JP2014152610A - Automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ブレーキペダルの踏み込み力を増幅させる負圧式ブレーキブースターを備えた自動車に関するものである。 The present invention relates to an automobile equipped with a negative pressure brake booster that amplifies the depression force of a brake pedal.
乗用車等の自動車ではブレーキペダルの踏み込みで走行にブレーキが掛かるが、人力のみでは必要な制動力を確保し難いため、ブレーキペダルの踏み込み力を増幅させるブレーキブースターを設けている。このブレーキブースターは気体駆動式であって、駆動気体として内燃機関の吸気を利用した負圧式になっており、吸気負圧と大気圧との圧力差を利用してブレーキブースターのパワーピストンを駆動するように構成されている。 In automobiles such as passenger cars, braking is applied by depressing the brake pedal. However, since it is difficult to secure the necessary braking force with only human power, a brake booster that amplifies the depressing force of the brake pedal is provided. This brake booster is a gas drive type, and is a negative pressure type using the intake air of the internal combustion engine as a drive gas, and drives the power piston of the brake booster using the pressure difference between the intake negative pressure and the atmospheric pressure. It is configured as follows.
自動車において制動力の低下は重大なトラブルであり、運転者が制動力の低下を感じたら、道路の脇に寄る等の退避行動をとって安全を確保することになる。制動力の低下要因は様々であり、特許文献1では、電子スロットルが故障した場合の対策として、点火時期を進角側に進めて制動力(エンジンブレーキ)を確保することが記載されている。 Decreasing braking force in automobiles is a serious problem, and if the driver feels that the braking force has decreased, safety is ensured by taking retreating action such as approaching the side of the road. There are various causes for the reduction of the braking force, and Patent Document 1 describes that as a countermeasure when the electronic throttle breaks down, the ignition timing is advanced to the advance side to ensure the braking force (engine brake).
電子スロットルは、故障した場合は開度が低い基準角度(オープナ開度)にばね手段で戻るように設定されており、従って、スロットルバルブが開閉可能な状態で制御系統やアクチェータが故障したに過ぎない場合は、特許文献1の対策でも効果はあると云える。 The electronic throttle is set to return to the reference angle (opener opening) with a low opening when it fails, so the control system and actuator are only broken when the throttle valve can be opened and closed. If not, it can be said that the countermeasure of Patent Document 1 is also effective.
しかし、例えば何らかの理由で吸気中に異物が混入して、これがスロットルバルブに噛み込むことでスロットルバルブが開いたままで閉じ不能に固定されてしまうと、ブレーキブースターに負圧を効かせること自体が不能又は不完全になるため、特許文献1では対応不能になってしまう。 However, for example, if for some reason foreign matter gets mixed in during intake, and this bites into the throttle valve, the throttle valve remains open and cannot be closed, it is impossible to apply negative pressure to the brake booster itself. Or since it becomes incomplete, in patent document 1, it will become impossible to respond.
本願発明はかかる現状を改善すべく成されたものであり、ブレーキブースターの機能が停止又は減退した状態であっても、運転者ができるだけ安全に退避行動を採り得るようにすることを目的とするものである。 The present invention has been made to improve the current situation, and aims to enable the driver to take the retreat action as safely as possible even when the function of the brake booster is stopped or reduced. Is.
前記目的を達成すべく請求項1の発明では、吸気通路と動力継断式附属機器とを有する内燃機関が走行動力源として搭載されており、ブレーキペダルの踏み込み力が前記吸気通路の負圧を利用したブレーキブースターで増幅される構成において、前記内燃機関の回転数が予め定めた設定値以上でかつ前記ブレーキペダルの踏み込み又はその他の制動要求が存在している状態で前記ブレーキブースターに作用する負圧が正常値より大気側に低くなっている場合、前記附属機器が強制的に駆動されるようになっている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an internal combustion engine having an intake passage and a power interrupting accessory is mounted as a driving power source, and the depression force of the brake pedal reduces the negative pressure in the intake passage. In a configuration that is amplified by the used brake booster, a negative force that acts on the brake booster when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined set value and there is a depression of the brake pedal or other braking request exists. When the pressure is lower than the normal value on the atmosphere side, the attached device is forcibly driven.
