JP3948723B2 - 車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキペダルにより液圧を制御させるマスタシリンダからホイールシリンダに至るブレーキ配管内への所定量を上廻るエア入り検知が、踏込み量の変化に対する踏力変化特性により判断される車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１により、ブレーキ系の本来のばね特性にエア入りによるばね特性が加わると、ブレーキペダルの踏込み時のブレーキ系のばね定数の変化率が変化するのに着眼して、ブレーキペダルを踏込み駆動するアクチュエータと、このアクチュエータにそれぞれ付属して踏力を検知する荷重センサ及び踏込み量を検知する変位量センサと、これらの荷重センサ及び変位量センサの検知信号を入力として踏込み量に対する踏力の特性曲線データを作成するデータ作成手段と、特性曲線データについて、踏込み量の変化に対する踏力の変化率の変化速度が標準の変化速度を所定量下廻るか否かを判断して所定量を上廻るエア入りを判断する判断手段とを備えたこの種の車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置が開示されている。
【０００３】
これにより、気泡が存在する場合、そのばね特性が本来のばね特性に直列に加わり、ブレーキ系のばねの圧縮過程でばね定数が略一定化するのが遅れ、したがって踏力の変化率であるばね定数の変化速度が、標準の変化速度を所定量下廻るか否かを判断して、ブレーキ系に混入した所定量のエアが自動的に検知可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４５０４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このエア入り検知装置は、各車種ごとに共通の標準の踏力変化特性を用意して検査車両の計測データと比較するのを前提にしたもので、各検査車両のブレーキ特性のばらつきまでは考慮していない。さらに、この装置は各車種ごとの標準の曲線状の踏力変化特性を格納しておく必要がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて、共通の車種ごとに標準の曲線状の踏力変化特性を予め用意することなく、自動的にエア混入を短時間で高精度に判断できる冒頭に述べた類の車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、ブレーキペダルにより液圧を制御させるマスタシリンダからホイールシリンダに至るブレーキ配管内への所定量を上廻るエア入りの検知が、踏込み量の変化に対する踏力変化特性により判断される車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置において、ブレーキペダルを踏込み駆動するアクチュエータと、このアクチュエータにそれぞれ付属してブレーキペダルに対する踏力を検知する荷重センサ及び踏込み量を検知する変位量センサと、荷重センサ及び変位量センサの検知信号を逐次取り込んで１回目の踏込み動作及びこの踏込み動作後の２回目の踏込み動作に対して踏込み量に対する踏力の変化特性のプロットデータを作成し、このプロットデータの近似処理により１回目及び２回目の踏込み動作に対する連続曲線状の特性曲線データを作成するデータ作成手段と、実際に制動作用が生じる制動実効領域における１回目に対する２回目の特性曲線データの差分曲線データを作成して、この差分曲線データの傾斜が所定量を上廻るか否かによりエア入りを判断する判断手段と、その判断結果を出力する出力手段とを備え、２回目の踏込み動作は、制動実効領域より前の踏込み領域で、かつエアを圧縮させ得る踏込み量まで踏込みを戻されてから行われることを特徴とする。
【０００８】
図３は踏込み量に対する踏力の典型的な変化特性を連続曲線状に示すもので、変化特性Ａ１はエア入り無しの１回目の変化特性であり、ブレーキペダルの踏込みの遊びを伴う初期領域を過ぎる変曲点ａの近辺で遊びが解消して、ブレーキシリンダが作動を開始し、かつブレーキ系の本来の弾性要素が圧縮される過程を伴うシリンダ作動初期領域を過ぎる変曲点ｂの近辺の踏込み量からブレーキパッドとディスクが接触して実際に有効な制動作用が生じ始める制動実効領域に入る。変化特性Ａ２は、この踏込み終了後に気泡が大幅に圧縮される踏込み量（ストローク）、即ち変曲点ｂの直前領域まで戻して再度踏み込んだ２回目の特性を示す。Ｂ１及びＢ２はエアが混入している場合の１回目及び２回目の変化特性である。
【０００９】
