JP2536690B2 - 自動車用ブレ―キシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の空気抵抗を増
加させて自動車を制動する空力ブレーキを備えた自動車
用ブレーキシステムに関するものであり、特に空力ブレ
ーキの作用時に自動車に抗力として作用する空力的制動
力の推定精度を向上させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空力ブレーキを含む自動車用ブレーキシ
ステムの一例が本出願人の特願平２−１１１６２号明細
書に記載されている。これは、摩擦ブレーキと補助ブレ
ーキとを含む複合ブレーキシステムであって、補助ブレ
ーキとして排気ブレーキおよび空力ブレーキを用いるも
のである。摩擦ブレーキはディスクブレーキ，ドラムブ
レーキ等の、摩擦力により自動車を制動するブレーキで
ある。排気ブレーキは、エンジンの排気管の途中に設け
られた排気ブレーキバルブを閉じ、排気ガスの流れを抑
制または阻止することによりエンジンの内部抵抗を増し
て自動車を減速するブレーキである。なお、このブレー
キシステムにおける空力ブレーキは、非作用位置と作用
位置との二位置に変位可能なじゃま板を有し、自動車に
対してそれの走行方向とは反対方向に流れる空気をじゃ
ま板に当て、自動車の空気抵抗を増加させて自動車を減
速する形式を採用している。

【０００３】上記明細書に記載されている複合ブレーキ
システムにおいては、摩擦ブレーキ，排気ブレーキおよ
び空力ブレーキが、各々による実際の制動力の和がブレ
ーキペダル等のブレーキ操作部材の操作量（操作力また
は操作ストローク）に見合った大きさとなるように制御
される。具体的には、ブレーキ操作量に応じて要求制動
力が決定され、自動車の、路面に対する走行速度である
対地車速に応じて排気ブレーキによる制動力と空力ブレ
ーキによる制動力（空力ブレーキによって自動車全体に
作用する抗力であって、自動車自身に作用する抗力とじ
ゃま板自身に作用する抗力との和に等しいと考えること
ができる）との実際値が推定され、それら推定された２
つの制動力の和を要求制動力から差し引いた値に応じて
摩擦ブレーキによる目標制動力が決定され、決定された
目標制動力が実現されるように摩擦ブレーキが制御され
るのである。

【０００４】なお、上記複合ブレーキシステムにおける
空力ブレーキはじゃま板が非作用位置と作用位置との二
位置に変位可能な形式を採用していたが、空力ブレーキ
はその他の形式、すなわち、例えば、じゃま板の空気に
対する角度等の、自動車の抗力に影響を及ぼす抗力変化
要因が複数段階に変更可能な形式とすることも可能であ
る。また、この形式を採用する場合には例えば、空力ブ
レーキによる制動力をブレーキ操作量に応じた大きさに
制御すべく、抗力変化要因を制御することも可能であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のブ
レーキシステムにおいては、前述のように、空力ブレー
キによる実際の制動力が対地車速に応じて推定される。
しかし、空力ブレーキによる制動力は本来、自動車の、
外気に対する走行速度である対気車速に応じて変化す
る。そのため、従来のブレーキシステムにおいては、自
動車が向かい風の中を走行する際には対気車速が対地車
速より高いために空力ブレーキによる制動力の実際値が
推定値より大きくなり、一方、追い風の中を走行する際
には対気車速が対地車速より低いために空力ブレーキに
よる制動力の実際値が推定値より小さくなってしまう。
このように、従来のブレーキシステムには、空力ブレー
キによる制動力を十分には正確に推定することができな
いという問題があったのである。

【０００６】本発明はこの問題を解決することを課題と
して為されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、空力ブレーキを備えた自動車用ブレーキシステムに
おいて、(a) 前記対気車速またはそれに関連して変化す
るパラメータを検出する対気車速関連量検出手段と、
(b) 検出された対気車速関連量に基づき、空力ブレーキ
の作用時に自動車に抗力として作用する空力的制動力を
推定する空力的制動力推定手段とを設けたことにある。

