JP3992174B2 - アンチロックブレーキシステムの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アンチロックブレーキシステムの制御装置に係り、特に、制動油圧をサーボモータの回動角度で制御するアンチロックブレーキシステムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両には、最適なブレーキ制御を行うためのアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が搭載されている。ＡＢＳでは、走行中の車輪の回転速度と車体速度とからスリップ率を演算し、このスリップ率に基づいて制動力を最適に制御する。
【０００３】
従来のＡＢＳでは、例えば特開平５−７９５４３号公報に開示されているように、制動油圧を減圧、保持、増圧させるアンチロックブレーキ用のアクチュエータが、ブレーキ操作を油圧に変換するマスタシリンダとキャリパシリンダとの間に連結されている。このアクチュエータはサーボモータを内蔵し、車輪のスリップ率情報に基づいて、アクチュエータのクランク軸をサーボモータにより変位させ、クランク軸がエキスパンダピストンを介してカットバルブを開閉することにより、キャリパシリンダに作用する制動油圧を制御する。
【０００４】
ＡＢＳ制御の非作動時には、カットバルブが開弁状態に保たれるようにエキスパンダピストンが一端側まで退避されている。エキスパンダピストンを前記一端側に位置させるクランク軸の角度は、当該クランク軸の回動限界に設定されている。したがって、ＡＢＳ制御の終了時には、サーボモータに対してクランク軸の回動限界が目標角度として与えられ、クランク軸は、その一部に設けられた位置決め部材が前記ストッパ部材に突き当たるまで回動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、アクチュエータやクランク軸等の組み立て精度や部品の個体差にかかわらず、ＡＢＳ制御の終了時にはエキスパンダピストンが前記一端側まで確実に回避されるように、前記サーボモータに対して与えられる目標角度が、クランク軸の回動限界を超えた角度に設定される。
【０００６】
したがって、クランク軸側の位置決め部材がスットパ部材に突き当たってサーボモータが実際にはロックしても、クランク軸の実角度が目標角度に到達しないためにサーボモータが付勢され続け、サーボモータに無用な電流が流れてしまうという技術課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、サーボモータに連結されたクランク軸により変位されるエキスパンダピストンを、前記サーボモータに無用な電流を消費させることなく、クランク軸の回動限界に対応した所定位置まで確実に変位させられるアンチロックブレーキシステムの制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、マスタシリンダに連通された入力油圧室と、ブレーキのキャリパシリンダに連通された出力油圧室と、前記入力油圧室と出力油圧室とを連通または遮断するカットバルブと、一端側に位置して前記カットバルブを開弁し、他端側に至る工程で前記出力油圧室の容積を増大させながら前記カットバルブを閉弁するエキスパンダピストンと、前記エキスパンダピストンを変位させるクランク機構と、前記クランク機構を、別途に与えられる目標角度に応じて回動させるサーボモータと、前記クランク機構が、前記エキスパンダピストンを前記一端側に位置させる角度を超えて回動されないように回動限界を設定するストッパ部材とを含み、前記エキスパンダピストンを、ＡＢＳの非作動時には前記一端側へ退避させ、ＡＢＳの作動時には他端側に至る工程上で変位させるアンチロックブレーキシステムの制御装置において、前記目標角度が前記カットバルブの開弁角度範囲内であると、前記目標角度を前記開弁角度範囲内の所定角度に設定することを特徴とする。
【０００９】
上記した特徴によれば、サーボモータに連結されたクランク軸により変位されるエキスパンダピストンを、サーボモータに無用な電流を消費させることなく、クランク機構の回動限界に対応した位置またはその近傍まで変位させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態であるブレーキ制御システムの構成を示した図であり、ここでは、前輪に適用した場合を例にして説明する。
【００１１】
本実施形態のブレーキシステムは、前輪の回転軸に配設されるディスクプレート１０と、車両のハンドル部に取着されるブレーキレバー２０と、コントロールユニット３０と、制動油圧を制御するアクチュエータとしてのモジュレータ４０とを含む。
【００１２】