請求項2の発明では、吸気通路と動力継断式附属機器とを有する内燃機関が走行動力源として搭載されていると共に、ブレーキペダルの踏み込み力を前記吸気通路の負圧を利用して増幅させるブレーキブースターとを備えており、前記吸気通路には流量を制御するスロットルバルブが配置されている構成において、前記内燃機関の回転数が予め定めた設定値以上でかつ前記ブレーキペダルの踏み込み又はその他の制動要求が存在している状態で、前記スロットルバルブの開閉が異常であると判定されると共に前記ブレーキブースターに作用する負圧が正常値より大気側に低くなっている場合、前記附属機器が強制的に駆動されるになっている。 According to the second aspect of the present invention, an internal combustion engine having an intake passage and a power interrupting type accessory is mounted as a travel power source, and a stepping force of a brake pedal is amplified using the negative pressure of the intake passage. A throttle booster that controls the flow rate in the intake passage, and the number of revolutions of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined set value and the brake pedal is depressed or other When it is determined that the opening / closing of the throttle valve is abnormal while the braking request is present and the negative pressure acting on the brake booster is lower than the normal value to the atmosphere side, the attached device is forced Driven.
本願発明において動力継断式附属機器とは、クランク軸の動力で駆動されつつその動力を遠隔的に継断できるものをいい、その代表としてオルタネータやエアコンのコンプレッサが挙げられる。 In the present invention, the power interrupting type accessory means a device capable of remotely disconnecting the power while being driven by the power of the crankshaft, and representative examples thereof include an alternator and an air conditioner compressor.
本願発明では、例えばスロットルバルブが閉じ不能に固定されてしまったり吸気通路に穴が空いたりして、ブレーキブースターが全く機能しなくなったり増幅の程度が正常な状態より弱くなったりしても、クランク軸の回転に附属機器の負荷が掛かることにより、機関にエンジンブレーキを効かせることができるため、運転者が自動車を減速させて退避行動を採るに際してドライバビリティを向上できる。 In the present invention, even if, for example, the throttle valve is fixed so that it cannot be closed or a hole is formed in the intake passage, the brake booster does not function at all or the degree of amplification becomes weaker than normal. Since the engine brake can be applied to the engine by applying the load of the attached device to the rotation of the shaft, the drivability can be improved when the driver decelerates the vehicle and takes the evacuation action.
また、附属機器の強制駆動は予め定めた設定回転数以上で実行されるため、アイドリング回転数のような低回転域で走行している状態で附属機器が強制駆動されてエンジンストールに至ることを防止できる。従って、本願発明は、運転者が自動車を制御できなくなってしまう事態を招来することなく、運転者の退避行動をサポートできる。 In addition, since the compulsory drive of the accessory device is executed at a preset rotation speed or higher, the accessory device is forcibly driven in a low speed range such as the idling rotation speed, leading to an engine stall. Can be prevented. Therefore, the present invention can support the driver's evacuation action without causing a situation in which the driver cannot control the automobile.