【０００８】なお、対気車速に関連して変化するパラメ
ータには例えば、空力ブレーキの作用時にじゃま板自身
に作用する抗力を選ぶことが望ましい。

【０００９】

【作用】本発明に係る自動車用ブレーキシステムにおい
ては、対気車速またはそれに関連して変化するパラメー
タが検出され、その検出結果に基づき、空力ブレーキの
作用時に自動車に抗力として作用する空力的制動力が推
定される。対気車速関連量と空力的制動力との間の関係
であって対地車速と空力的制動力との間の関係より相関
が強いものを用いて空力的制動力が推定されるのであ
る。

【００１０】

【発明の効果】そのため、本発明に従えば、空力的制動
力を精度よく推定することが可能となり、空力ブレーキ
を備えた自動車用ブレーキシステムによる制動を精度よ
く実現することが可能となるという効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例である空力ブレーキ
を含む複合ブレーキシステムを図面に基づいて詳細に説
明する。

【００１２】図２において１０は摩擦ブレーキとしての
ディスクブレーキであり、自動車の４つの車輪の各々に
設けられ、その回転を抑制する。左右前輪の各ディスク
ブレーキ１０のホイールシリンダ１２と左右後輪の各デ
ィスクブレーキ１０のホイールシリンダ１４とには、図
３に示すように、電気制御液圧源１６とマスタシリンダ
１８とが接続されている。電気制御液圧源１６はブレー
キペダル２０（図２参照）の踏込み力に基づく電気信号
に基づき、ポンプによりアキュムレータに蓄積された圧
力を油圧リニア制御弁により電気的に制御するものであ
り、一方、マスタシリンダ１８はブレーキペダル２０の
踏込みにより機械的に圧力を発生させるものである。電
気制御液圧源１６はまた、それの電気制御系が正常であ
れば油圧リニア制御弁をホイールシリンダ１２，１４に
接続するが、異常であればマスタシリンダ１８をホイー
ルシリンダ１２，１４に接続する接続切換装置を備えて
いる。そのため、ホイールシリンダ１２，１４の各ブレ
ーキ圧は、電気制御液圧源１６の電気制御系が正常であ
れば電気制御液圧源１６、異常であればマスタシリンダ
１８により制御されることになる。以下、その電気制御
系は正常であると仮定して説明する。

【００１３】２４はガソリンエンジン（以下、単にエン
ジンという）であり、このエンジン２４には吸気マニホ
ールド２６と排気マニホールド２８とが設けられてい
る。吸気マニホールド２６にはスロットルバルブ３０と
吸気マニホールド２６内に燃料としてのガソリンを噴射
するインジェクタ３２とが設けられている。スロットル
バルブ３０はモータ３４により図示しないアクセルペダ
ルの踏込み量に応じた量開かれるようになっており、こ
の開度はスロットル開度センサ３６により検出される。
３７は点火装置である。また、本自動車においてエンジ
ン２４の出力は自動変速機３９を有する動力伝達装置に
よって車輪に伝達される。この自動変速機３９は、ソレ
ノイドバルブの切換えにより変速比の制御およびロック
アップ制御が行われるものとされている。

【００１４】上記排気マニホールド２８には、それの排
気通路を遮断するための排気ブレーキバルブ４２が設け
られている。この排気ブレーキバルブ４２は排気制御ア
クチュエータ５８によって制御される。すなわち、排気
ブレーキバルブ４２および排気制御アクチュエータ５８
が排気ブレーキ５９を構成しているのである。

【００１５】自動車のルーフ６０の後部には図１に示す
ように、凹み６２が設けられており、この凹み６２を覆
い得る姿勢でじゃま板６４が取り付けられている。凹み
６２の底面には一対のホルダ６６を介して、車体左右方
向に延びる回動軸６８が取り付けられ、この回動軸６８
に前記じゃま板６４が回動可能に取り付けられている。
じゃま板６４は常には凹み６２内に収容された図示の非
作用位置にあるが、空力ブレーキアクチュエータ７０
（図４参照）により非作用位置から図１において反時計
方向に回動させられ、図２の作用位置において自動車の
空気抵抗を増加させる。すなわち、本実施例において
は、それらじゃま板６４，ホルダ６６，回動軸６８およ
び空力ブレーキアクチュエータ７０が空力ブレーキ７１
を構成しているのである。