ディスクプレート１０には、前記モジュレータ４０から制動油圧を供給されて制動力を発生するキャリパシリンダ１１および車輪速センサ１２が装着され、車輪速センサ１２により検知された前輪の回転速度はコントロールユニット３０へ入力される。
【００１３】
モジュレータ４０の直流サーボモータＭにはクランク機構５０が連結されている。クランク機構５０は、図２にも示したように、直流サーボモータＭの回転軸に軸着されたピニオン５１と、このピニオン５１に噛合する半円状のクランクギア５２と、このクランクギヤ５２を軸支するクランク軸４１と、クランクギア５２にクランクアーム４２を介して偏心して連結されたクランクピン４４と、クランクピン４４の他端に連結されたクランクアーム４６とを含み、前記クランクギア５２の回動範囲はストッパピン５３により規制される。前記クランクアーム４６には、位置検出器としてのポテンショメータ４３が装着されている。
【００１４】
前記クランクピン４４にはカムベアリング４５が回転自在に装着され、このカムベアリング４５は、スプリング収納部４６に収納されたリターンスプリング４７の弾発力によって一端方向に常時押圧される。カムベアリング４５には、前記リターンスプリング４７の押圧位置と対称の位置にエキスパンダピストン６０が当接されている。従って、前記エキスパンダピストン６０は、カムベアリング４５の上下動に伴って上下方向に変位し、カットバルブ６１の開閉を行う。
【００１５】
前記エキスパンダピストン６０の上部には、カットバルブ６１を内蔵したカットバルブ収納部６２が配設され、該カットバルブ収納部６２の入力油圧室６４には、配管６５を介してマスタシリンダ６７が接続されている。カットバルブ収納部６２の出力油圧室６６には、配管６８を介して前記キャリパシリンダ１１が接続されている。
【００１６】
すなわち、マスタシリンダ６７とキャリパシリンダ１１とは、配管６５、モジュレータ４０および配管６８を介して相互に接続され、且つ、この経路には油圧用のオイルが充填されている。前記マスタシリンダ６８はブレーキレバー２０の操作を油圧力に変換し、この油圧力をカットバルブ収納部６２に伝達する。
【００１７】
コントロールユニット３０は、車輪速センサ１２から読み取った車輪速情報、およびクランクアーム４６の位置でクランク機構５０の角度を代表するポテンショメータ４３の出力値に基づいて直流サーボモータＭの回動角度を制御する。
【００１８】
このような構成において、ＡＢＳ非作動時は、クランクギア５２が、ストッパピン５３により規制される回動限界まで回動されている。したがって、エキスパンダピストン６０が一端側に位置し、カットバルブ６１が開弁されているので、ブレーキ操作に応答した制動圧力がキャリパシリンダ１１に供給される。
【００１９】
ＡＢＳ作動時は、クランクギア５２がサーボモータＭにより回動されてエキスパンダピストン６０が他端側に向かって下降する。これによりカットバルブ６１が閉じ、かつ出力油圧室６６の容積がエキスパンダピストン６０の位置に応じて増大するので、キャリパシリンダ１１に供給されていた制動圧力も、エキスパンダピストン６０の位置に応じて減圧される。
【００２０】
なお、以上では前輪に配設されるブレーキ制御システムの構成について説明したが、後輪にも同様のブレーキ制御システムが配設されている。
【００２１】
図３は、前記コントロールユニット３０の主要部の構成を示したブロック図である。車輪速演算部３００は、前記車輪速センサ１２の出力信号に基づいて車輪速Ｗf を演算する。車速演算部３０１は、エンジン回転数Ｎe および変速段Ｇ、あるいは前記車輪速Ｗf 等に基づいて車速Ｖを演算する。スリップ率演算部３０２は、前記車速Ｖおよび車輪速Ｗf に基づいて車輪のスリップ率λf を演算する。目標角度決定部３０３は、スリップ率λf に基づいて前記クランク機構５０の目標角度θt 決定する。
【００２２】
デューティ比決定部３０４は、サーボモータＭへ供給する駆動パルスのデューティ比をＰＩＤ制御により決定する。パルス生成部３０５は、決定されたデューティ比に基づいてパルス列を生成する。ドライバ３０６は、前記生成されたパルス列に基づいてサーボモータＭを駆動する。
【００２３】
次いで、図４、６のフローチャート、および図５のタイムチャートを参照して、本実施形態の動作を説明する。図５では、車速Ｖと車輪速Ｗf との関係に応じて制御される、クランク機構５０の目標角度θt と実角度θ0 との関係が、従来技術および本発明の双方について示されている。
【００２４】