(1).内燃機関・走行駆動系
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、内燃機関の構造と走行駆動系を説明する。自動車には3気筒の内燃機関1が搭載されており、内燃機関1は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを主要要素とする機関本体2を備えている。機関本体2を構成するシリンダヘッドの一側面には吸気マニホールド3が固定されて、シリンダヘッドの他側面には、排気通路の一部を構成する排気マニホールド4が固定されている。
(1) Internal combustion engine / travel drive system Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the internal combustion engine and the travel drive system will be described. A three-cylinder internal combustion engine 1 is mounted on an automobile, and the internal combustion engine 1 includes an
吸気マニホールド3には、エアクリーナ5を始端とする吸気通路6が接続されており、吸気通路6には、スロットルバルブ7とその下流側のサージタンク8とを設けている。スロットルバルブ7は電動モータ等のアクチェータ9で開閉制御されるようになっており、スロットルバルブ7の開度は第1及び第2の開度センサ10,11で検知される。
An intake passage 6 starting from an
機関本体2の一側面2aには、動弁機構駆動用のタイミングチェーンを覆うチェーンカバー12が固定されており、チェーンカバー12の外側に、補機駆動プーリ13に巻き掛けされた補機駆動ベルト14を配置している。補機駆動プーリ13はクランク軸の一端部に固定されており、補機駆動ベルト14により、オルタネータ15やエアコン用コンプレッサ16、ウォータポンプ17が駆動されている。
A
オルタネータ15とエアコン用コンプレッサ16とは動力継断式附属機器の一例であり、オルタネータ15はコイルの励磁によって遠隔的に駆動と駆動停止とを選択できる。また、エアコン用コンプレッサ16は、内蔵したクラッチの継断によって動力を継断できる。
The
オルタネータ15は、通常はバッテリーの充電量やヘッドライト等の電力使用量に応じて駆動されるが、本実施形態では、バッテリー等からの要求とは関係なく強制的に駆動することができる。他方、エアコン用コンプレッサ16も、通常はエバポレータの温度等に応じて駆動が自動的にON・OFF制御されるが、本実施形態では、エバポレータの温度等の要求とは関係なく強制的に駆動することができる。
The
機関本体2の他側面2aには、CVT方式等のトランスミッション19を固定している。トランスミッション19の主軸20の回転動力は、複数の笠歯車21及び複数の伝動軸22を介して後ろの車輪(駆動輪)23に伝達される。各車輪23が固定された車軸24にはブレーキディスク25を固定しており、ブレーキディスク25を油圧駆動式パッド装置26で挟むことで、自動車に制動力が付与される。
A
(2).制動機構
次に、ブレーキ回りの構造を説明する。自動車の運転フロアには、運転手が足で踏むブレーキペダル28がその上端部を中心にして回動するように取り付けられている。ブレーキペダル28のうち回動支点より下方の部分には略水平姿勢のブレーキロッド29が相対動自在に連結されており、ブレーキロッド29の前進力は、ブレーキブースター30によって増幅される。
(2) Brake mechanism Next, the structure around the brake will be described. A
ブレーキブースター30は、ブレーキロッド29が貫通した増幅室31及び制御室32を備えており、増幅室31にはパワーピストン33がスライド自在に嵌まって、制御室32には制御用バルブプランジャ34がスライド自在に嵌まっている。
The
パワーピストン33と制御用バルブプランジャ34とは、ブレーキロッド29に一体に設けるか、又は別部材として固定しており、いずれにしても、パワーピストン33と制御用バルブプランジャ34とはブレーキロッド29と一緒にスライドする。
The power piston 33 and the
ブレーキロッド29の先端は、マスターシリンダ35に内蔵したメインピストン36に当接している。マスターシリンダ35と油圧駆動式パッド装置26とは油圧管路37で接続されており、メインピストン36が前進すると油圧が油圧駆動式パッド装置26に作動して、パッドでブレーキディフク25が挟まれる。これによって自動車の走行にブレーキが掛かる。
The tip of the
ブレーキブースター30は駆動源として内燃機関1の吸気負圧が使用されており、そこで、例えば吸気マニホールド3と増幅室31の先端部とを負圧導入通路38で接続している。負圧導入通路38のうち増幅室31に接続された部分からは枝通路38aが分岐しており、枝通路38aは制御室32の中途部に接続されている。
The
また、増幅室31のうち制御室32に近い端部には制御管39の一端部が接続されており、制御管39の他端部は2つに枝分かれして、一方の枝部39aは制御室32の前部に接続されて、他方の枝部39bは制御室32のうちブレーキペダル28に近い後部に接続されている。制御室32のうちブレーキペダル28に近い後部には、大気に開放された大気開放管40が接続されている。大気開放管40は、制御管39のうち他方の枝部39bと同じ位置に接続されている。