【００１６】前記各ホルダ６６の後方には、図１に示す
ように、寸法歪みに応じた高さの電圧を発生する圧電型
の力センサ７２が取り付けられている。また、各ホルダ
６６は凹み６２との取付面から離間する方向への変位は
阻止されているが、車体前後方向への変位が摺動によっ
て一定範囲内で許容されている。そのため、自動車の走
行中、作用位置にあるじゃま板６４に抗力が作用すれ
ば、その抗力がじゃま板６４，回動軸６８および各ホル
ダ６６を介して力センサ７２に伝達され、その力センサ
７２により抗力が検出される。

【００１７】前記排気制御アクチュエータ５８，空力ブ
レーキアクチュエータ７０等は、図３に示す制動力制御
装置７６により制御される。なお、この制動力制御装置
７６は前記特願平２−１１１６２号明細書に一実施例と
して記載されている制動力制御装置と共通する部分が多
いため、簡単に説明する。

【００１８】制動力制御装置７６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭおよびバスを含むコンピュータを主体とするコン
トローラ７８を有する。このコントローラ７８には、前
記力センサ７２と、ブレーキペダル２０の踏込み力を検
出する踏込み力センサ８０と、自動車の対地車速（以
下、単に車速という）を検出する車速センサ８２と、車
体減速度を検出する減速度センサ８４と、自動変速機３
９のために操作されるシフトレバーがニュートラル位置
に操作されたことを検出するニュートラルスイッチ８６
とがそれぞれ接続され、それらの検出信号が供給される
ようになっている。コントローラ７８にはまた、排気制
御アクチュエータ５８，空力ブレーキアクチュエータ７
０，電気制御液圧源１６の油圧リニア制御弁等が接続さ
れており、後述するように車速センサ８２により検出さ
れる車速に基づいて排気ブレーキ５９，空力ブレーキ７
１を作用状態と非作用状態とに切り換えるとともに、ホ
イールシリンダ１２，１４の各ブレーキ圧を制御する。

【００１９】コントローラ７８にはさらに、各々コンピ
ュータを有する電子制御式の燃料噴射装置９０，スロッ
トル制御装置９２および自動変速機制御装置９４が接続
されている。燃料噴射装置９０はエンジン２４への燃料
供給を制御する装置である。スロットル制御装置９２は
スロットルバルブ３０を図示しないアクセルペダルの踏
込み量に応じた量開く装置である。自動変速機制御装置
９４は、自動変速機３９のソレノイドバルブの切換えを
制御し、変速比制御およびロックアップ制御を行う装置
である。この自動変速機制御装置９４のコンピュータの
ＲＯＭには複数種類の変速パターンが予め格納されてお
り、スロットル開度，車速および選択された変速パター
ン等に従って自動変速機３９に変速およびロックアップ
作用を行わせるのであるが、変速比を上記スロットル開
度等に基づいて得られる比より大きくするシフトダウン
制御を行えば制動効果を得ることができる。本自動車に
おいては、後述するように制動時にシフトダウン制御が
行われ、排気ブレーキ５９，空力ブレーキ７１と共に補
助ブレーキとして機能するようにされている。

【００２０】コントローラ７８のコンピュータのＲＯＭ
には、図５および図６にフローチャートで表す制動力制
御ルーチンおよびディスクブレーキ制御ルーチンを始
め、各種プログラムが格納されている。以下、本自動車
の制動について説明する。

【００２１】非制動時には排気ブレーキ５９，空力ブレ
ーキ７１およびディスクブレーキ１０は非作用状態にあ
り、自動変速機３９のシフトダウン制御が行われない状
態にある。制動力制御ルーチンでは、まず、ステップＳ
１（以下、単にＳ１で表す。他のステップについても同
じ。）において、ブレーキペダル２０が踏み込まれたか
否かにより制動が開始されたか否かの判定が行われる。
非制動時にはＳ１の判定結果はＮＯとなってＳ２２〜２
５が実行され、排気ブレーキ５９および空力ブレーキ７
１およびディスクブレーキ１０の作用が解除されるとと
もに、シフトダウン制御が行われない状態とされる。

