップ２０６において、第１出口弁１６，１７を半開にする。
【００５４】
時刻Ｔ_４において、運転者のブレーキ操作終了に伴い、ホイルシリンダ圧の減圧が完了する。このとき、第２出口弁１８，１９を閉弁し、本制御を終了する。
【００５５】
以上説明したように、増圧とともに第２出口弁を開弁し、ブレーキ操作が働いている間、第２出口弁１８，１９を開弁状態にすることで、減圧が始まってから第２出口弁１８，１９を開弁する場合に比べて、よりスムーズに保持から減圧への移行を行うことができる。
【００５６】
（イグニションの状態により出口弁を制御する場合）
図６は、イグニションの状態により第２出口弁１８，１９を制御する場合の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ３０１において、イグニションがＯＮであるかどうかの判断を行い、ＯＮのときはステップ３０２へ進み、ＯＦＦのときはステップ３０４へ進む。
【００５７】
ステップ３０２において、システムが正常であるかどうかを判断し、正常の場合はステップ３０３へ進み、異常の場合はステップ３０４へ進む。
【００５８】
ステップ３０３において、第２出口弁１８，１９を開き、本制御フローを終了する。
【００５９】
ステップ３０４において、第２出口弁１８，１９を閉じ、本制御フローを終了する。
【００６０】
以下、イグニションの状態により第２出口弁１８，１９を制御する場合の制御内容を、図９のタイムチャートに基づいて説明する。
図９は、イグニションの状態により第２出口弁１８，１９を制御する場合の制御内容を表すタイムチャートである。
【００６１】
時刻Ｔ_１において、イグニションがＯＮであるためステップ３０２へ進み、システム正常であるため、ステップ３０３において第２出口弁１８，１９を開く。
【００６２】
時刻Ｔ_２において、イグニションがＯＦＦであるためステップ３０４へ進み、第２出口弁１８，１９を閉じる。
【００６３】
（システム異常時に出口弁を閉弁にする制御）
以下、システム異常時に第２出口弁１８，１９を閉弁にする制御内容を図１０のタイムチャートに基づいて説明する。
図１０はシステム異常時に第２出口弁１８，１９を閉弁にする制御内容を表すタイムチャートである。
【００６４】
時刻Ｔ_１において、システム異常と判断されるため、ステップ３０４において第２出口弁１８，１９を閉じる。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態１においては、ホイルシリンダ８，９と低圧側であるリザーバタンク２７との間に比例制御を行うノーマルオープンタイプの出口弁１６，１７とノーマルクローズタイプの出口弁１８，１９を設け、また、ホイルシリンダ８，９とギアポンプ１０，１１との間に入口弁１４，１５を設けて、各弁を制御することにより増圧、保持、減圧の制御を行っている。比例制御を行うノーマルオープンタイプの出口弁１６，１７を用いることにより、減圧時に減圧の度合に応じた制御を行うことが可能となり、滑らかに減圧制御を行うことができる。また、ホイルシリンダ８，９とリザーバタンク２７の間にノーマルクローズタイプの出口弁１８，１９を設けることにより、システム遮断時には低圧側であるリザーバタンク２７側に圧力が逃げることなく制動力を維持することが可能となり、確実に制動力を得ることができる（請求項１，２に対応）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるブレーキ制御装置のシステム構成図である。
【図２】実施の形態１におけるノーマルオープンタイプの比例制御弁の特性を表す図である。
【図３】実施の形態１におけるノーマルクローズタイプの比例制御弁の特性を表す図である。
【図４】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すフローチャートである。
【図５】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すフローチャートである。
【図７】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すタイムチャートである。
【図８】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すタイムチャートである。
【図９】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１におけるブレーキバイワイヤ制御制御内容を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ブレーキペダル
２ブレーキスイッチ
３マスタシリンダ
４，５マスタシリンダ圧力センサ
６，７遮断弁
８ホイルシリンダ（ＦＬ）
９ホイルシリンダ（ＦＲ）
１０，１１ギアポンプ
１２，１３ポンプモータ
１４，１５入口弁
１６，１７第１出口弁（比例制御弁）
１８，１９第２出口弁
２０アイソレーションバルブ
２１，２２ワンウェイバルブ
２３，２４ホイルシリンダ圧力センサ
２５，２６リリーフバルブ
２７リザーバタンク

Claims

液圧源から供給される液圧により、各車輪に制動力を発生させるホイルシリンダと、
前記ホイルシリンダとリザーバとの間に配置された出口弁と、
前記出口弁に対し、前記ホイルシリンダ圧を減圧、保持、増圧指令を出力する液圧制御手段と、
を備えたブレーキ制御装置において、
前記出口弁を、常開弁である第１出口弁と常閉弁である第２出口弁を直列に配置した構成とし、
前記第１出口弁を比例制御弁としたことを特徴とするブレーキ制御装置。
請求項１に記載のブレーキ制御装置において、
前記第２出口弁はホイルシリンダ側からリザーバ方向に閉弁されることを特徴とするブレーキ制御装置。
請求項１又は２に記載のブレーキ制御装置において、
前記液圧源を各車輪毎に設けられたポンプとし、
前記液圧制御手段は、運転者のブレーキ操作に応じて、前記液圧源の駆動により前記ホイルシリンダにブレーキ液圧を供給するブレーキバイワイヤ加圧を実行することを特徴とするブレーキ制御装置。