JP2006281865A - 車両のブレーキペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキペダルの反力を適切に制御して操作フィーリングと制動力とを両立させる。
【解決手段】 ドライバーの足で操作されるブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力付与手段がブレーキペダルの反力を増加させる制御を行うものにおいて、ブレーキペダルのストロークの増加に応じて粘性摩擦反力を増加させる。これにより、ブレーキペダルのストローク速度が高くなり易い踏み込み初期の領域で反力を低めに抑えて操作フィーリングを高めながら、ブレーキペダルを大きく踏み込んだときに大きな反力を発生させてドライバーに安心感を与えることができる。またブレーキペダルの踏み増し時や緊急時に粘性摩擦反力を減少させることで、通常時はブレーキペダルの必要な剛性感を確保しながら、踏み増し時に反力を減少させてブレーキペダルを容易にストロークさせることで充分な制動力を発生させることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御してブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段とを備えた車両のブレーキペダル装置に関する。

ドライバーがブレーキペダルを踏み込むストローク速度が増加するほど、同一踏力に対するブレーキペダルのストロークを減少させることで、ブレーキペダルの踏み増し時や緊急時に反力を増加させて踏力の立ち上がりを促進し、制動力を速やかに増加させることを可能にしたものが、下記特許文献１により公知である。
特開平１１−１５７４３９号公報

ところで、一般にブレーキペダルのストローク速度はブレーキペダルを踏み始めた直後の領域で大きくなるので、上記特許文献１に記載されたもののように、ブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力が単純に増加してしまうと、ブレーキペダルを踏み始めた直後の領域で操作フィーリングが硬くなり過ぎてドライバーに違和感を与える可能性がある。またブレーキペダルの踏み増し時や緊急時にはストローク速度が高くなるため、反力が著しく増加してブレーキペダルの操作フィーリングが極端に硬くなり、ブレーキペダルがストロークし難くなって充分な制動力が得られなくなる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ブレーキペダルの反力を適切に制御して操作フィーリングと制動力とを両立させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御してブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段とを備えた車両のブレーキペダル装置において、前記制御手段は、前記ストローク速度の増加に応じて増加する反力を、ブレーキペダルのストロークの増加に応じて増加させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御してブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段とを備えた車両のブレーキペダル装置において、前記制御手段は、ブレーキペダルのストローク速度およびストロークに基づいて踏み増し状態を判定し、踏み増し状態の判定時に反力を減少させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御してブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段とを備えた車両のブレーキペダル装置において、前記制御手段は、ブレーキペダルの緊急操作時に前記ストローク速度に応じて増加する反力を減少させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置が提案される。

尚、実施例の反力付与モータ１２は本発明の反力付与手段に対応し、実施例のブレーキＥＣＵ２６は本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力付与手段がブレーキペダルの反力を増加させる制御を行うものにおいて、ブレーキペダルのストロークの増加に応じて反力を増加させるので、ブレーキペダルのストローク速度が高くなり易い踏み込み初期の領域（ストロークが小さい領域）で反力を低めに抑えて操作フィーリングを高めながら、ブレーキペダルを大きく踏み込んだときに大きな反力を発生させてドライバーに安心感を与えることができる。

請求項２の構成によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力付与手段がブレーキペダルの反力を増加させる制御を行うものにおいて、ブレーキペダルのストローク速度およびストロークに基づいて踏み増し状態が判定されると反力を減少させるので、通常時は充分な反力を発生させてブレーキペダルの必要な剛性感を確保しながら、踏み増し時に反力を減少させてブレーキペダルを容易にストロークさせることで充分な制動力を発生させることができる。