図４に示すように、通常状態（同図Ａ）でブレーキペダルによりマスタシリンダ３のピストン３ａが踏込み駆動されると、ブレーキシリンダ９（同図Ｂ）にオイルが供給されてブレーキが作動状態になる。一般的に１回目の踏込み後に、ブレーキペダルを戻すと、ブレーキシリンダ９にリザーバタンク１から充填されるされるオイルが残留していることにより、直後に２回目の踏込みを行うと、相対的に小さな踏込み量で制動実効領域に入る。したがって、変化特性Ａ１、Ａ２から明らかなように、変化特性Ａ２は、所定の踏込み量に対して相対的に小さな踏込み量で制動実効領域に入って踏力も大きくなり、オイル圧力が大気圧に戻りきる前に再加圧され、かつブレーキシリンダ９が戻りきらないでオイル量が増えることにより相対的に小さなストロークで圧力が上昇し、傾斜も急になる。一方、変化特性Ｂ１は気泡の圧縮に必要なストローク分だけ制動実効領域に入るのが遅れ、その踏込み量が大きくなる。また、エア量によって気泡をさらに圧縮させるために僅かに傾斜も緩やかになる。さらに、変化特性Ｂ２は、エア入り無しで制動実効領域に入る変曲点ｂの近辺では気泡の圧縮過程を殆ど含まないことにより、変化特性Ａ２に殆ど一致するか或いはエア量によっては僅かに緩やかになる。したがって、気泡を含む場合の変化特性Ｂ１に対する変化特性Ｂ２の差は、含まない場合の変化特性Ａ１に対する変化特性Ａ２の差よりも拡大する。
【００１０】
この原理に従い、データ作成手段が、荷重センサ及び変位量センサの検知信号を入力として、サンプリングによるプロットデータもしくは連続曲線状の変化特性データを作成し、判断手段が１回目の変化特性データＡ１、Ｂ１及び２回目の変化特性データＡ２、Ｂ２を基に制動実効領域における１回目に対する２回目の踏力差が所定量を上廻るか否かによりエア入りを判断する。また、１回目の変化特性データＡ１、Ｂ１及び２回目の変化特性データＡ２、Ｂ２間には、既に大幅に圧縮された気泡の最終的な圧縮作用に起因して傾斜に差を生じる。したがって、傾斜の差が所定量を上廻るか否かにより、独自に或いは踏力差も考慮してエア入りを判断することもできる。
【００１１】
尚、途中までの踏み込量の戻りは、エアを大幅に圧縮させ得る前述の変曲点ｂの直前領域まででなく、検知精度との兼ね合いで、場合によりエアを半分程度に圧縮させ得るさらに変曲点ｂ寄りに設定することもできる。また、２回目の踏込みを１回目の踏込み後にオイルがブレーキシリンダ９に残留しない程度に時間を置くか或いは強制的に復帰させられる場合、変化特性Ａ２は、変化特性Ａ１に接近し、したがって気泡の影響が回避される変化特性Ｂ２は、変化特性Ａ１に接近する。この場合でも同様にエア圧縮過程を含む変化特性Ｂ１に対して差を生じ、同一原理によりエア入りが検知される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を基に本発明の実施の形態による車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置を説明する。車両用液圧ブレーキは、周知のように、リザーバタンク１に貯えられたブレーキ液が、ブレーキペダル５の踏込みに応動してマスタシリンダ３でエンジンの吸気圧によって踏力の増幅を行うブースタ４により増圧されて、ブレーキホース８を介してホイールシリンダ６に供給されるブレーキ系で構成される。
【００１３】
エア入り検知装置は、リザーバタンク１付きのマスタシリンダ３を経由してホイールシリンダ６に至るブレーキ配管内の液に所定量を上廻って混入するエアを検知するために、ブレーキペダル５を踏込み駆動するアクチュエータとしての歯車機構付のモータ駆動装置１０と、その駆動ロッド１１の先端に設けられて踏力を検知する荷重センサ１２及び踏込み量を検知するためにモータの回転量を検知する変位量センサを用いた駆動ロッド１１の変位量センサ１３と、これらの検知信号を入力とする信号処理装置２０とより構成される。
【００１４】
モータ駆動装置１０は、駆動ロッド１１をブレーキペダル５の足踏面に対接させ得るように傾斜させる基部１５に支持されると共に、始動信号に応答して駆動ロッド１１を所定の最大踏力が検知されるまで前進させ、次いでその直後に折り返して気泡を大幅に圧縮させ得る予め設定した標準的な所定の踏込みストロークが検知されるまで後退させ、続いて再度最大踏力が検知されるまで前進させて、原位置に復帰させる制御回路が付属している。また、モータ駆動装置１０は、ブースタ４の非作動状態を前提に、減速ギヤを介して負荷の如何に拘らず定速回転を行うようになっている。したがって、ブースタ４の作動時における踏込み駆動に要する出力に対して大きな出力を有する。
【００１５】