One end of the
図1はブレーキペダル28を踏み込んだ状態を示しており、この状態では、吸気通路6取り込まれた負圧は増幅室32のうち前室32aに流入してパワーピストン33を吸引する。これにより、ブレーキペダル28の踏み込み力が増幅される。
FIG. 1 shows a state in which the
また、この状態では、制御用バルブプランジャ34は前進しているため、制御室32の後部は空いていて制御管39と大気開放管40とは連通しており、このため、増幅室31の後室31bは大気に開放されていて、後室31bに溜まっていた空気は大気に放出される。従って、パワーピストン33は、抵抗を受けることなく吸気負圧で吸引動される。
In this state, since the
ブレーキペダル28が図示しないばねで戻ると、制御室32はその後部が制御用バルブプランジャ33で塞がれて前部はオープンになり、吸気負圧は制御管39を介して増幅室31の後室31bに作用し、このため、増幅室31の前室31aと後室31bとには圧力差はなくなって、制御用バルブプランジャ33はばねの力で容易に後退する。
When the
車両のうち運転席の近くには、サイドブレーキ41と走行シフトレバー42とを設けており、これらサイドブレーキ41及び走行シフトレバー42の動きは、それぞれ作動検知センサ32,44で検知される。ブレーキペダル28の踏み込みは、ペダルセンサ45で検知される。
A
(3).スロットルバルブ故障時の制御
内燃機関1は、制御装置としてECU(エンジン・コントロール・ユニット)46を備えている。良く知られているように、ECU46は、CPUや揮発性及び不揮発性メモリー等を備えている。そして、スロットルバルブ7の開度センサ10,11、ペダルセンサ45、サイドブレーキ作動検知センサ43,走行シフトレバー位置検知センサ44が接続されている。スロットルバルブ7のアクチェータ9、オルタネータ15、アエコン用コンプレッサ16もECU46に電気的に接続されている。また、機関本体2のうちチェーンカバー12を設けた一側部には、クランク軸の回転数を検知する回転センサ48を設けており、この回転センサ48もECU46に接続されている。
(3). Control in the event of a throttle valve failure The internal combustion engine 1 includes an ECU (engine control unit) 46 as a control device. As is well known, the
また、吸気通路6のうち例えばサージタンク8に吸気圧センサ47を設けており、吸気圧センサ47もECU46に電気的に接続されている。本実施形態では、吸気圧センサ47は、ブレーキブースター用負圧の圧力を検知するセンサとしても機能している。ブレーキブースター用負圧の検知手段としては、例えば、増幅室31や負圧導入通路38に圧力センサを設けてもよい。
In addition, an
スロットルバルブ7の開度は第1及び第2の開度センサ10,11で検知されるが、2つ設けているのは、いずれか一方が故障しても他方のみでも検知できるようにするためである。通常は、2つの開度センサ10,11によって、スロットルバルブ7の開度を正確に検知している。本実施形態では、開度センサ10,11はスロットルバルブ7の開き異常(電子スロットルの異常)を検出する手段として機能している。
The opening degree of the throttle valve 7 is detected by the first and second
また、ペダルセンサ45とサイドブレーキ作動検知センサ43、走行シフトレバー位置検知センサ44とは、自動車を停止させたい(或いは減速させたい)という、運転者の制動意思を検知する制動要求検知手段として機能している。
The
さて、スロットルバルブ7は例えばバタフライバルブ方式であるが、支軸と軸受けとの間に異物が混入したり、粘着性の液体が付着したりするなどして、スロットルバルブ7が大きく開いた状態のままに固定されてしまい、アクチェータ9に閉じ信号を発しても、アクチェータが動かずにスロットルバルブ7を閉じ制御できなくなることが予想される。その場合は、吸気通路6が大気圧に近い低い負圧状態に保持されてしまうため、ブレーキブースター31を全く又は殆ど機能させることができずに、自動車を殆ど制動できなくなるという由々しき事態が発生するおそれがある。
The throttle valve 7 is, for example, a butterfly valve system. However, the throttle valve 7 is in a state where the throttle valve 7 is largely opened due to foreign matter mixed in between the support shaft and the bearing or adhesive liquid adhering thereto. Even if a closing signal is issued to the actuator 9, it is expected that the throttle valve 7 cannot be closed and controlled without moving the actuator. In that case, since the intake passage 6 is maintained in a negative pressure state close to the atmospheric pressure, the
