JP2008273221A

JP2008273221A - Ｅｂｓのブレーキバルブ踏力検出構造

Info

Publication number: JP2008273221A
Application number: JP2007101856A
Authority: JP
Inventors: Yuta Sakamoto; 勇太坂元
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-04-09
Also published as: JP4567021B2

Abstract

【課題】ブレーキペダル踏力を検出することでＥＢＳのブレーキフィーリングの改善を行い、ドライバにとって制御しやすいブレーキを提供することにある。
【解決手段】両側部に設けた翼板１ａ間に踏力伝達軸部１１を装着し、車両のフロアパネルにブレーキバルブボード２を介して回動自在に取り付けられるブレーキペダル１と、プッシュロッド１０の端部に踏力伝達軸部１１を挿通する貫通穴１０ａを設け、ブレーキバルブボード２を介して取り付けられるブレーキバルブ３と、貫通穴１０ａと踏力伝達軸部１１との間に装着される荷重センサ２０とを備え、ブレーキペダル１の踏力を荷重センサ２０で検出するように構成した。荷重センサ２０は、踏力伝達軸部１１のプッシュロッド１０側の側面に貼付されている。荷重センサ２０は、踏力伝達軸部１１のプッシュロッド１０側の半円弧状側面に貼付されている。荷重センサ２０は、歪みゲージである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＢＳ（エレクトロニックブレーキシステム（Electronic Brake System）
の略称）のブレーキバルブ踏力検出構造に関する。

ＥＢＳとは、ブレーキシステムに電気信号系を追加することによりブレーキレスポンスおよびブレーキフィーリングを向上させたシステムである（特許文献１、非特許文献１を参照）。制動操作に対するブレーキの応答性がよく、制動距離の短縮効果が得られる。また、積載量の大小にかかわらず同じペダルの踏み込み量で同じ減速度が得られるようにブレーキをコントロールするため、積載量に応じてペダルの踏み方を変える必要がなくドライバの負担を軽減できる。万一、システムに異常が発生した場合でも、自動的に通常ブレーキに復帰させるほか、自己診断機能により異常警報を発し安全を確保する。
ＥＢＳは、例えば、図３〜図８に示すように、車両のフロアパネルにブレーキバルブボード２を介して取り付けられたブレーキペダル１と、ブレーキバルブボード２を介して取り付けられたブレーキバルブ３と、ブレーキバルブ３に連絡するコントロールユニット４と、コントロールユニット４に連絡するアクスルモジュレータ５と、アクスルモジュレータ５に連絡するエアリザーバタンク６と、アクスルモジュレータ５に連絡するブレーキチャンバ７とを備え、ドライバーからの要求減速度はＢＳＴ（ブレーキシグナルトランスミッタ）１２でブレーキペダル１の踏み込み量（ペダルストローク）をセンシングし、それに見合った減速度を出力している。

ブレーキペダル１は、ドライバーが直接足の裏で踏み込む略平板状をした踏み込み板１ａと、この踏み込み板１ａの左右の側縁部に設けた翼板１ｂとによって構成されている。ブレーキバルブボード２は、ブレーキバルブ３を挿通する孔２ａが形成されている。また、ブレーキバルブボード２には、ブレーキペダル回転軸１ｄの左右で回転自在に軸支する２つのシャフトホルダ２ｂが設けられる。
ＥＢＳ仕様のブレーキバルブ３は、通常のブレーキバルブと同様にペダルの踏み込み下限に応じた空気圧信号を発生するだけでなく、踏み込みタイミングおよび踏み込み量を電気信号としてコントロールユニット４およびＥＢＳストップランプリレー（図示せず）に送るスイッチ８およびストロークセンサ９を内蔵している。また、ブレーキバルブ３には、プライマリピストン１４を押し上げる空気圧を供給するプライマリエアタンク１３とセカンダリピストン１５に空気圧を供給するセカンダリエアタンク１６とが接続されている。
コントロールユニット４は、ブレーキバルブ３からの電気信号によりブレーキペダル１の踏み込みタイミングおよび踏み込み量を検知し、踏み込み量に応じた減速度を得られるようにプロポーショナルリレーバルブ（図示せず）、アクスルモジュレータ５に制御信号を送る。