請求項３の構成によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルのストローク速度の増加に応じて反力付与手段がブレーキペダルの反力を増加させる制御を行うものにおいて、ブレーキペダルの緊急操作時に前記ストローク速度に応じて増加する反力を減少させるので、通常時は充分な反力を発生させてブレーキペダルの必要な剛性感を確保しながら、緊急時に反力を減少させてブレーキペダルを容易にストロークさせることで充分な制動力を発生させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１はブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置を備えたＡＣＣ装置の全体構成を示す図、図２はブレーキＥＣＵの回路構成を示すブロック図、図３はブレーキペダルのストロークと粘性係数との関係を示すグラフ、図４はブレーキペダルのストロークと踏力（反力）との関係を示すグラフである。

図１に示すように、先行車が存在するときには先行車との間に所定の車間距離を維持する追従走行制御を行い、先行車が存在しないときには所定の車速で定速走行する定速走行制御を行うＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）装置に接続されたブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置は、ドライバーの足で操作されるブレーキペダル１１を備えており、ブレーキペダル１１の上端を揺動自在に枢支する支軸に反力付与モータ１２と、制動信号出力手段としてのエンコーダ１３とが接続される。ブレーキペダル１１は反力スプリング１４によりストロークに応じた反力を付与される以外に、反力付与モータ１２が発生するトルクによりストローク、ストローク速度あるいは他の信号に応じた任意の大きさの反力が付与される。

エンコーダ１３はブレーキペダル１１の操作量（つまりブレーキペダル１１のストローク）に応じた信号を出力する。またブレーキスイッチ１５はドライバーによるブレーキペダル１１の操作を検出し、踏力センサ１６はブレーキペダル１１に加えられる踏力を検出する。

一方、車両の前後左右の車輪１７（図１には１輪のみ図示）に設けられたホイールシリンダ１８に接続されたブレーキアクチュエータ１９は、モータで駆動される液圧ポンプや液圧シリンダで発生したブレーキ液圧を、任意の大きさに制御してホイールシリンダ１８に供給することで車輪１７を制動する。尚、ブレーキペダル１１にマスタシリンダを接続しておき、電源の失陥や制御装置の故障によりブレーキアクチュエータ１９が作動不能になったときに、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダ１８を作動させるフェイルセーフ機構を設けることができる。

追従走行ＥＣＵ２０は、レーダー装置２１で検出した先行車等の障害物の情報と、車速センサ２２で検出した車速と、ＡＣＣスイッチ２３の操作信号と、セットスイッチ２４の操作信号とに基づいて、スロットルバルブの開度を制御するスロットルアクチュエータ２５の作動と、前記ブレーキアクチュエータ１９の作動とを制御する。

追従走行ＥＣＵ２０に接続されたブレーキＥＣＵ２６は、エンコーダ１３で検出したブレーキペダル１１のストロークと、ブレーキスイッチ１５で検出したブレーキペダル１１の操作状態と、踏力センサ１６で検出したブレーキペダル１１の踏力とに基づいて反力付与モータ１２の作動を制御するとともに、追従走行ＥＣＵ２０を介してブレーキアクチュエータ１９の作動を制御する。

図２に示すように、ブレーキＥＣＵ２６はペダルストローク演算手段Ｍ１と、ペダル速度演算手段Ｍ２と、パッシブ反力推定手段Ｍ３と、剛性反力演算手段Ｍ４と、粘性摩擦反力演算手段Ｍ５と、アクティブ反力補償電流演算手段Ｍ６と、電流制御手段Ｍ７と、踏み込み状態判定手段Ｍ８とを備えており、ペダルストローク演算手段Ｍ１およびペダル速度演算手段Ｍ２にエンコーダ１３からの信号が入力され、電流制御手段Ｍ７に反力付与モータ１２実電流がフィードバックされる。

ドライバーがブレーキペダル１１を操作するとエンコーダ１３からの信号がペダルストローク演算手段Ｍ１およびペダル速度演算手段Ｍ２に入力され、ペダルストローク演算手段Ｍ１はブレーキペダル１１のストロークを演算するとともに、ペダル速度演算手段Ｍ２はブレーキペダル１１のストローク速度を演算する。パッシブ反力推定手段Ｍ３はパッシブ反力、つまり反力スプリング１４により発生する反力をブレーキペダル１１のストロークに基づいて推定する。

