JP4464856B2 - 車両のブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御する反力制御手段と、車輪のロック傾向に応じて制動力を制御するＡＢＳ制御手段とを備えた車両のブレーキ装置に関する。

制動によって車輪がロック傾向になったときに、その車輪の制動力を減少させてロックを抑制することで停止までの制動距離の短縮を図るＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）では、それが作動したことをドライバーに報知するためにブレーキペダルに細かい振動を与えるようになっている。

ブレーキペダルに加えられたストロークを電気信号に変換し、この電気信号に基づいてブレーキアクチュエータを作動させて制動力を発生させるブレーキ・バイ・ワイヤ装置に、ブレーキペダルが踏まれたときに擬似的な反力を発生させるペダルストロークシミュレータを設けたものにおいて、ＡＢＳが作動したときにペダルストロークシミュレータが発生するブレーキペダルの反力を増加させることでストロークを抑制し、ドライバーにＡＢＳが作動したことを認識させるとともに、反力の増加によりドライバーに充分な制動力が発生しているとの安心感を与えるものが、下記特許文献１により公知である。
特開平１１−１５７４３９号公報

ところで、車両が走行する路面の摩擦係数は一定ではなく、四輪のうちの特定の車輪だけが摩擦係数が小さい路面に乗る場合がある。例えば、制動中の車輪が濡れたマンホールの蓋を踏んだ場合、その車輪だけが一時的にロックしてＡＢＳが作動する場合がある。このような場合、残りの三輪は摩擦係数の大きい路面を踏んでいるので更に大きい制動力を発生する余裕を残しているが、上記特許文献１のものはブレーキペダルの踏力が増加してドライバーにＡＢＳが作動したことを報知してしまうため、ドライバーがブレーキペダルを踏み込むのを躊躇してしまい、ブレーキ装置の制動力を充分に活かしきれない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ＡＢＳが作動したことをドライバーに報知しながら、ＡＢＳの作動時に必要制動力を確保できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ドライバーの足で操作されるブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作に対する反力を付与する反力付与手段と、反力付与手段の作動を制御する反力制御手段と、車輪のロック傾向に応じて制動力を制御するＡＢＳ制御手段とを備えた車両のブレーキ装置において、前記反力制御手段は、少なくとも二つの車輪がロック傾向になってＡＢＳ制御手段が作動したときに、ＡＢＳ制御手段の非作動時に比べて、ブレーキペダルのストロークに対する反力の大きさを増加させるように、またＡＢＳ制御手段が作動したときのブレーキペダルのストロークに対する戻し側の反力の大きさを、非制御時よりも小さくするようにそれぞれ設定したことを特徴とする車両のブレーキ装置が提案される。

尚、実施例の反力付与モータ１２は本発明の反力付与手段に対応し、実施例のブレーキＥＣＵ２０は本発明のＡＢＳ制御手段に対応し、実施例の反力制御ＥＣＵ２６は本発明の反力制御手段に対応する。

本発明によれば、制動中に一つの車輪が濡れたマンホールの蓋に乗り上げてロック傾向になってＡＢＳ制御手段が作動したような場合に、ＡＢＳ制御手段の非作動時に比べてブレーキペダルの反力が増加しないので、ドライバーはブレーキペダルの踏力を緩めずに踏み増しすることができ、制動力に余裕のある残りの車輪の制動力を増加させて制動距離を短縮することができる。また少なくとも二つの車輪がロック傾向になってＡＢＳ制御手段が作動した場合に、ＡＢＳ制御手段の非作動時に比べてブレーキペダルの反力が増加するので、ドライバーはＡＢＳ制御手段が作動していることを認識して安心感を得ることができ、ステアリングホイールによる回避操作に集中することができる。

その上、ＡＢＳ制御手段が作動したときのブレーキペダルのストロークに対する戻し側の反力の大きさを、非制御時よりも小さくなるように設定したので、ブレーキペダルの戻し時に踏力を緩めてもストロークが変化し難くなり、ＡＢＳが一度作動状態になるとその状態を維持することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１はブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置の全体構成を示す図、図２はブレーキＥＣＵの回路構成を示すブロック図、図３はブレーキ制御の作用を説明するフローチャート、図４はブレーキペダルのストロークと反力との関係を示すテーブルである。