ステップＳ１では、後述するＡＢＳフラグＦabs に、ＡＢＳの非作動状態を代表する値（オフ代表値）がセットされる。ステップＳ２では、前記車輪速演算部３００に車輪速センサ１２の出力信号が取り込まれて前輪の車輪速Ｗf が演算される。ステップＳ３では、前記車速演算部３０１において車速Ｖが求められる。本実施形態では、車速Ｖがエンジン回転数Ｎe と変速段Ｇとの関係に基づいて求められる。ステップＳ４では、前記スリップ率演算部３０２において、車輪速Ｗf と車速Ｖとに基づいてスリップ率λf が演算される。ステップＳ５では、前記車輪速Ｗf を微分して車輪加速度αが演算される。
【００２５】
ステップＳ６では、前記車輪加速度αの関数として与えられる基準スリップ率λref と前記スリップ率λf とが比較される。ここで、図５の時刻ｔ1 において、スリップ率λf が基準スリップ率λref を超えると、ＡＢＳを作動させるべくステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、ＡＢＳが作動中であるときにセットされるＡＢＳ作動中フラグＦabs がセットされる。さらに、ＡＢＳがその終了処理を実行する際にセットされる終了処理フラグＦend がリセットされる。ステップＳ８では、前記目標角度決定部３０３において、クランク機構５０の目標角度θtが決定される。
【００２６】
図６は、前記ステップＳ８における前記目標角度決定部３０３の動作を示したフローチャートである。
【００２７】
ステップＳ８１では、前記スリップ率λf に基づいてクランク機構５０の角度増減量Δθが演算される。ステップＳ８２では、前記ポテンショメータ４３の出力信号に基づいて、クランク機構５０の実角度θ0 が演算される。ステップＳ８３では、前記クランク機構５０の実角度θ0 と角度増減量Δθとが加算されて目標角度θt が求められる。ステップＳ８４では、目標角度θt と更新停止角度θref とが比較される。
【００２８】
この更新停止角度θref は、図５に示したように、クランクギア５２の回動がストッパピン５３により規制される回動限界θlmt の手間であって、かつ前記カットバルブ６１が閉弁状態から開弁状態に切り替わる開弁角度θopenよりも開弁側、換言すれば、カットバルブ６１が開弁しており、運転者のブレーキ操作が制動力に反映される角度範囲に予め設定されている。
【００２９】
最初は目標角度θt が更新停止角度θref に達していないのでステップＳ８５へ進み、前記目標角度θt をデューティ比決定部３０４へ出力する。デューティ比決定部３０４では、前記ポテンショメータ４３により検知されたクランク機構５０の実角度θ0 を前記目標角度θt に一致させるためのＰＩＤ制御が実行され、サーボモータＭへ供給する駆動パルスのデューティ比が決定される。
【００３０】
図４に戻り、ステップＳ９では、このデューティ比に基づいてパルス生成部３０５により生成されたパルス列が、ドライバ３０６を介してサーボモータＭへ供給される。このようなＡＢＳの通常制御は、スリップ率λf が基準スリップ率λref を越えている限り継続される。
【００３１】
その後、図５の時刻ｔ2 においてスリップ率λf が基準スリップ率λref を下回り、これが図４のステップＳ６で検知されるとステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、ＡＢＳ作動中フラグＦabs が参照され、ここではＡＢＳ作動中フラグＦabs が既にセットされているのでステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、前記ＡＢＳ作動中フラグＦabs がリセットされ、前記終了処理フラグＦend がセットされる。ステップＳ１２では、終了処理タイマＴend がカウントを開始する。
【００３２】
その後、図５の時刻ｔ3 において、クランク機構５０の目標角度θt が更新停止角度θref に達し、これが、図６のステップＳ８４において検知されると、ステップＳ８６において、目標角度θt が更新停止角度θref に設定される。ステップＳ８５では、更新停止角度θref が目標角度θt として出力される。この結果、図５の下側に拡大して示したように、クランク機構５０の目標角度θt は更新停止角度θref に固定され、クランク機構５０の実角度θ0 は更新停止角度θref に徐々に収束する。
【００３３】
次の周期では、ステップＳ１０からステップＳ１４へ進んで終了処理フラグＦend が参照され、ここでは、終了処理フラグＦend がセットされているのでステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、前記終了処理タイマＴend がタイムアウトしたか否かが判別され、タイムアウトしていなければ前記ステップＳ８へ進み、目標角度θt を更新することなく更新停止角度θref に固定するＡＢＳ制御が継続される。
【００３４】
その後、図５の時刻ｔ4 において前記終了処理タイマＴend がタイムアウトし、これが、前記ステップＳ１５において検知されると、ステップＳ１６では、当該終了処理タイマＴend がリセットされる。ステップＳ１７では、ＡＢＳ作動中フラグＦabs がリセットされる。