プロポーショナルリレーバルブは、コントロールユニット４からの電気信号およびブレーキバルブ３からの空気圧信号に比例した空気圧を、ブレーキチャンバ（フルエア）７へ送り、ブレーキを作動させる。
アクスルモジュレータ５は、コントロールユニット４からのデータ信号から必要と判断される空気圧を、後車用のブレーキチャンバ５へ送り、ブレーキを作動させる。
また、コントロールユニット４は、ＡＢＳ、ＡＳＲと同様に車輪速センサからの電気信号により各車輪の回転速度を常に監視しており、実際の減速度をブレーキペダル１の踏み込み量から算出した目標減速度と比較し、異なる場合には目標減速度と一致するようプロポーショナルリレーバルブおよびアクスルモジュレータ５を制御して制動力を調整する。

次に、ＥＢＳ通常制動時について説明する。
ブレーキバルブ３は、プライマリエアタンク１３らの空気圧Ｐでプライマリピストン１４を押し上げている。
ドライバがブレーキバルブ３のブレーキペダル１を踏み込むと、ブレーキバルブ３内部のスイッチ８およびストロークセンサ９がブレーキペダル１の踏み込みタイミングと踏み込み量（角度）を電気信号としてコントロールユニット４に送る。
コントロールユニット４は、常時、前輪側の車輪速センサおよび後輪側のアクスルモジュレータ５内蔵のコントロールユニットとのデータ通信により車両速度を推定、監視しており、ブレーキバルブ３からの電気信号を受け取ると、踏み込み量とその時点での推定車両速度から要求減速度を演算し、要求減速度に応じた制動力を発生するよう各ユニットに制御信号を送る。

前軸側はコントロールユニットがプロポーショナルルーバルブを電気信号で制御し、適切なブレーキ空気圧を発生させる。
後軸側はコントロールユニット４がアクスルモジュレータ５内蔵のコントロールユニットとデータ通信しており、コントロールユニット４からの指示にしたがってアクスルモジュレータ５が適切なブレーキ空気圧を発生させる。
トラクタの場合、コントロールユニット４がＥＢＳトレーラコントロールバルブを電気信号で制御し、適切なブレーキ空気圧を発生させトレーラ側に送る。
なお、制動中は常時、実際の減速度と要求減速度との比較演算を行い、要求減速度通り減速するようにブレーキ空気圧を調整し続ける。
電気信号でブレーキ空気圧を制御するため、ブレーキバルブ３からの空気圧信号よりもレスポンス良くブレーキ空気圧を制御できる。
また、要求減速度で減速するようにブレーキ空気圧を制御するので、積載量にかかわらず同じペダルの踏み込み量で同じ減速度が得られる。

次に、ＥＢＳ非作動時について説明する。
電気系統の故障またはコントロールユニット４が重大故障を検出し、ＥＢＳ機能の作動を中止した場合は、従来のブレーキシステム同様、空気圧回路のみでブレーキは作動する。
前軸側はプロポーショナルリレーバルブが、ブレーキバルブからの空気圧信号のみでリレーバルブとして作動し、空気圧信号に比例したブレーキ空気圧を発生させる。
後軸側は空気圧バックアップ回路上のソレノイドリレーバルブが、ブレーキバルブ３からの空気圧信号でリレーバルブとして作動し、空気圧信号に比例したブレーキ空気圧を発生させアクスルモジュレータ５に送る。アクスルモジュレータ５はブレーキ空気圧をそのまま通過させブレーキを作動させる。
トラクタの場合は、ＥＢＳトレーラコントロールバルブがブレーキバルブからの空気圧信号のみでリレーバルブとして作動し、空気圧信号に比例したブレーキ空気圧を発生させトレーラ側に送る。
特開２００５−３１３７２６号公報日産ディーゼル工業株式会社が２００５年５月に発行した「整備要領書２００５大型車（Ｇ１０５Ｒ）VIII」のＢＲＣ−１５，１６，２４

しかし、ブレーキペダル１とブレーキバルブ３とは、図７、図８に示すように、ブレーキバルブ３のプッシュロッド１０の上部に設けた穴１０ａに踏力伝達軸部１１を貫通し、踏力伝達軸部１１をブレーキペダル１の左右に設けた翼板１ｂ、１ｂに設けた穴１ｃ、１ｃに軸支する構造を取っているため、ブレーキペダル１の踏み込み時にプッシュロッド１
０が傾くことがある。そのため、ブレーキペダル１の踏み込み量を増して行くにつれてブレーキバルブ３のプッシュロッド１０が傾き始めると、図８に示すように、荷重水平成分が発生し、プライマリピストン１４とバルブ本体３ａとの間にプライマリピストン１４の作動のための隙間があり、この隙間分プライマリピストン１４が傾くと、プライマリピストン１４は下に移動しているのにも拘わらず、ストロークセンサ９が持ち上がるため、ブレーキペダル踏力を増してストロークが増えてもストロークセンサ９の出力が増えない。
一般的に、ドライバは、ブレーキペダル踏力を制御することにより減速度をコントロールしようとするので、ブレーキペダル踏力と車両減速度が比例せず、フィーリングが悪いと感じる場合がある。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ブレーキペダル踏力を検出することでＥＢＳのブレーキフィーリングの改善を行い、ドライバにとって制御しやすいブレーキを提供することにある。