図１に示すように、制動時にロック傾向になった車輪の制動力を低減してロックを回避することで制動距離の短縮を図るＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）を備えたブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置は、ドライバーの足で操作されるブレーキペダル１１を備えており、ブレーキペダル１１の上端を揺動自在に枢支する支軸に反力付与モータ１２と、制動信号出力手段としてのエンコーダ１３とが接続される。ブレーキペダル１１は反力スプリング１４によりストローク量に応じた反力を付与される以外に、反力付与モータ１２が発生するトルクによりストローク量、ストローク速度あるいは他の信号に応じた任意の大きさの反力が付与される。

反力付与モータ１２はブレーキペダル１１の操作に対する反力を発生し、エンコーダ１３はブレーキペダル１１の操作量（つまりブレーキペダル１１のストローク）に応じた信号を出力する。またブレーキスイッチ１５はドライバーによるブレーキペダル１１の操作を検出する。

一方、車両の前後左右の車輪１７（図１には１輪のみ図示）にそれぞれ設けられたホイールシリンダ１８に接続されたブレーキアクチュエータ１９は、モータで駆動される液圧ポンプや液圧シリンダで発生したブレーキ液圧を、任意の大きさに制御してホイールシリンダ１８に供給することで車輪１７を制動する。尚、ブレーキペダル１１にマスタシリンダを接続しておき、電源の失陥や制御装置の故障によりブレーキアクチュエータ１９が作動不能になったときに、マスタシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダ１８を作動させるフェイルセーフ機構を設けることができる。

ブレーキＥＣＵ２０は、４個の車輪１７にそれぞれ設けた車輪速センサ２２で検出した車輪速を比較することで、後述するＡＢＳ制御およびＥＢＤ（エレクトロニック・ブレーキフォース・ディストリビューション）制御を実行する。

ブレーキＥＣＵ２０に接続された反力制御ＥＣＵ２６は、エンコーダ１３で検出したブレーキペダル１１のストロークと、ブレーキスイッチ１５で検出したブレーキペダル１１の操作状態とに基づいて反力付与モータ１２の作動を制御するとともに、ブレーキＥＣＵ２０を介してブレーキアクチュエータ１９の作動を制御する。

図２に示すように、反力制御ＥＣＵ２６はペダルストローク演算手段Ｍ１と、ペダル速度演算手段Ｍ２と、パッシブ反力推定手段Ｍ３と、剛性反力演算手段Ｍ４と、粘性摩擦反力演算手段Ｍ５と、アクティブ反力補償電流演算手段Ｍ６と、電流制御手段Ｍ７とを備えており、ペダルストローク演算手段Ｍ１およびペダル速度演算手段Ｍ２にエンコーダ１３からの信号が入力され、電流制御手段Ｍ７に反力付与モータ１２実電流がフィードバックされる。

ドライバーがブレーキペダル１１を操作するとエンコーダ１３からの信号がペダルストローク演算手段Ｍ１およびペダル速度演算手段Ｍ２に入力され、ペダルストローク演算手段Ｍ１はブレーキペダル１１のストロークを演算するとともに、ペダル速度演算手段Ｍ２はブレーキペダル１１のストローク速度を演算する。パッシブ反力推定手段Ｍ３はパッシブ反力、つまり反力スプリング１４により発生する反力をブレーキペダル１１のストロークに基づいて推定する。

アクティブ反力は反力付与モータ１２により発生する反力であり、そこにはブレーキペダル１１を踏んだ際にペダル位置に依存する反力をシミュレートする剛性反力と、ブレーキペダル１１を踏んだ際にペダル位置に依存する反力をシミュレートする粘性摩擦反力とが含まれており、剛性反力はブレーキペダル１１のストロークに基づいて剛性反力演算手段Ｍ４により演算され、粘性摩擦反力はブレーキペダル１１のストローク速度に基づいて粘性摩擦反力演算手段Ｍ５により演算される。

