JP2006264579A - ブレーキ操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急ブレーキ時に運転者の意思に沿った制動信号を素早く取り出すことを可能となしてブレーキの踏み遅れを防止することができるようにしたブレーキ操作入力装置を提供する。
【解決手段】ブレーキ操作部材２の回転速度の増加に応じてそのブレーキ操作部材２の回転抵抗を増加させる抵抗制御装置を付加した。その抵抗制御装置は、ブレーキ操作部材と共に回転する回転板２４ａと固定板２４ｂとの間に電気粘性流体２４ｄを入り込ませた抵抗調整器２４と、ブレーキ操作部材２の回転角度を検出する角度センサ９と、その角度センサからの回転角度検出信号と経過時間からブレーキ操作部材２の操作速度を演算して電気粘性流体２４ｄへの通電電流値を制御する電子制御装置７とで構成されるものなどが好ましい。
【選択図】図３

Description

この発明は、ブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、その電気信号に基づいて液圧アクチュエータや電動アクチュエータを制御して制動力を発生させる、所謂バイワイヤー方式の車両用ブレーキシステムに採用するのに適したブレーキ操作入力装置に関する。

バイワイヤー方式のブレーキシステムに用いるブレーキ操作入力装置は、ブレーキ操作に応じて回転運動するブレーキペダルなどのブレーキ操作部材と、そのブレーキ操作部材に、操作力に応じたストロークを付与するストロークシミュレータとを組み合わせて構成される。

ストロークシミュレータは、スプリングやゴムなどの弾性体の反発力を利用してブレーキ操作部材に反力を加えるものが多い。そのブレーキ操作入力装置のストロークシミュレータとして、例えば、下記特許文献１が開示している自動車のペダル装置のダンパを使用することが考えられる。この特許文献１のダンパは、運転者のペダル操作疲労を減少させるために、ペダルの回動時に摩擦抵抗を発生させ、そのヒステリシスを利用してペダルの操作量（操作ストローク）が所定値を超えた後のペダル保持力を軽減するようにしたものである。このダンパは、ペダルの回動時に発生する摩擦抵抗が、ペダルの操作ストロークが所定量に達するまでは操作ストロークの増加に応じて増加し、そのために操作ストロークの増加に伴って剛性感が高まるので、操作フィーリングの改善が期待できる。

しかしながら、その特許文献１のダンパは、摩擦抵抗の変化が、ペダルの回転速度に応じて起こるのではなく、操作量に応じて起こるので、同じ大きさの制動力を得ようとするならば、通常制動時、緊急制動時(いわゆる急ブレーキ時)の区別なく、同一の操作ストロークを必要とする。そのために、緊急時にはブレーキの操作遅れ(いわゆる踏み遅れ)が発生する可能性がある。
特開２００１−１８０４５７号公報

この発明は、急ブレーキ時に運転者の意思に沿った制動信号を素早く取り出すことを可能となしてブレーキの踏み遅れを防止することができるようにしたブレーキ操作入力装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、この発明においては、ブレーキ操作入力装置に、ブレーキ操作部材の回転速度の増加に応じて前記ブレーキ操作部材の回転抵抗を増加させる抵抗制御装置を付加した。

前記抵抗制御装置は、具体的には以下に列挙するようなものが考えられる。
（１）ブレーキ操作部材と共に回転する回転部材と固定部材との間に粘性流体などの粘性体を入り込ませ、その粘性体の粘性抵抗を利用してブレーキ操作部材の回転速度増加時に前記回転抵抗を増加させるように構成されたもの。
（２）ブレーキ操作部材と共に回転する回転子を備えたモータで構成され、このモータの逆起電力を利用してブレーキ操作部材の回転速度増加時に前記回転抵抗を増加させるように構成されたもの。
（３）ブレーキ操作部材と共に回転する回転板と固定板との間に電気粘性流体を入り込ませて構成される抵抗調整器と、前記ブレーキ操作部材の回転角度を検出する角度センサと、前記角度センサからの回転角度検出信号と時間から前記ブレーキ操作部材の操作速度を演算して前記電気粘性流体への通電電流値を制御する電子制御装置とで構成されるもの。
なお、上記（３）の抵抗制御装置に採用する電子制御装置は、前記電気粘性流体の温度をその電気粘性流体の電気抵抗値から推定し、温度変化による電気粘性流体の粘性変化分を補正する機能を持つものにしてもよく、この機能を付与すると性能面での信頼性が高まる。

この発明のブレーキ操作入力装置は、ブレーキ操作部材の回転速度が速くなるほど回転抵抗が増加して小さな操作ストロークでも操作力（即ち反力）が増加する。その反力を、踏力センサなどを用いて検出すれば、ブレーキ操作部材が急速に操作される緊急制動時（急ブレーキ時）の制動用信号を素早く取り出して制動力の制御指令を出す電子制御装置（ＥＣＵ）に伝えることができ、検出した信号の値に応じた制動力を発生させてブレーキの踏み遅れを防止することが可能になり、ブレーキの応答性が高まる。