【００３５】
以上のようにしてＡＢＳの終了処理が完了し、クランク機構５０が更新停止角度θref まで回動されると、その後は、前記スプリング収納部４６に収納されたリターンスプリング４７の弾発力によってエキスパンダピストン６０が正規の退避位置まで変位される。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、サーボモータＭにより回動されてエキスパンダピストン６０を変位させるクランク機構を、その回動限界の手前までしか回動させず、当該回動限界に対応した位置まで変位されたエキスパンダピストン６０を、リターンスプリングの弾性力により所定位置まで変位させる。したがって、エキスパンダピストン６０を、サーボモータに無用な電流を消費させることなく、クランク機構の回動限界に対応した所定位置まで変位させることができる。
【００３７】
また、更新停止角度θref を、カットバルブ６１が開弁状態を維持できる角度範囲内、換言すれば、運転者のブレーキ操作が制動力に反映される位置に設定しているので、クランク機構５０の回動速度が回動限界θlmt の直前で減速されても、運転者のブレーキ操作に全く影響しない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) サーボモータに連結されたクランク機構により変位されるエキスパンダピストンを、前記サーボモータに無用な電流を消費させることなく、クランク機構の回動限界に対応した所定位置まで確実に変位させることができる。
【００３９】
(2) 更新停止角度を、カットバルブが開弁状態を維持できる角度範囲内、換言すれば、運転者のブレーキ操作が制動力に反映される位置に設定したので、クランク機構の回動速度が回動限界の直前で減速されても、運転者のブレーキ操作に全く影響しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるブレーキ制御システムの構成を示した図である。
【図２】モジュレータの主要部の構成を示した図である。
【図３】図１のコントロールユニットの主要部の構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の動作を示したフローチャートである。
【図５】本発明の動作を示したタイムチャートである。
【図６】ＡＢＳ制御の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ディスクプレート、１２…車輪速センサ、２０…ブレーキレバー、３０…コントロールユニット、４０…モジュレータ、４１…クランク軸、４２…クランクアーム、４４…クランクピン、４６…クランクアーム、４３…ポテンショメータ、４５…カムベアリング、４７…リターンスプリング、５０…クランク機構、５３…ストッパピン、６０…エキスパンダピストン、６１…カットバルブ

Claims (1)

1. マスタシリンダに連通された入力油圧室と、
   ブレーキのキャリパシリンダに連通された出力油圧室と、
   前記入力油圧室と出力油圧室とを連通または遮断するカットバルブと、
   一端側に位置して前記カットバルブを開弁し、他端側に至る工程で前記出力油圧室の容積を増大させながら前記カットバルブを閉弁するエキスパンダピストンと、
   前記エキスパンダピストンを変位させるクランク機構と、
   前記クランク機構を、別途に与えられる目標角度に応じて回動させるサーボモータと、
   前記クランク機構が、前記エキスパンダピストンを前記一端側に位置させる角度を超えて回動されないように回動限界を設定するストッパ部材とを含み、
   前記エキスパンダピストンを、アンチロックブレーキシステムの非作動時には前記一端側へ退避させ、アンチロックブレーキシステムの作動時には他端側に至る工程上で変位させるアンチロックブレーキシステムの制御装置において、
   アンチロックブレーキシステムの制御作動時に前記目標角度を演算し、前記目標角度が前記カットバルブの開弁角度よりも小さい更新停止角度未満であると、目標角度を演算値にかかわらず開弁角度範囲内の更新停止角度に設定する手段と、
   前記エキスパンダピストンを前記一端側へ弾発するリターンスプリングとを具備し、
   前記エキスパンダピストンは、前記更新停止角度またはその近傍まで前記サーボモータにより回動されたクランク機構により変位された後、前記リターンスプリングの弾性力によって前記一端側まで変位されることを特徴とするアンチロックブレーキシステムの制御装置。

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