アクティブ反力補償電流演算手段Ｍ６は、剛性反力および粘性摩擦反力の加算値からパッシブ反力推定手段Ｍ３で推定したパッシブ反力を減算して反力付与モータ１２に発生させるべきアクティブ反力を算出するとともに、そのアクティブ反力を反力付与モータ１２に供給すべき補償電流に換算する。そして電流制御手段Ｍ７は、反力付与モータ１２に流れる実電流が前記補償電流に一致するようにフィードバック制御を行う。

以上は一般的なブレーキペダル１１の反力の制御であるが、それ以外に本実施例ではブレーキＥＣＵ２０からの指令によってブレーキペダル１１の反力が制御される。その作用を図３のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１でドライバーがブレーキペダル１１を踏んでブレーキスイッチ１５がオンすると、ステップＳ２で４個の車輪１７の車輪速を車輪速センサ２２でそれぞれ検出するとともに、ステップＳ３でエンコーダ１３によりブレーキペダル１１のストロークを検出する。前記ステップＳ１でブレーキスイッチ１５がオフしているとき、つまりブレーキペダル１１が踏まれていないとき、ステップＳ１２で剛性反力変更フラグが「０」にリセットされる。

続くステップＳ４でブレーキペダル１１のストロークに基づいて反力付与モータ１２の作動を制御する。剛性反力変更フラグが「０」にリセットされているときには、反力制御ＥＣＵは図４に破線で示す特性でブレーキペダル１１の反力を制御し、剛性反力変更フラグが「１」にセットされているときには、反力制御ＥＣＵは図４に実線で示す特性でブレーキペダル１１の反力を制御する。破線および実線の特性については後から詳述する。

続くステップＳ５でブレーキＥＣＵ２０はＡＢＳ制御を実行する。即ち、４個の車輪１７にそれぞれ設けた車輪速センサ２２で検出した車輪速を比較して何れかの車輪１７がロック傾向に入ったことを検出すると、ブレーキアクチュエータ１９の作動を制御して前記車輪１７の制動力を低減することでロックを回避し、最大限の制動力を確保して制動距離を短縮する制御を行う。

続くステップＳ６でブレーキＥＣＵ２０はＥＢＤ制御を実行する。即ち、前輪の車輪速と後輪の車輪速とを比較した結果に基づき、前輪の制動力と後輪の制動力とを適正に配分することで、特に重積載時の制動力を増加させる制御を行う。

続くステップＳ７で剛性反力変更フラグが「１」にセットされておらず、かつステップＳ８で、左右の前輪の少なくとも一方と、左右の後輪の少なくとも一方とがＡＢＳ制御状態にあるとき、ステップＳ９で剛性反力変更フラグを「１」にセットする。つまり、ＡＢＳ制御が開始されたとき、左右の前輪の少なくとも一方と左右の後輪の少なくとも一方とがＡＢＳ制御状態に入れば、剛性反力変更フラグが「１」にセットされて図４の実線の特性でブレーキペダル１１の反力が制御され、それ以外の場合には剛性反力変更フラグが「０」にリセットされて図４の破線の特性でブレーキペダル１１の反力が制御される。

そして前記ステップＳ７で剛性反力変更フラグが「１」にセットされているときに、ステップＳ１０でブレーキスイッチ１５がオフすると、ステップＳ１１で剛性反力変更フラグが「０」にリセットされる。従って、ブレーキペダル１１を戻すときの反力特性は、ブレーキペダルを戻し終わってブレーキスイッチ１５がオフするまで変化せずに維持される。

次に、図４に基づいてブレーキペダル１１のストロークに対する反力の特性を説明する。

ＡＢＳ制御が行われないときは、破線で示す反力特性が選択される。即ち、ブレーキペダル１１を踏み込んでストロークが増加すると、反力勾配が次第に強くなり、そこからブレーキペダル１１の踏力を緩めると、ストロークが減少し始める。その際に、ストロークの増加時に比べて減少時の方が踏力が小さくなるようにヒステリシスが設定される。

ここで踏力ｆ０において前輪および後輪のうちの１輪のＡＢＳ制御が開始されたとすると、従来技術の場合は、図中の鎖線に示す特性に変更される。ドライバーの一般的な習性として、ブレーキペダル１１を踏み込んで制動を行った場合に何れかの車輪１７がロック傾向になってＡＢＳし、反力特性が変化した場合は、制動力が強過ぎたと感じてブレーキペダル１１の更なる踏み込みを躊躇する場合が多い。このため、従来技術の場合の最大踏力は、図中の踏力ｆ２に抑えられてしまう。

