JP2006264632A - Braking operation input device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention is applied to a so-called by-wire type vehicle brake system that generates an electric signal corresponding to a brake operation and generates a braking force by controlling a hydraulic actuator or an electric actuator based on the electric signal. Brake operation input device suitable for
バイワイヤー方式のブレーキシステムにおいて、運転者がブレーキペダルの踏み応えにもの足りなさを感じないようにするために、下記特許文献1は、バネ定数の異なる2種類のコイルスプリング(円錐型スプリングと円筒型スプリング)を組み合わせたブレーキ操作入力装置を備えるブレーキ制御装置を提案している。また、下記特許文献2は、フエールセーフ対応のためのマスタシリンダを含ませ、通常時は第1の回転軸を支点にしたレバー回転によりストロークシミュレータを作動させてブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、緊急時には、レバーの回転支点を第2の回転軸に切り替えることによりストロークシミュレータの作動を止めてマスタシリンダを作動させるブレーキ操作入力装置を提案している。
In order to prevent the driver from feeling unsatisfied with the response of the brake pedal in the by-wire brake system, the following
特許文献1が開示しているブレーキ制御装置のブレーキ操作入力装置は、ブレーキペダルのストロークが設定値未満のときには円錐型スプリングのバネ力のみが反力としてブレーキペダルに作用し、一方、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには2つのスプリングのバネ力が加算されてブレーキペダルに反力として作用するように構成しており、ブレーキ操作の初期には操作力の変化に対して操作ストロークが大きく変化する所謂ストローク感のある操作フィーリングが得られ、また、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには操作力の変化に対して操作ストロークの変化が小さい所謂剛性感のある操作フィーリングが得られるようになっている。そのような操作フィーリングが良好な操作フィーリングと言われる。
In the brake operation input device of the brake control device disclosed in
しかしながら、特許文献1の上記の構造で、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときに好ましいとされる剛性感のある操作フィーリングが得られるようにするためには、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えた後に圧縮される円筒型スプリングを、バネ定数の大きなものにする必要があり、そのようなスプリングは一般的に線径が太くて高価であるため、ブレーキ操作入力装置のコストを上昇させる。
However, with the above structure of
また、そのブレーキ操作入力装置は、操作フィーリングがスプリングの特性のみで決定されるため、操作ストロークの増加に応じて剛性感の高まる良好な操作フィーリングを得るのが困難である。 In addition, since the operation feeling of the brake operation input device is determined only by the characteristics of the spring, it is difficult to obtain a good operation feeling that increases the sense of rigidity as the operation stroke increases.
一方、特許文献2が開示しているブレーキ操作入力装置は、ストロークシミュレータが
一つのスプリングで構成され、通常作動時のブレーキ操作に対する反力が、レバーの回転支点となる第1の回転軸の位置と前記ストロークシミュレータのスプリングの力によって決定されるため、F−S特性(ブレーキ操作力の変化に対する操作ストロークの変化)が
一定したものになり、ストローク比での剛性を変化させることができないと言う欠点がある。
この発明は、上記の不具合をなくした良好な操作フィーリングが得られる安価な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。 An object of the present invention is to provide an inexpensive brake operation input device that can obtain a good operation feeling without the above-mentioned problems.
上記の目的を達成するため、この発明においては、ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動してストロークするブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材の連結点に連結されて前記ブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを前記ブレーキ操作部材に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置において、前記ブレーキ操作部材のストロークに応じて前記支点の位置を変化させて前記支点から前記連結点までの距離L1と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離L2の比を変化させる支点位置調整機構を設けた。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a brake operation member that rotates and strokes around a fulcrum in response to a brake operation, and an operation of the brake operation member that is connected to a connection point of the brake operation member. In a brake operation input device comprising a stroke simulator that applies a stroke according to force to the brake operation member, a distance from the fulcrum to the connection point by changing the position of the fulcrum according to the stroke of the brake operation member A fulcrum position adjusting mechanism for changing the ratio of L1 and the distance L2 from the fulcrum to the input point of the brake operating member is provided.