そこで、ペダルセンサ45がONで、しかもアクチェータ9に閉じ信号が発せられているにもかかわらずスロットルバルブ7が開いたままに維持されている場合(アクチェータ9の制御信号に追従して開度センサ10,11がスロットルバルブ7の閉じ動を検知しない場合)は、機関の回転数が附属装置をフル駆動してもエンジンストールに至らない回転数(設定回転数)以上であることと、吸気負圧が正常値よりも大気圧側に低くなっていることとを条件として、運転者の制動要求があるにもかかわらずスロットルバルブ7が異常(故障)でブレーキブースター30が機能不全になっていると判断し、オルタネータ15及びエアコン用コンプレッサ16が駆動されていない場合はこれらを強制的に駆動して、内燃機関1に負荷(エンジンブレーキ)を強制的に掛ける。
Therefore, when the
これにより、車輪23に伝わる駆動力が抑制されて自動車は減速し、運転者は安全性を高めた状態で道路脇に寄る等の退避行動を採ることができる。下り坂でない場合は、ブレーキを踏み込んだ状態が維持されることで車速はどんどん低下し、やがて停止に至ることも可能である。
As a result, the driving force transmitted to the
フットブレーキが効かないと、運転者はサイドブレーキ41を引いたり(足踏み式の場合は踏んだり)、走行シフトレバー42を低速(LやB)にダウンしたりすることが多いので、ブレーキペダル45のONに加えて(又はこれに代えて)、サイドブレーキ作動検知センサ43がONになることと、走行シフトレバー位置検知センサ44がシフトダウンを検知することとのいずれか一方又は両方を契機として、オルタネータ15等の強制駆動を実行することも可能である。
If the foot brake is not effective, the driver often pulls the side brake 41 (stepping in the case of a stepping type) or lowers the
2つの開度センサ10,11を備えている場合は、スロットルバルブ7の異常検知態様としては、いずれか一方の開度センサ10,11が異常を検知したら強制駆動を実行してもよいし、両方の開度センサ10,11が異常を検知することを条件にオルタネータ15等の強制駆動を実行してもよい。吸気センサ46による検出値が大気圧側に高止まりして変化しないことは異常事態の検知として重要であるので、吸気圧センサ47による検出値が大気圧側に高止まりしている場合は、いずれか片方のみの開度センサ10,11が異常信号を発したらオルタネータ15等の強制駆動を実行してもよい。
When two opening
なお、オルタネータ15が発電量可変式であって、低い発電量で駆動されている状態でスロットルバルブ7の故障が検知された場合は、オルタネータ15の発電量を最大化するように制御したらよい。オルタネータ15の発電量が消費電力に依存している場合は、ヘッドライトを強制点灯させたりラジェータファンを強制駆動したりして、消費電力を最大化することも可能である。
If the
ブレーキブースター30に作用する負圧が正常か否かは、スロットルバルブ7に対するECU46からの指示信号に基づいて、吸気圧センサ47の検出値を予め設定したマップ(正常値、基準値)と比較することで判断できる。
Whether or not the negative pressure acting on the
すなわち、運転者がブレーキペダル28を踏んでいる状態では、運転者の足はアクセルペダルから離れているのでスロットルバルブ7には閉じ信号が発せられているが、実際にスロットルバルブ7が正常に閉じて、ブレーキブースター30が所期の増幅力を発揮する状態に吸気負圧が真空側に高くなっている状態を正常な状態としてそのときの吸気負圧を正常値(基準値)として記憶させておき、この正常値に比べて実際の吸気負圧(吸気圧センサ47の検出値)が大気圧側に高くなるように設定幅以上に乖離している場合は、ブレーキブースター30に負圧が正常に作用していないと判断したらよい。
That is, when the driver is stepping on the
ブレーキブースター30に負圧が正常に作用していない原因としては、スロットルバルブ7にECU46から閉じ信号が発せられているのにスロットルバルブ7が閉じずに開いたままになっている場合と、スロットルバルブ7はECU46からの指示とおりに閉じているが、吸気通路6に穴が空く等して漏れが発生している場合との2種類が考えられるが、ブレーキペダル28を踏んでいるのに吸気圧センサ47による検出値が基準値(正常値)より大気圧側に異常に低い場合は、どちらが原因であってもオルタネータ15等の強制駆動によって回転を抑制できる。
The reason why the negative pressure is not normally applied to the
上記のとおり、オルタネータ15やエアコン用コンプレッサ16の強制駆動は、それらのフル駆動によってエンジンストールに至る低回転域では行われないが、例えば設定回転数を第1設定回転数とこれより高い第2設定回転数との2段階に設定して、実際の回転数が第2回転数より高い場合はオルタネータ15とエアコン用コンプレッサ16との両方を駆動し、実際の回転数が第1回転数と第2回転数との間にある場合はオルタネータ15とエアコン用コンプレッサ16とのうちいずれか一方のみを強制駆動し、実際の回転数が第1回転数より低い場合は両者とも強制駆動しない、というように制御することも可能である。