また、緊急制動時（急ブレーキ時）に操作ストロークの変化に対する反力の変化の割合を高めると、剛性感のある操作フィーリングが得られるので、運転者に心理的な安心感を与えることも可能になる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のブレーキ操作入力装置１を示している。この第１実施形態のブレーキ操作入力装置１は、ブレーキ操作部材（図のそれはブレーキペダル）２と、このブレーキ操作部材２に付随させたストロークシミュレータ３と、抵抗調整器４と、踏力センサなどの荷重センサ５とで構成されている。

ブレーキ操作部材２は、このブレーキ操作部材２に固定されてブレーキ操作部材２が回転するときに共に回転する支軸２ａを有し、その支軸２ａをブラケット６で支持してブラケット６に回転可能に取り付けている。ストロークシミュレータ３は、スプリング（図のそれはつるまきバネ）を用いており、操作されたブレーキ操作部材２に反力を加える。ブレーキ操作部材２に作用するその反力は、抵抗調整器４の働きにより操作速度に応じて変化する。

抵抗調整器４は、支軸２ａに間隔をあけて並列に取り付けた複数の回転板（回転円盤）４ａと、各回転板と交互配列にして設けた固定板（固定円盤）４ｂと、回転板４ａと固定板４ｂを包囲するハウジング４ｃと、このハウジング４ｃ内に封入した粘性流体４ｄとで構成されている。ハウジング４ｃはブラケット６に固定されている。図のハウジング４ｃは、ブラケット６の一部を片側の端壁として共用したものになっているが、両端に端壁を有するものでもよい。

粘性流体４ｄは、粘性のあるグリースやスラリーなど簡単に入手できるものでよい。ハウジング４ｃ内にこの粘性流体４ｄを封入すると、この粘性流体４ｄが回転板４ａと固定板４ｂ間に入り込み、回転板４ａが回転するときに摩擦力が発生する。その摩擦力が回転抵抗となって操作ストロークが小さいときにもブレーキ操作部材２に加える操作力が大きくなる。この粘性流体４ｄの粘性を利用した回転抵抗は、回転板４ａの回転速度が速くなるほど大きくなるので、そのときの操作力（反力）を荷重センサ５で検出する。これにより、検出信号の値に応じた制動力を発生させることが可能になる。

図１の７は、ブレーキ装置を制御する電子制御装置である。荷重センサ５で検出した信号をこの電子制御装置７に取り込み、ここから制動力発生装置８に指令を出して取り込んだ検出信号の値に応じた制動力を発生させる。これにより、ブレーキ操作部材２が急速に操作されたとき（急ブレーキ時）の応答性を高めることができる。

図２は第２実施形態を示している。この第２実施形態のブレーキ操作入力装置１１は、
図１の粘性流体を使用した抵抗調整器４に代えてモータの逆起電力を利用する抵抗調整器１４を用いている。その他の構成は図１の第１実施形態と同じであるので、図１と同一要素は同一符号を付して説明を省く。

第２実施形態のブレーキ操作入力装置１１に採用した抵抗調整器１４は、支軸２ａに固定したモータ回転子１４ａと、このモータ回転子１４ａの周囲に配置した永久磁石１４ｂと、ブラケット６に固定したハウジング１４ｃとで構成されたモータである。ブレーキ操作部材２の回転に伴ってモータ回転子１４ａが回転すると、回転数に応じた逆起電力が抵抗調整器（モータ）１４に発生する。この逆起電力の値に応じた制動力を、電子制御装置（図示せず）から制動装置（これも図示せず）に指令を出して発生させる。これにより、粘性抵抗を利用した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１実施形態のように荷重センサ５を用いてもよい。この場合、逆起電力がブレーキ操作部材２の操作速度（ブレーキペダルの踏み込み速度）によって変化し、そのときの操作力を荷重センサ５で検出する。これにより、検出信号に応じた制動力を発生させることができる。

図３は第３実施形態である。この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、電気粘性流体を使用した抵抗調整器２４を設けている。その抵抗調整器２４は、支軸２ａに間隔をあけて並列に取り付けた複数の回転板２４ａと、各回転板と交互配列にして設けた固定板２４ｂと、この回転板２４ａ、固定板２４ｂを包囲するハウジング２４ｃと、電気粘性流体２４ｄとで構成されている。この抵抗調整器２４を設けた第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、図１の第１実施形態のブレーキ操作入力装置１の粘性流体４ｄを電気粘性流体２４ｄに置き換え、さらに、ブレーキ操作部材２の回転角を検出する角度センサ９を追設したものと考えてよい。