【００２２】ブレーキペダル２０が踏み込まれればＳ１
の判定結果がＹＥＳとなり、Ｓ２において車速センサ８
２から車速Ｖが読み込まれた後、Ｓ３〜８において空力
ブレーキ７１の制御が行われる。空力ブレーキ７１は、
車速Ｖが１５０km／ｈ以上のときにブレーキペダル２０
が踏み込まれることにより作用を開始するようになって
おり、車速Ｖが１５０km／ｈ以上であればＳ４におい
て、コンピュータのＲＡＭに設けられたＦ₁ フラグがＯ
Ｎにされて空力ブレーキ７１の作用開始が記憶された
後、Ｓ５が実行され、じゃま板６４が作用位置に回動さ
せられる。制動により車速Ｖが１５０km／ｈより小さく
なれば、Ｓ３の判定結果がＮＯとなってＳ６が実行さ
れ、車速Ｖが１３４km／ｈ以下であるか否かの判定が行
われる。空力ブレーキ７１が一旦作用を開始させられた
後は、車速Ｖが１５０km／ｈより小さくなっても１３４
km／ｈより大きい間はＳ６の判定結果がＮＯ、Ｓ７の判
定結果がＹＥＳとなり、空力ブレーキ７１が継続して作
用させられ、１３４km／ｈ以下になったときＳ８におい
て非作用状態とされるとともにＦ₁ フラグがＯＦＦにさ
れる。また、ブレーキぺダル２０の踏込み時に車速Ｖが
１５０km／ｈより小さければ、Ｆ₁ フラグがＯＮにされ
ないため、車速Ｖが１３４km／ｈ以上であってもＳ３，
６および７の判定結果がいずれもＮＯとなって空力ブレ
ーキ７１が作用させられることはない。

【００２３】空力ブレーキ７１の制御に次いで排気ブレ
ーキ５９の制御がＳ９〜１４において行われる。排気ブ
レーキ５９は、車速Ｖが１５０km／ｈ以上２５０km／ｈ
以下のときに制動が行われた際に作用を開始させられ、
一旦作用を開始させられた後は、ＲＡＭのＦ₂ フラグが
ＯＮにされることにより、車速Ｖが１００km／ｈ以下に
なるまで作用を継続させられる。

【００２４】排気ブレーキ５９の制御に次いでシフトダ
ウン制御がＳ１５〜２０において行われる。シフトダウ
ン制御は、車速Ｖが１３０km／ｈ以上１８０km／ｈ以下
のときに制動が行われた際に実行を開始させられ、一旦
実行を開始させられた後は、ＲＡＭのＦ₃ フラグがＯＮ
にされることにより、車速Ｖが８０km／ｈ以下になるま
で実行を継続させられる。

【００２５】次いでＳ２１が実行され、ディスクブレー
キ１０の制御が行われる。この制御を図６のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、Ｓ１０１において、踏
込み力センサ８０からブレーキペダル２０の踏込み力Ｆ
opが読み込まれ、Ｓ１０２において踏込み力Ｆopに対応
し、運転者が望む要求制動力Ｆreq が求められる。踏込
み力Ｆopと制動力Ｆとの間には、踏込み力Ｆopが大きい
程制動力Ｆが大きくなる関係が予め定められており、Ｒ
ＯＭに格納されているその関係に基づいて要求制動力Ｆ
req が算出されるのである。次いで、Ｓ１０３におい
て、車速センサ８２から車速Ｖが読み込まれ、Ｓ１０４
において、前記Ｆ₂ フラグがＯＮにされていれば、その
車速Ｖと自動変速機３９の現在ギヤ段とに基づき、排気
ブレーキ５９の作用により得られる制動力Ｆebが算出さ
れ、一方、Ｆ₂ フラグがＯＦＦにされていれば、制動力
Ｆebが０とされる。その後、Ｓ１０５において、前記Ｆ
₃ フラグがＯＮにされていれば、前記車速Ｖと自動変速
機３９の現在ギヤ段とに基づき、シフトダウン制御によ
り得られる制動力Ｆsdが算出され、一方、Ｆ₃ フラグが
ＯＦＦにされていれば、制動力Ｆsdが０とされる。