この発明のブレーキ操作入力装置の好ましい態様を以下に列挙する。
(1)前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点から前記連結点までの距離L1と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離L2の比、L2/L1が小さくなる方向に前記支点の位置を変化させるようにしたもの。
(2)前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点を前記入力点に近づく方向に変位させるもの。
(3)各々が回転運動の支点を持つ複数のブレーキ操作部材を順々に接続し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記ブレーキ操作部材がストッパに規制される位置まで回転し、そのブレーキ操作部材の回転が前記入力点から前記支点までの距離が大きい側のブレーキ操作部材から順に起こって前記支点の位置が前記入力点に近づく方向に段階的に変化するように構成したもの。
(4)前記複数のブレーキ操作部材のそれぞれが、それぞれのブレーキ操作部材の連結点に連結されるストロークシミュレータを有し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じてストロークシミュレータの作動数が増加し、かつ、前記支点が前記入力点に近づいてブレーキ操作に対する反力が段階的に増加するようにしたもの。
(5)前記支点位置調整機構に電気的に制御される駆動源を含ませ、前記支点を前記駆動源で移動させて前記距離L1と前記距離L2の比、L2/L1を電気的に制御するようにしたもの。
Preferred embodiments of the brake operation input device of the present invention are listed below.
(1) The ratio of the distance L1 from the fulcrum to the connection point and the distance L2 from the fulcrum to the input point of the brake operation member according to an increase in the stroke of the brake operation member. The position of the fulcrum is changed in the direction of decreasing / L1.
(2) The fulcrum position adjusting mechanism displaces the fulcrum in a direction approaching the input point in accordance with an increase in the stroke of the brake operation member.
(3) A plurality of brake operation members each having a fulcrum of rotational movement are connected in sequence, and the brake operation member rotates to a position regulated by the stopper according to an increase in the stroke of the brake operation member, The structure is such that the rotation of the brake operation member occurs in order from the brake operation member on the side where the distance from the input point to the fulcrum is large, and the position of the fulcrum changes stepwise in a direction approaching the input point.
(4) Each of the plurality of brake operation members has a stroke simulator connected to a connection point of each brake operation member, and the number of operations of the stroke simulator increases as the stroke of the brake operation member increases. In addition, the fulcrum approaches the input point so that the reaction force against the brake operation increases stepwise.
(5) The fulcrum position adjustment mechanism includes an electrically controlled drive source, and the fulcrum is moved by the drive source to electrically control the ratio of the distance L1 to the distance L2, L2 / L1. What I did.
この発明では、ブレーキ操作部材の回転運動の支点の位置を変化させ、その変化による前記支点から前記連結点までの距離L1と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離L2の比の変化を利用してブレーキ操作力とブレーキ操作ストロークの比を変化させる。従って、バネ定数の大きい高価なスプリングを必要とせず、コストを削減した安価なブレーキ操作入力装置を実現して提供することができる。 In this invention, the position of the fulcrum of the rotational movement of the brake operation member is changed, and the change in the ratio between the distance L1 from the fulcrum to the connection point and the distance L2 from the fulcrum to the input point of the brake operation member due to the change. Is used to change the ratio of the brake operation force to the brake operation stroke. Therefore, it is possible to realize and provide an inexpensive brake operation input device that does not require an expensive spring having a large spring constant and reduces the cost.