請求項１に係る発明は、両側部に設けた翼板間に踏力伝達軸部を装着し、車両のフロアパネルにブレーキバルブボードを介して回動自在に取り付けられるブレーキペダルと、プッシュロッドの端部に前記踏力伝達軸部を挿通する貫通穴を設け、前記ブレーキバルブボードを介して取り付けられるブレーキバルブと、前記貫通穴と前記踏力伝達軸部との間に装着される荷重センサとを備え、前記ブレーキペダルの踏力を前記荷重センサで検出するように構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、前記荷重センサは、前記踏力伝達軸部の前記プッシュロッド側の側面に貼付されていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、前記荷重センサは、前記踏力伝達軸部の前記プッシュロッド側の半円弧状側面に貼付されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３の何れか記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、前記荷重センサは、歪みゲージであることを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキペダル作用点の荷重をセンシングすることにより、プライマリピストンの動きにとらわれず、ドライバの制動要求を検出でき、ブレーキフィーリングの改善を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２は、本実施形態に係るＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造を示す。
本実施形態に係るＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造は、ブレーキペダル作用点（プッシュロッド１０の押下部）に荷重センサ２０を装着し、ブレーキペダル反力を検出するように構成した点で、従来のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造とは相違する。従って、従来と同一構成、構造の部位は同一の符号を付して説明する。
本実施形態に係るＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造では、ブレーキペダル１の左右に設けた翼板１ｂ、１ｂに設けた穴１ｃ、１ｃに軸支される踏力伝達軸部１１が、プッシュロッド１０の貫通穴１０ａに差し込まれる部位に、荷重センサ２０を装着している。図１では、荷重センサ２０の位置が理解できるように塗り潰してある。

荷重センサ２０としては、歪みゲージを用いる。歪みゲージは、一般的に構造物等の伸び縮みを計測する時に用いられている。踏力伝達軸部１１（起歪体）にＮｉ−Ｃｕなどの
感歪材料を接着剤で貼り付けて、ブレーキペダル１の踏力（応力）を加えたときに踏力伝達軸部１１に生じた歪（変形）を電気抵抗の変化として検出する素子である。歪みゲージには線ゲージと箔ゲージがある。線ゲージは台紙上に２５μｍ以下の細い抵抗線を何度も折り返して貼り付けている。抵抗線としては銅とニッケルの合金であるアドバンス線が用いられる。箔ゲージは台紙上に貼り付けた厚さ数μｍの金属箔をエッチングして作る。線ゲージも箔ゲージも台紙の大きさは通常、１０ｍｍ以下である。
歪みゲージは、そのリード線を踏力伝達軸部１１の金属面に触れないようにビニールテープなどで絶縁しターミナルに半田付けする。ターミナルからは許す限り太めのリード線で歪み計に接続する。歪みゲージの接続方法には、温度補償や計測精度により１，２，４ゲージ法や３ワイヤーというリード線の温度補償の方法などがあり、本実施形態には何れでも適用できる。なお、歪みゲージには、以上に説明した金属抵抗体式のほかに半導体式、圧電素子式、表面弾性波式、磁歪式、光ファイバ式などがあり、これらの使用の可能である。
本実施形態では、従来のブレーキペダル１のストローク量を検出する機構からブレーキペダル１の踏力を検出する機構に変えたので、従来のストロークセンサ９は不要となる。ただし、スイッチ８は、踏み込みタイミングおよび踏力を電気信号としてコントロールユニット４およびＥＢＳストップランプリレー（図示せず）に送るために必要であるから残してある。

次に、本実施形態に係るＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造の作用を説明する。
先ず、ＥＢＳ通常制動時について説明する。
ブレーキバルブ３は、プライマリエアタンク１３らの空気圧Ｐでプライマリピストン１４を押し上げている。
ドライバがブレーキバルブ３のブレーキペダル１を踏み込むと、加重センサ２０は、ドライバの踏み込み位置における反力Ｆｐ（踏力）として感知すると同時に、ブレーキバルブ３内部のスイッチ８およびストロークセンサ９がブレーキペダル１の踏み込みタイミングと踏力を電気信号としてコントロールユニット４に送る。すなわち、貫通穴１０ａに位置する踏力伝達軸部１１を作用点としてプライマリピストン１４を押し上げる空気圧Ｐにプライマリピストン１４の径（受圧面積Ａ）を乗じた力が踏力として加重センサ２０で検出する。そして、加重センサ２０では、踏力に比例した信号をコントロールユニット４に送る。
コントロールユニット４は、常時、前輪側の車輪速センサおよび後輪側のアクスルモジュレータ５内蔵のコントロールユニットとのデータ通信により車両速度を推定、監視しており、ブレーキバルブ３からの電気信号を受け取ると、踏力とその時点での推定車両重量から制動圧力を演算し、要求減速度に応じた制動力を発生するよう各ユニットに制御信号を送る。