アクティブ反力は反力付与モータ１２により発生する反力であり、そこにはブレーキペダル１１を踏んだ際にペダル位置に依存する反力をシミュレートする剛性反力と、ブレーキペダル１１を踏んだ際にペダル速度に依存する反力をシミュレートする粘性摩擦反力とが含まれており、剛性反力はブレーキペダル１１のストロークに基づいて剛性反力演算手段Ｍ４により演算され、粘性摩擦反力はブレーキペダル１１のストロークおよびストローク速度に基づいて粘性摩擦反力演算手段Ｍ５により演算される。その際に、踏み込み状態判定手段Ｍ８がブレーキペダル１１の踏み込み状態を判定し、その結果に基づいて粘性摩擦反力演算手段Ｍ５が演算する粘性摩擦反力を変化させる。

アクティブ反力補償電流演算手段Ｍ６は、剛性反力および粘性摩擦反力の加算値からパッシブ反力推定手段Ｍ３で推定したパッシブ反力を減算して反力付与モータ１２に発生させるべきアクティブ反力を算出するとともに、そのアクティブ反力を反力付与モータ１２に供給すべき補償電流に換算する。そして電流制御手段Ｍ７は、反力付与モータ１２に流れる実電流が前記補償電流に一致するようにフィードバック制御を行う。

次に、踏み込み状態判定手段Ｍ８の判定結果に基づいて粘性摩擦反力演算手段Ｍ５が演算する粘性摩擦反力の特性について説明する。

基本的に、粘性摩擦反力演算手段Ｍ５により演算される粘性摩擦反力は、
粘性摩擦反力＝粘性係数×ブレーキペダルのストローク速度
で与えられる。従来、粘性係数は図３に破線で示すように、ブレーキペダル１１のストロークに無関係に一定値であったが、本実施例ではストロークが小さい領域では粘性係数が小さく、ストロークが大きい領域では粘性係数が大きくなるように制御される。

一般的に、ドライバーがブレーキペダル１１を踏むとき、踏み始めた直後のストロークが比較的に小さい領域でストローク速度が最も高くなる傾向があるが、粘性係数を上述のように制御することで、ドライバーがブレーキペダル１１を踏み始めた直後のストローク速度が大きい領域（斜線の領域参照）であっても、粘性係数を小さい値に保持して粘性摩擦反力（＝粘性係数×ストローク速度）が過大になるのを防止することができる。

即ち、図４において、ブレーキペダル１１のトータルの反力は、ブレーキペダル１１のストロークだけで決まる剛性反力と、ブレーキペダル１１のストローク速度およびストロークの両方で決まる粘性摩擦反力とを加算したものとなるが、上述したように、ドライバーがブレーキペダル１１を踏み始めた直後のストローク速度が大きい領域（斜線の領域参照）で粘性摩擦反力を小さめにすることでトータルの反力を小さめに抑え、ストローク初期にブレーキペダル１を踏み込み易くして操作フィーリングを高めることができる。一方、ストローク後期には粘性係数が増加するため、ストローク速度が低下しても粘性摩擦反力を大きな値に保持することができ、その結果トータルの反力を大きな値に保持してドライバーにとって安心感のある操作フィーリングを得ることができる。

図５〜図８は本発明の第２実施例を示すもので、図５は踏み増し判定ルーチンのフローチャート、図６はブレーキペダルのストロークと粘性係数との関係を示すグラフ、図７はブレーキペダルのストロークと粘性摩擦反力との関係を示すグラフ、図８は踏み増し時制御の一例を示すタイムチャートである。

第２実施例では、第１実施例の反力制御に加えて、ドライバーが車両を制動すべくブレーキペダル１１を踏み込んだ後、制動力が不足していると感じてブレーキペダル１１を更に踏み込む場合（踏み増し時）に、ブレーキペダル１１の反力を変化させるようになっている。