また、支点位置の変化によって操作フィーリングが変化するので、ブレーキ操作の初期にはストローク感があり、一方、ブレーキ操作ストロークが所定ストロークを超えたときには剛性感のある良好な操作フィーリングを得ることもできる。 In addition, since the operation feeling changes due to the change of the fulcrum position, there is a feeling of stroke at the beginning of the brake operation, and on the other hand, when the brake operation stroke exceeds a predetermined stroke, a good operation feeling with rigidity is obtained. You can also.
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図1乃至図8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、複数(図は3個)のリンク3、4、5(リンク5はブレーキペダル)を連結して構成されるブレーキ操作部材2と、各リンクに付属させた3個のストロークシミュレータ6−1、6−2、6−3と、各リンクの回転量を規制する3個のストッパ7−1、7−2、7−3と、この発明を特徴づける支点位置調整機構8とで構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8 of the accompanying drawings. FIG. 1 shows a brake
ブレーキ操作部材2を構成するリンク3〜5は、それぞれが回転運動の支点3a、4a、5aを有する。リンク3の回転の支点3aは固定部に取り付けられている。また、リンク4の回転の支点4aは、リンク3に対するリンク4の連結ピンによって形成され、同様に、リンク5の回転の支点5aは、リンク4に対するリンク5の連結ピンによって形成されている。さらに、リンク5に入力点(踏み板)5bが設けられている。
Each of the
ストロークシミュレータ6−1、6−2、6−3は、いずれもコイルスプリングで構成されている。これらのストロークシミュレータは、6−1が固定部とリンク3との間に、6−2がリンク3とリンク4との間に、6−3がリンク4とリンク5との間にそれぞれ配置されている。また、各ストロークシミュレータ6−1〜6−3のスプリングの力は、ブレーキ操作によるリンク回転がリンク3、リンク4、リンク5の順に起こるように設定されている。なお、リンクの回転順位は、支点3a、4a、5aから各リンクに対するストロークシミュレータ連結点J1、J2、J3までの距離L1(図3参照。実施例はブレーキ操作に応じてその距離L1が変化する)と、入力点5bから各リンクの支点3a、4a、5aまでの距離L2と、ストロークシミュレータ6−1〜6−3のバネ力とによって決まるので、ストロークシミュレータ6−1〜6−3は、バネ定数の同じスプリングであってもよい(ただし、同じであることは必須ではない)。
Each of the stroke simulators 6 −1 , 6 −2 , and 6 −3 is configured by a coil spring. These stroke simulator, 6 -1 between the fixed part and the
リンク3の回転を止めるストッパ7−1は固定部に、リンク4の回転を止めるストッパ7−2はリンク3に、リンク5の回転を止めるストッパ7−3はリンク4にそれぞれ設けられている。支点位置調整機構8は、以上の要素を組み合わせて構成される。
The stopper 7 -1 fixing unit for stopping the rotation of the
このように構成した第1実施形態のブレーキ操作入力装置1は、入力点5bに操作力(踏力)が加えられると、先ずリンク3が、図2(a)の位置から第1の所定のストロークになるまで、即ち、ストッパ7−1に当たる図2(b)の位置までストロークシミュレータ6−1から反力を受けながら支点3aを中心に回転する。
In the brake
次に、ブレーキ操作部材2の操作ストロークが第1の所定のストロークを超えると、回転の支点が4aの位置に移り、リンク4がストロークシミュレータ6−2から反力を受けながら回転する(図2(c)参照)。このリンク4は、操作ストロークが第2の所定のストロークに達した位置でストッパ7−2に当たってそれ以上の回転が阻止され、そのために、今度は回転の支点が5aの位置に移ってリンク5がストロークシミュレータ6−3から反力を受けながら回転する(図2(d)参照)。
Next, when the operation stroke of the
このように、ブレーキ操作部材2のストロークの増加に応じて支点位置が変化し、支点からストロークシミュレータ連結点までの距離L1と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離L2の比L2/L1が小さくなって踏力の倍力比が低下する。そのために、ストロークシミュレータのスプリングのバネ定数を大きくせずにストロークの増加に応じて徐々に剛性感が高まる良好な操作フィーリングを得ることができる。支点と入力点の位置関係の変化とストロークシミュレータの反力によって定まるF−S特性を図6に示す。
In this way, the fulcrum position changes with an increase in the stroke of the
また、バネ定数の大きな高価なスプリングを使う必要がないので、ブレーキ操作入力装置のコスト低減も可能になる。 Moreover, since it is not necessary to use an expensive spring having a large spring constant, the cost of the brake operation input device can be reduced.
図4は、第2実施形態のブレーキ操作入力装置11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、ブレーキ操作部材12を構成するリンク13、14、15の回転の支点13a、14a、15aを、各リンクの長手途中に設けて各リンクに付属させるストロークシミュレータ16−1、16−2、16−3を支点13a〜15aよりも入力点15bから遠く離れた位置に配置している。支点13aは固定部に取り付けられている。また、支点14a、15aはリンク相互の連結ピンで構成しており、これらの構成は、第1実施形態のブレーキ操作入力装置1と基本的に同一と考えてよい。
FIG. 4 shows the brake
各リンクの回転量を規制するストッパ17−1、17−2、17−3は、リンク13、14、15にそれぞれ取り付けられているが、ストッパ17−1を固定部に、ストッパ17−2をリンク13に、ストッパ17−3をリンク14にそれぞれ設けてもよい。このように、リンクの連結状況やストロークシミュレータの配置は適宜に変更することができ、搭載スペースに対して自由な設計が可能である。リンクの支点位置、ストロークシミュレータの連結点などが違っても、上記の要素を組み合わせて構成される支点位置調整機構18の作動状況は第1実施形態と大差のないものになる(図5参照)。また、F−S特性も第1実施形態と同じく図6に示すものになり、ストロークの増加に対して剛性感が増す良好な操作フィーリングを得ることができる。