電気粘性流体２４ｄは、絶縁油、例えば、シリコーンオイルなどにわずかに水を含んだシリカ粒子、ポリメタクリル酸ナトリウム粒子、澱粉などの誘電性の微粒子を分散させた懸濁液などが知られており、そのようなものでよい。この電気粘性流体２４ｄは通電すると微粒子が電解方向に並び微粒子間の力で粘性を作り出す。その粘性は通電する電流値によって変わるので、急ブレーキ時に粘性を高める制御を行って制動の応答性を高めることができる。

なお、この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、角度センサ９から操作角度の検出信号が電子制御装置７に入力され、その信号と経過時間から電子制御装置７がブレーキ操作部材２の操作速度を演算して電気粘性流体２４ｄに通電する電流値を制御する。従って、電子制御装置が不可欠の要素となるが、その電子制御装置は制動力制御用のものを利用できるのでコストに悪影響を及ぼすことはない。

第３実施形態におけるブレーキ操作部材２の操作力は、荷重センサ５による検出と、ブレーキ操作部材２（ブレーキペダル）の回転速度と回転角度から算出する方法がある。

その操作力を荷重センサ５によって検出する場合、ブレーキ操作部材２の角度センサ９から、操作角度の検出信号が電子制御装置７に入力され、その信号と経過時間から電子制御装置７がブレーキ操作部材２の操作速度を演算して電気粘性流体２４ｄに通電する電流値を制御する。これにより電気粘性流体２４ｄの粘性が変化し、そのときの操作力を荷重センサ５で検出する。これにより、検出信号に応じた制動力を発生させることができる。

一方、ブレーキ操作部材２の操作力をブレーキ操作部材２の回転速度と回転角度から算出する場合は、ブレーキ操作部材２の角度センサ９から操作角度の検出信号が電子制御装置７に入力され、その信号と経過時間から電子制御装置７がブレーキ操作部材２の操作速度を演算して電気粘性流体２４ｄに通電する電流値を制御する。その電流値と角度センサ９の操作角度の検出信号から運転者の操作力を演算し、ブレーキの検出信号とすることで検出信号に応じた制動力を発生させることができる。

次に、粘性流体は環境温度の変化による粘性変化が避けられず、その粘性変化によって制動の精度に誤差が発生する。その精度誤差を抑えるために、粘性変化分を補正した制御を行うのが好ましい。

電気粘性流体２４ｄの電気抵抗値から電気粘性流体の温度を推定するプログラムを電子制御装置７にインプットしておき、温度変化による電気粘性流体の粘性変化分を補正した通電電流を決定して電気粘性流体２４ｄに通電する構成にしておけば、温度変化による制動誤差が小さく抑えられてブレーキ装置の制動性能が安定し、運転者が感じる操作フィーリングもより良いものになる。

第１実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す断面図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す断面図 第３実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す断面図

符号の説明

１、１１、２１ ブレーキ操作入力装置
２ ブレーキ操作部材
２ａ 支軸
３ ストロークシミュレータ
４、１４、２４ 抵抗調整器
４ａ、２４ａ 回転板
４ｂ、２４ｂ 固定板
４ｃ、１４ｃ、２４ｃ ハウジング
４ｄ 粘性流体
２４ｄ 電気粘性流体
１４ａ 回転子
１４ｂ 永久磁石
５ 荷重センサ
６ ブラケット
７ 電子制御装置
８ 制動力発生装置
９ 角度センサ

Claims (5)

1. ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動するブレーキ操作部材を有し、そのブレーキ操作部材の回転速度の増加に応じて前記ブレーキ操作部材の回転抵抗を増加させる抵抗制御装置を付加したブレーキ操作入力装置。
2. 前記抵抗制御装置が、前記ブレーキ操作部材と共に回転する回転部材と固定部材との間に粘性体を入り込ませ、その粘性体の粘性抵抗を利用してブレーキ操作部材の回転速度増加時に前記回転抵抗を増加させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。
3. 前記抵抗制御装置が、前記ブレーキ操作部材と共に回転する回転子を備えたモータで構成され、このモータの逆起電力を利用してブレーキ操作部材の回転速度増加時に前記回転抵抗を増加させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。
4. 前記抵抗制御装置が、前記ブレーキ操作部材と共に回転する回転板と固定板との間に電気粘性流体を入り込ませて構成される抵抗調整器と、前記ブレーキ操作部材の回転角度を検出する角度センサと、前記角度センサからの回転角度検出信号と経過時間から前記ブレーキ操作部材の操作速度を演算して前記電気粘性流体への通電電流値を制御する電子制御装置とで構成されることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。
5. 前記電子制御装置に、前記電気粘性流体の温度をその電気粘性流体の電気抵抗値から推定し、温度変化による電気粘性流体の粘性変化分を補正する機能を持たせた請求項４に記載のブレーキ操作入力装置。

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