先ず、ドライバーがブレーキペダル１１を踏み増ししたことを判定する手法を、図５のフローチャートおよび図８のタイムチャートに基づいて説明する。尚、この踏み増し判定は、図２のブロック図における踏み込み状態判定手段Ｍ８において実行される。

ステップＳ１でブレーキスイッチ１５がオンしていないとき、即ちブレーキペダル１１が踏まれていないとき、ステップＳ１１で最大ストローク速度が０に初期設定され、ストローク閾値が０に設定される。前記ステップＳ１でブレーキペダル１１が踏まれてブレーキスイッチ１５がオンすると、ステップＳ２で最初はストローク閾値が初期設定値の０に設定されているため、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３で最初は最大ストローク速度が０に初期設定されているため、ストローク速度＞最大ストローク速度が成立してステップＳ４に移行し、そこでストローク速度が最大ストローク速度に置き換えられる。

このようにして最大ストローク速度が順次更新されて次第に増加し、ステップＳ５で最大ストローク速度がストローク速度閾値１を上回ると（図８のａ点参照）、ステップＳ６に移行する。その後にストローク速度が低下し、ステップＳ６でストローク速度が前記ストローク速度閾値１よりも小さいストローク速度閾値２を下回ると（図８のｂ点参照）、ステップＳ７でその時点でのストロークをストローク閾値に置き換える（図８のｃ点参照）。

前記ステップＳ７で０でないストローク閾値が設定された後、ステップＳ８でストロークが再び増加して前記ストローク閾値を上回ると（図８のｄ点参照）、ブレーキペダル１１の踏み増しが行われたと判定し、ステップＳ９で制御フラグをオン（踏み増し有り）にする。一方、前記ステップＳ８でストロークがストローク閾値を上回らなければ、ステップＳ１０で制御フラグをオフ（踏み増し無し）にする。

上述のようにしてブレーキペダル１１の踏み増しが判定されると、図６に示すように、ストロークに対する粘性係数の特性が破線で示す特性（踏み増し制御無し）から実線で示す特性（踏み増し制御無し）へと、減少方向に変更される。その結果、図７に示すように、ドライバーが制動力の不足を感じてブレーキペダル１１を強く踏み増ししたとき、従来であれば粘性摩擦反力が急激に立ち上がってブレーキペダル１１がストロークし難くなるところを（破線参照）、本実施例では粘性摩擦反力の立ち上がりを緩やかにしてブレーキペダル１１をストロークし易くすることができる（実線参照）。

このように、ブレーキペダル１１の踏み増し時に反力の急激な立ち上がりを防止することで、通常時はブレーキペダル１１に必要な剛性感（つまり反力）を与えながら、緊急の踏み増し時にブレーキペダル１１をストロークし易くして充分な制動力を発生させることができる。

次に、図９に基づいて本発明の第３実施例を説明する。

第１、第２実施例ではブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置を例示したが、第３実施例は本発明をマスタシリンダを備えたコンベンショナルなブレーキ装置に適用したものである。

マスタシリンダ３１を作動させる負圧ブースタ３２に機械的に接続されたブレーキペダル１１の上端を揺動自在に枢支する支軸に、反力付与モータ１２およびエンコーダ１３とが接続される。エンコーダ１３はブレーキペダル１１のストロークに応じた信号を出力し、ブレーキスイッチ１５はドライバーによるブレーキペダル１１の操作を検出し、踏力センサ１６はブレーキペダル１１に加えられる踏力を検出する。マスタシリンダ３１と前後左右の車輪（図には１輪のみ表示）に設けられたホイールシリンダ１８…とが油圧モジュール３３を介して接続されており、この油圧モジュール３３は追従走行ＥＣＵ２０からの信号で制御される。即ち、この第３実施例では、第１、第２実施例のブレーキアクチュエータ１９の代わりに、マスタシリンダ３２が発生したブレーキ油圧でホイールシリンダ１８…を作動させるようになっている。