信号処理装置２０はエア入りを判断するためのプログラムがインストールされるパソコンを利用して構成され、荷重センサ１２及び変位量センサ１３の検知信号をインタフェイス部でＡ／Ｄ変換して取り込み、１回目の踏込み動作及びこの１回目の踏込み動作の直後にエアを大幅に圧縮させ得る踏込み量まで踏込み量を戻した後の２回目の踏込み動作に対してそれぞれ踏込み量ｘに対する踏力Ｆの変化特性である特性曲線データを作成するデータ作成手段２１と、１回目に対する２回目の踏力差の標準データを格納する標準データ格納手段２２と、データ作成手段２１で作成された１回目及び２回目の特性曲線データについて制動実効領域における１回目に対する２回目の踏力差が所定量を上廻るか否かにより所定量を上廻るエア入りを判断する判断手段２３と、画面表示器２４ａで判断データ及び合否結果を報知し、さらに光もしくは音、例えば警報ランプ２４ｂで異常な量のエア入りを報知する出力手段２４と、判断結果をメモリに逐次収録するデータ収録手段２５とを備えている。モータ駆動装置１０には、キーボード２６の操作に応答してインタフェイス部を介して始動信号が供給される。
【００１６】
データ作成手段２１は、荷重センサ１２及び変位量センサ１３の検知信号を逐次取り込んで踏込み量に対する踏力の１回目及び２回目の変化特性のプロットデータを作成するプロットデータ作成手段２１ａと、これらのプロットデータを近似処理により連続曲線状の１回目及び２回目の特性曲線データに変換する曲線データ作成手段２１ｂとを備えている。近似処理は、踏込みの全ストロークについて例えば４０点程度のプロットデータを基に回帰分析により例えば６次の近似曲線を算出することにより行う。
【００１７】
判断手段２３は、計測したｘ−Ｆ変化特性データを近似処理した１回目及び２回目の特性曲線データＣ１、Ｃ２（図２Ａ参照）について、制動実効領域における標準的な範囲を規定する踏込み量始点ｘ１及び踏込み量終点ｘ２間の特性曲線データＣ１、Ｃ２を抽出して、近似処理により１次関数の１回目及び２回目の傾斜データＤ１及びＤ２（図２Ｂ参照）を作成する傾斜データ作成手段２３ａと、２回目の傾斜データＤ２から１回目の傾斜データＤ１を減算して、１次関数ｙ＝ａｘ＋ｂとなるた差分傾斜データＤ３（図２Ｃ参照）を作成して、定数ｂ（踏力差ΔＦ）が所定量ΔＦｓを上廻るか否か及び比例定数ａ（差分傾斜θ３）が所定量を上廻るか否かを判断する関数データ作成手段２３ｂとを備えている。尚、図２Ｂ，Ｃでの傾斜は拡大して示している。
【００１８】
図２Ａにおいて、２点鎖線は、エア入りが殆ど無い１回目の特性曲線データを参考的に示す。判断手段２３は、踏力差ΔＦだけでなく、制動実効領域における圧縮済みの気泡の僅かな圧縮により傾斜θ１が緩やかになるのに起因して、差分傾斜θ３（θ２−θ１）が所定量の差分傾斜θｓを上廻るか否かも判断する。標準データ格納手段２２には、各車種について、ΔＦｓ及びθ３の判断基準となる所定値が格納されている。
【００１９】
尚、ｘ１はエア無しで制動実効領域に入る近辺、ｘ２は２回目の最大踏込み量近辺に予め設定されているが、これらのｘ１及びｘ２はマスタシリンダの構造上のストロークにより設定することもできる。また、２回目の戻り量は、エアの圧縮過程をさらに有効に利用し得るように、サンプリングデータの変化を解析して設定することもできる。敢えて定速駆動しないで装置構成を簡単にすることも考えられる。
【００２０】
このように構成されたエア入り検知装置の動作は次の通りである。エンジンが未だ装着されていない製造工程の途中で、検査工程に搬入されてきた車両のブレーキペダル５に、ブースタ４の非作動状態で、駆動ロッド１１の先端に装着された荷重センサ１２を対接させ、モータ駆動装置１０を作動させて定速でブレーキペダル５を移動させる。
【００２１】
これにより、データ作成手段２１は、荷重センサ１２及び変位量センサ１３のディジタル化された１回目の往動時及び途中からの２回目の往動時の検知信号をサンプリングし、さらに近似処理により連続曲線状の１回目及び２回目の特性曲線データＣ１、Ｃ２を作成する。判断手段２３は、この特性曲線データについて関数ｙ＝ａｘ＋ｂの差分傾斜データＤ３を作成し、踏力差ΔＦが所定量の踏力差ΔＦｓを上廻るか否かを判断する。その際、ΔＦのΔＦｓに対する減算値が微小な場合には、差分傾斜θ３が所定量の傾斜θｓを上廻るか否か、即ちΔＦがさらに大きな踏力量に対して大きくなる傾向を呈するか否かにより合否を判断する。官能試験では検知できるエア量が０．５ｃｃ程度であるのに対して０．２ｃｃ程度まで高精度に検知できるのが確認されている。
【００２２】
その判断結果は、踏力差ΔＦ及び差分傾斜θ３の数値が、特性曲線データＣ１，Ｃ２等と共に画面表示器２４ａに表示され、逐次各車両についてのデータが保存される。図示のように、踏力差ΔＦが所定の踏力差ΔＦｓを上廻る場合、警報ランプ２４ｂでも報知される。
【００２３】
尚、本発明によるエア入り検知装置は、判断基準となる所定の踏力差ΔＦｓ及び所定の差分傾斜θｓのデータを車種固有の値としてその値自体或いは基準車種に対する係数値として格納しておくことにより、各車種ごとの標準の特性曲線データを用意しておくことなく、種々の車種について、個々に車両のブレーキ特性のばらつきの影響を無くして、高精度のエア入り検知が可能となる。