【００２６】続いて、Ｓ１０６において、力センサ７２
および減速度センサ８４を用いて、じゃま板６４自身に
作用している抗力Ｆdragが算出される。車体減速中に空
力ブレーキ７１が作用させられる場合には、じゃま板６
４にはそれの後方に抗力Ｆdragが作用する一方、前方に
慣性力が作用する。そのため、力センサ７２によって検
出される力（以下、合成力という）は抗力Ｆdragから慣
性力を差し引いた値であって、抗力Ｆdragと厳密には一
致しない。このような事情から、本ステップにおいて
は、力センサ７２から合成力が読み込まれ、減速度セン
サ８４から車体減速度が読み込まれ、それら合成力およ
び車体減速度とじゃま板６４の質量とに基づいて抗力Ｆ
dragが算出される。すなわち、本実施例においては、コ
ントローラ７８のコンピュータの、本ステップを実行す
る部分が力センサ７２および減速度センサ８４と共同し
て、対気車速関連量としての抗力Ｆdragを検出する対気
車速関連量検出手段を構成しているのである。

【００２７】その後、Ｓ１０７において、前記Ｆ₁ フラ
グがＯＮにされていれば、Ｓ１０６において算出された
抗力Ｆdragに基づき、空力ブレーキ７１の作用により得
られる制動力Ｆab（じゃま板６４自身に作用する抗力Ｆ
dragと自動車自身に作用する抗力ｆdragとの和）が算出
され、一方、Ｆ₁ フラグがＯＦＦにされていれば、制動
力Ｆabが０とされる。抗力Ｆdragと制動力Ｆabとの間に
は、抗力Ｆdragが大きい程制動力Ｆabが大きくなる関係
があり、実験的に求めたその関係がＲＯＭに格納されて
いて、この関係を用いて抗力Ｆdragに対応する制動力Ｆ
abが算出されるのである。すなわち、本実施例において
は、コントローラ７８のコンピュータの、本ステップを
実行する部分が空力的制動力推定手段を構成しているの
である。

【００２８】続いて、Ｓ１０８においてディスクブレー
キ１０により得るべき目標制動力Ｆdis が算出される。
この目標制動力Ｆdis は、Ｓ１０２で算出された要求制
動力Ｆreq から３種類の補助ブレーキにより得られる制
動力Ｆeb，ＦsdおよびＦabを差し引くことにより算出さ
れ、その後、Ｓ１０９において、目標制動力Ｆdis が実
現されるように油圧リニア制御弁が制御される。

【００２９】図５のＳ１〜２１はブレーキペダル２０が
踏み込まれている間、繰り返し実行され、自動車が制動
される。そして、ディスクブレーキ１０および３種類の
補助ブレーキの作用により車速Ｖが低下し、補助ブレー
キの作用終了車速になればそれぞれ作用を終了させら
れ、ブレーキペダル２０の踏込みが解除されればディス
クブレーキ１０による制動も解除される。

【００３０】なお、上記実施例においては、じゃま板６
４に作用する抗力Ｆdragが対気車速関連量として検出さ
れるようになっていたが、例えば、図７に示すように、
じゃま板６４の回動軸６８の途中にトルクセンサ１１０
を設け、それの検出信号を用いて、空力ブレーキ７１の
作用時に回動軸６８の回りに作用するトルクを対気車速
関連量として検出することも可能である。

【００３１】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、この他にも当業者の知識に基づいて種
々の変形，改良を施した態様で本発明を実施することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である自動車用複合ブレーキ
システムのうち空力ブレーキを示す側面断面図である。

【図２】その複合ブレーキシステムを示す系統図であ
る。

【図３】その複合ブレーキシステムの制動力制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図４】図１における空力ブレーキを示す平面図であ
る。

【図５】図３におけるコントローラのコンピュータのＲ
ＯＭに格納されている制動力制御ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図６】図５におけるＳ２１の詳細を示すフローチャー
トである。

【図７】別の実施例である自動車用複合ブレーキシステ
ムのうち空力ブレーキを示す平面図である。

【符号の説明】

７１ 空力ブレーキ ７２ 力センサ ７６ 制動力制御装置 ７８ コントローラ １１０ トルクセンサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の空気抵抗を増加させて自動車を
   制動する空力ブレーキを備えた自動車用ブレーキシステ
   ムにおいて、自動車の、外気に対する走行速度である対
   気車速またはそれに関連して変化するパラメータを検出
   する対気車速関連量検出手段と、検出された対気車速関
   連量に基づき、前記空力ブレーキの作用時に自動車に抗
   力として作用する空力的制動力を推定する空力的制動力
   推定手段とを設けたことを特徴とする自動車用ブレーキ
   システム。