次に、ＥＢＳ非作動時について説明する。
電気系統の故障またはコントロールユニット４が重大故障を検出し、ＥＢＳ機能の作動を中止した場合は、従来のブレーキシステム同様、空気圧回路のみでブレーキは作動する。
前軸側はプロポーショナルリレーバルブが、ブレーキバルブからの空気圧信号のみでリレーバルブとして作動し、空気圧信号に比例したブレーキ空気圧を発生させる。
後軸側は、ブレーキバルブ３からの空気圧信号をアクスルモジュレータ５に送る。アクスルモジュレータ５は、ブレーキハブ３からの空気圧信号に比例した空気圧をリレーバルブとして発生させ、ブレーキを作動させる。
トラクタの場合は、ＥＢＳトレーラコントロールバルブがブレーキバルブ３からの空気圧信号のみでリレーバルブとして作動し、空気圧信号に比例したブレーキ空気圧を発生させトレーラ側に送る。

以上のように、本実施形態によれば、ドライバがブレーキバルブ３のブレーキペダル１を踏み込むと、加重センサ２０は、ドライバの踏み込み位置における反力Ｆｐ（踏力）として感知すると同時に、ブレーキバルブ３内部のスイッチ８およびストロークセンサ９がブレーキペダル１の踏み込みタイミングと踏力を電気信号としてコントロールユニット４に送ることができるので、従来のストロークセンサ９は不要となる。また、荷重センサ２０では、ドライバがブレーキバルブ３のブレーキペダル１を踏み込む力に応じて生じる踏力に比例した信号をコントロールユニット４に送ることができるので、踏力に対してリニアーに追従でき、ブレーキペダル踏力と車両減速度とが比例し、フィーリングが良いと感じる。
なお、上記実施形態では、加重センサ２０として使用した歪みゲージを踏力検出踏力伝達軸部１３のプッシュロッド１０側の半円弧状側面に貼付したが、歪みゲージの大きさ、貼付範囲はブレーキペダル１の踏力を感知できれば良いため、任意である。

本発明の一実施形態に係るＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造の要部を示す正面図である。図１の側面図である。従来のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造を示す斜視図である。図３の要部を示す正面図である。ＥＢＳの概要説明図である。従来のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造を示す断面図である。従来のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造を示す説明図である。従来のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造を示す断面図である。

符号の説明

１ブレーキペダル
１ａ踏み込み板
１ｂ翼板
１ｃ穴
１ｄブレーキペダル回転軸
２ブレーキバルブボード
３ブレーキバルブ
４コントロールユニット
５アクスルモジュレータ
６エアリザーバタンク
７ブレーキチャンバ
８スイッチ
９ストロークセンサ
１０プッシュロッド
１０ａ貫通穴
１１踏力伝達踏力伝達軸部
１２ＢＳＴ
１３プライマリエアタンク
１４プライマリピストン
１５セカンダリピストン
１６セカンダリエアタンク
２０加重センサ

Claims

両側部に設けた翼板間に踏力伝達軸部を装着し、車両のフロアパネルにブレーキバルブボードを介して回動自在に取り付けられるブレーキペダルと、
プッシュロッドの端部に前記踏力伝達軸部を挿通する貫通穴を設け、前記ブレーキバルブボードを介して取り付けられるブレーキバルブと、
前記貫通穴と前記踏力伝達軸部との間に装着される荷重センサと
を備え、
前記ブレーキペダルの踏力を前記荷重センサで検出するように構成した
ことを特徴とするＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造。
請求項１記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、
前記荷重センサは、前記踏力伝達軸部の前記プッシュロッド側の側面に貼付されている
ことを特徴とするＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造。
請求項２記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、
前記荷重センサは、前記踏力伝達軸部の前記プッシュロッド側の半円弧状側面に貼付されている
ことを特徴とするＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造。
請求項１ないし請求項３の何れか記載のＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造において、
前記荷重センサは、歪みゲージである
ことを特徴とするＥＢＳのブレーキバルブ踏力検出構造。