As described above, the forcible drive of the
本願発明は、内燃機関で駆動される自動車に適用して具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied by being applied to an automobile driven by an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 内燃機関
2 シリンダブロックとシリンダヘッドを主要要素とする機関本体
3 吸気マニホールド
6 吸気通路
7 スロットルバルブ
9 スロットルバルブ開閉用のアクチェータ
10,11 スロットルバルブの開度センサ
14 補機駆動ベルト
16 動力継断式附属機器の一例としてオルタネータ
17 動力継断式附属機器の一例としてエアコン用コンプレッサ
23 車輪
25 ブレーキディスク
28 ブレーキペダル
30 ブレーキブースター
31 増幅室
33 パワーピストン
34 制御用バルブプランジャ
38 負圧導入通路
40 ECU(制御装置)
41 サイドブレーキ
42 走行シフトレバー
43 サイドブレーキ作動検知センサ
44 走行シフトレバー位置検知センサ
45 ペダルセンサ
47 吸気圧センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
41
Claims (2)
前記内燃機関の回転数が予め定めた設定値以上でかつ前記ブレーキペダルの踏み込み又はその他の制動要求が存在している状態で前記ブレーキブースターに作用する負圧が正常値より大気側に低くなっている場合、前記附属機器が強制的に駆動される、
自動車。 An internal combustion engine having an intake passage and a power interrupting type accessory device is mounted as a traveling power source, and the depression force of the brake pedal is amplified by a brake booster using the negative pressure of the intake passage,
The negative pressure acting on the brake booster becomes lower than the normal value to the atmosphere side when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined set value and there is a depression of the brake pedal or other braking request. The attached device is forcibly driven,
Automobile.
前記内燃機関の回転数が予め定めた設定値以上でかつ前記ブレーキペダルの踏み込み又はその他の制動要求が存在している状態で、前記スロットルバルブの開閉が異常であると判定されると共に前記ブレーキブースターに作用する負圧が正常値より大気側に低くなっている場合、前記附属機器が強制的に駆動される、
自動車。 An internal combustion engine having an intake passage and a power interrupting type accessory is mounted as a driving power source, and a brake booster that amplifies the depressing force of the brake pedal using the negative pressure of the intake passage. The throttle passage for controlling the flow rate is arranged in the intake passage,
When the number of revolutions of the internal combustion engine is equal to or greater than a predetermined set value and the brake pedal is depressed or other braking request is present, it is determined that the opening / closing of the throttle valve is abnormal and the brake booster When the negative pressure acting on the air is lower than the normal value to the atmosphere side, the attached device is forcibly driven,
Automobile.
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