Stopper 17 -1 for restricting an amount of rotation of each link 17 -2, 17 -3, which are respectively attached to the
図7は、第3実施形態のブレーキ操作入力装置である。この第3実施形態のブレーキ操作入力装置21は、ブレーキ操作部材(図のそれはブレーキペダル)22と、1組のストロークシミュレータ23と、支点位置調整機構24と、電子制御装置25(ECU)と、ブレーキ操作部材22のストロークを検出するストロークセンサ26と、ブレーキ操作部材22に加えられた操作力を検出する踏力センサ27と、支点位置の切り替え信号を電子制御装置25に入力する切り替えスイッチ28とで構成されている。
FIG. 7 shows a brake operation input device of the third embodiment. The brake
ストロークシミュレータ23は、円筒状の第1バネ座23aと、その第1バネ座23a内にスライド自在に挿入した第2バネ座23bと、第1バネ座23aと第2バネ座23bとの間に配置したコイルスプリング23cと、第2バネ座23bと一体の連結ロッド23dと、第2バネ座23bを第1バネ座23aの筒内に保持するストッパ23eとで構成されている。なお、このストロークシミュレータ23の第1バネ座23aはピン29で固定部に連結され、連結ロッド23dはピン30でブレーキ操作部材22に連結される。
The
支点位置調整機24は、ブレーキ操作部材22にスライド自在に取り付けた可動部材24aと、動力源のモータ24bと、このモータ24bからの駆動力を可動部材24aに伝える動力伝達要素(図のそれはラック・ピニオン)24cとで構成されている。ブレーキ操作部材22の回転の支点22aは、可動部材24aに設けられており、可動部材24aが移動することでその支点22aの位置が変化する。そのために、支点22aからブレーキ操作部材22に対するストロークシミュレータ23の連結点までの距離L1と支点22aからブレーキ操作部材22の入力点22bまでの距離L2の比(L2/L1)が変化し、踏力の倍力比が変わる。
The
この第3実施形態のブレーキ操作入力装置21は、ブレーキ操作部材22のストロークが所定ストロークを超えたときに、モータ24bを駆動して(L2/L1)の比が小さくなる方向(支点22aが入力点22bに近づく方向)に支点22aの位置を制御することにより、図8のF−S特性を得ることができる。また、運転者の好みに応じてF−S特性を切り替えることもできる。切り替えスイッチ28を操作して支点22aの位置を変化させ、図8に一点鎖線で示すようなストロークの長い特性にすることができる。また、ブレーキ操作部材22の操作速度が速い、所謂急ブレーキがかけられたときには、図8に2点鎖線で示すストロークの短い特性とすることにより、短いストロークで高い制動力を発生させることができる。
In the brake
なお、急ブレーキがかけられたことはストロークセンサ26からの信号に基づいて電子制御装置25が判断し、ここからモータ24bに指令を流してF−S特性をストロークの短い特性に切り替える。また、このときの制動力は、踏力センサ27の出力に応じて制御すればよく、その制御も電子制御装置25からの指令によって行う。このように、ブレーキ操作部材の回転の支点位置を電気的に制御して変化させる装置も、高価なスプリングを使わない安価な構成で運転者の好みや制動の状況に応じた良好な操作フィーリングを得ることができる。
It should be noted that the sudden braking is determined by the
なお、ストロークシミュレータは、ブレーキ操作部材に対して機械的に反力を加えられるものであればよく、コイルスプリング以外のスプリングやスプリング以外のゴムなどの弾性体などであっても差し支えない。また、モータによる支点位置の制御は、複数のリンクで構成される可変リンクペダルなどのブレーキ操作入力装置にも採用できる。 The stroke simulator only needs to be able to mechanically apply a reaction force to the brake operation member, and may be an elastic body such as a spring other than the coil spring or rubber other than the spring. Further, the control of the fulcrum position by the motor can also be adopted in a brake operation input device such as a variable link pedal constituted by a plurality of links.
1、11、21 ブレーキ操作入力装置
2、12、22 ブレーキ操作部材
3〜5、13〜15 リンク
3a〜5a、13a〜15a、22a 支点
5b、15b、22b 入力点
6−1〜6−3、16−1〜16−3、23 ストロークシミュレータ
23a 第1バネ座
23b 第2バネ座
23c コイルスプリング
23d 連結ロッド
23e ストッパ
7−1〜7−3、17−1〜17−3 ストッパ
8、18、24 支点位置調整機構
24a 可動部材
24b モータ
24c 動力伝達要素
25 電子制御装置
26 ストロークセンサ
27 踏力センサ
28 切り替えスイッチ
29、30 ピン
J1、J2、J3 連結点
1, 11, 21 the brake
Claims (6)
のブレーキ操作部材から順に起こって前記支点の位置が前記入力点に近づく方向に段階的に変化するように構成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のブレーキ操作入力装置。 A plurality of brake operation members each having a fulcrum of rotational movement are connected in sequence, and the brake operation member rotates to a position where the brake operation member is regulated by a stopper in accordance with an increase in stroke of the brake operation member. The rotation of the fulcrum occurs in order from the brake operation member on the side where the distance from the input point to the fulcrum is large, and the position of the fulcrum changes stepwise in a direction approaching the input point. Item 4. The brake operation input device according to any one of Items 1 to 3.
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