しかして、この第３実施例ではブレーキペダル１１に加えられた踏力が負圧ブースタ３１を介してマスタシリンダ３２を作動させ、マスタシリンダ３２が発生したブレーキ油圧が油圧モジュール３３を介してホイールシリンダ１８…を作動させる。そして追従走行ＥＣＵ２０からの減速指令で油圧モジュール３３が作動してブレーキ油圧を発生させることで、ホイールシリンダ１８…を自動的に作動させるようになっている。

第３実施例のその他の構成および効果は、上述した第１、第２実施例と同じである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではＡＣＣ装置を備えた車両を例示したが、本発明はブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置を備えた任意の車両に対して適用することができる。

また第２実施例では、ブレーキペダル１１の踏み増し時に粘性係数を減少させてブレーキペダル１１をストロークし易くしているが、衝突回避のような緊急時にブレーキペダル１１のストローク速度が増加した場合にも、同様に粘性係数を減少させてブレーキペダル１１をストロークし易くすることができる。

この緊急時の判定は、ブレーキペダル１１のストローク速度、ブレーキペダル１１の踏力上昇速度、マスタシリンダ液圧の上昇速度、車両の前後方向減速度の上昇量のうちの少なくとも一つと、ブレーキペダル１１のストローク、ブレーキペダル１１の踏力、マスタシリンダの液圧、車両の前後方向減速度、アクセルペダルからブレーキペダル１１への踏み換え時間のうちの少なくとも一つとの組み合わせにより行うことができる。

ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置を備えたＡＣＣ装置の全体構成を示す図 ブレーキＥＣＵの回路構成を示すブロック図 ブレーキペダルのストロークと粘性係数との関係を示すグラフ ブレーキペダルのストロークと踏力（反力）との関係を示すグラフ 第２実施例に係る踏み増し判定ルーチンのフローチャート ブレーキペダルのストロークと粘性係数との関係を示すグラフ ブレーキペダルのストロークと粘性摩擦反力との関係を示すグラフ 踏み増し時制御の一例を示すタイムチャート 第３実施例のブレーキ装置を備えたＡＣＣ装置の全体構成を示す図

符号の説明

１１ ブレーキペダル
１２ 反力付与モータ（反力付与手段）
２６ ブレーキＥＣＵ（制御手段）

Claims (3)

1. ドライバーの足で操作されるブレーキペダル（１１）と、ブレーキペダル（１１）の操作に対する反力を付与する反力付与手段（１２）と、反力付与手段（１２）の作動を制御してブレーキペダル（１１）のストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段（２６）とを備えた車両のブレーキペダル装置において、
   前記制御手段（２６）は、前記ストローク速度の増加に応じて増加する反力を、ブレーキペダル（１１）のストロークの増加に応じて増加させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置。
2. ドライバーの足で操作されるブレーキペダル（１１）と、ブレーキペダル（１１）の操作に対する反力を付与する反力付与手段（１２）と、反力付与手段（１２）の作動を制御してブレーキペダル（１１）のストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段（２６）とを備えた車両のブレーキペダル装置において、
   前記制御手段（２６）は、ブレーキペダル（１１）のストローク速度およびストロークに基づいて踏み増し状態を判定し、踏み増し状態の判定時に反力を減少させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置。
3. ドライバーの足で操作されるブレーキペダル（１１）と、ブレーキペダル（１１）の操作に対する反力を付与する反力付与手段（１２）と、反力付与手段（１２）の作動を制御してブレーキペダル（１１）のストローク速度の増加に応じて反力を増加させる制御手段（２６）とを備えた車両のブレーキペダル装置において、
   前記制御手段（２６）は、ブレーキペダル（１１）の緊急操作時に前記ストローク速度に応じて増加する反力を減少させることを特徴とする車両のブレーキペダル装置。
   

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