【００２４】
図５は別の実施の形態によるアクチュエータを示すもので、駆動ロッド３１でブレーキペダル５を駆動するエアシリンダ３０と、そのリニアエンコーダを用いた変位量センサ３３の検知信号をタイマ３６で計時することにより駆動ロッド３１の速度を算出する速度算出手段３５と、エアシリンダ３０に供給する圧縮エアの圧力を制御する圧力調整器３８と、標準定速信号に対する実際の速度信号との偏差に応答して圧力調整器３８を制御する制御手段３７とを備えている。これにより、ブースタ４の非作動状態で、エアシリンダ３０は圧縮エアの圧力制御によりブレーキペダル５を定速駆動する。エアシリンダ３０に代えて、液圧シリンダを用いて同様に構成することもできる。尚、定速駆動しない場合にも当然エアシリンダを用いることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、踏込み量に対する踏力の標準的な曲線状の変化特性データを用意することなく、個々の車両について１回目及び２回目間の特性データのずれを判断することにより、高精度のエア入り検知が可能となる。種々の車種についてそれぞれ特有の標準的な変化特性データを用意する必要も無くなる。特に、１回目に対する２回目の曲線データの差分曲線データの傾斜が所定量を上廻るか否かを判断することにより、制動実効領域の広い範囲における踏力の変化状態からエア入りを検知できる。請求項２の発明によれば、踏力差及びその上昇する傾斜度合の双方の判断を基にエア入り検知が一層高精度に判断される。請求項３の発明によれば、ブースタの非作動状態でも定速駆動下で計測が行われて、製造段階のいずれの段階でも高精度のサンプリングデータを基に高精度の変化特性データが得られ、また完成車両についても敢えてエンジンを作動させなくても高精度のエア入り検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置の構成を示す図である。
【図２】同装置の判断動作を説明する図である。
【図３】同装置の動作原理を説明する図である。
【図４】同装置の検知対象になるブレーキ系の動作原理を説明する図である。
【図５】同装置の別の実施の形態によるアクチュエータの構成を示す図である。
【符号の説明】
３ マスタシリンダ
５ ブレーキペダル
６ ホイールシリンダ
１０ モータ駆動装置
９ ブレーキシリンダ
１２ 荷重センサ
１３，３３ 変位量センサ
３０ エアシリンダ

Claims (3)

1. ブレーキペダルにより液圧を制御させるマスタシリンダからホイールシリンダに至るブレーキ配管内への所定量を上廻るエア入りの検知が、踏込み量の変化に対する踏力変化特性により判断される車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置において、
   ブレーキペダルを踏込み駆動するアクチュエータと、このアクチュエータにそれぞれ付属して前記ブレーキペダルに対する踏力を検知する荷重センサ及び踏込み量を検知する変位量センサと、前記荷重センサ及び前記変位量センサの検知信号を逐次取り込んで１回目の踏込み動作及びこの踏込み動作後の２回目の踏込み動作に対して踏込み量に対する前記踏力の変化特性のプロットデータを作成し、このプロットデータの近似処理により前記１回目及び前記２回目の前記踏込み動作に対する連続曲線状の特性曲線データを作成するデータ作成手段と、実際に制動作用が生じる制動実効領域における前記１回目に対する前記２回目の前記特性曲線データの差分曲線データを作成して、この差分曲線データの傾斜が所定量を上廻るか否かによりエア入りを判断する判断手段と、その判断結果を出力する出力手段とを備え、
   前記２回目の踏込み動作は、前記制動実効領域より前の踏込み領域で、かつエアを圧縮させ得る踏込み量まで踏込みを戻されてから行われることを特徴とする車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置。
2. 判断手段が、傾斜が所定量を上廻るか否かを判断するのに加えて、差分曲線データの始点となる踏込み量について１回目に対する２回目の踏力差が所定量を上廻るか否かも判断することを特徴とする請求項１記載の車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置。
3. アクチュエータが、ブースタが作動していない状態で定速で踏込み駆動し得る出力を有する請求項１又は請求項２記載の車両用液圧ブレーキのエア入り検知装置。

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