一方、本発明では、左右の前輪の少なくとも一方と、左右の後輪の少なくとも一方とがＡＢＳ制御状態に入るまで、図中の実線に示す特性のように反力特性が変化されないため、ドライバーは１輪のＡＢＳ制御が開始される踏力ｆ０から、左右の前輪の少なくとも一方と、左右の後輪の少なくとも一方とがＡＢＳ制御状態に入る踏力ｆ１まで躊躇なく踏力を上昇させることができる。この踏力ｆ１において反力が急激に立ち上がるため、ドライバーはより大きな制動力を発生させつつ、ＡＢＳ制御の作動を認識して安心感を得ることができ、ステアリングホイールによる障害物の回避操作に集中することができる。この際の最大踏力は前述の最大踏力ｆ２よりも大きいｆ３を発生することができる。

次に戻り側の特性であるが、ＡＢＳ制御が行われていないときは、破線で示す反力特性が選択されるため、最大踏力ｆ３の発生後、ｆ３よりも低い踏力ｆ４まではヒステリシス特性のため、ストロークが減少しずらくなる。このため、踏力がｆ４まで低下しても制動力は維持される。しかし、そのヒステリシス量ｈ１は比較的に小さく設定されている。

一方、本発明では、左右の前輪の少なくとも一方と、左右の後輪の少なくとも一方とがＡＢＳ制御状態に入った後、図中の実線に示す特性のように戻り側の反力特性も変化される。つまり、ヒステリシス量ｈ２はｈ１に比較して大きく設定されている。このため、ブレーキペダル１１の踏力をｆ４よりも更に低い踏力ｆ５まで緩めるまでは、ストロークが減少しずらくなる。つまり、ＡＢＳ制御が一度作動状態になると、その状態をできるだけ長く維持することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第１実施例ではブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置を例示したが、第２実施例は本発明をマスタシリンダを備えたコンベンショナルなブレーキ装置に適用したものである。

マスタシリンダ３１を作動させる負圧ブースタ３２に機械的に接続されたブレーキペダル１１の上端を揺動自在に枢支する支軸に、反力付与モータ１２およびエンコーダ１３とが接続される。エンコーダ１３はブレーキペダル１１のストロークに応じた信号を出力し、ブレーキスイッチ１５はドライバーによるブレーキペダル１１の操作を検出し、踏力センサ１６はブレーキペダル１１に加えられる踏力を検出する。マスタシリンダ３１と前後左右の車輪（図には１輪のみ表示）に設けられたホイールシリンダ１８…とが油圧モジュール３３を介して接続されており、この油圧モジュール３３は追従走行ＥＣＵ２０からの信号で制御される。即ち、この第２実施例では、第１実施例のブレーキアクチュエータ１９の代わりに、マスタシリンダ３２が発生したブレーキ油圧でホイールシリンダ１８…を作動させるようになっている。

しかして、この第２実施例ではブレーキペダル１１に加えられた踏力が負圧ブースタ３１を介してマスタシリンダ３２を作動させ、マスタシリンダ３２が発生したブレーキ油圧が油圧モジュール３３を介してホイールシリンダ１８…を作動させる。そして追従走行ＥＣＵ２０からの減速指令で油圧モジュール３３が作動してブレーキ油圧を発生させることで、ホイールシリンダ１８…を自動的に作動させるようになっている。

第２実施例のその他の構成および効果は、上述した第１実施例と同じである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では左右の前輪の少なくとも一方および左右の後輪の少なくと一方がロック傾向になってＡＢＳが作動した場合に、図４の破線の反力特性から実線の反力特性に変更しているが、４個の車輪１７のうちの少なくとも２個の車輪１７（例えば、左右の前輪あるいは左右の後輪）がロック傾向になってＡＢＳが作動した場合にも、図４の破線の反力特性から実線の反力特性に変更することができる。

ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置の全体構成を示す図 ブレーキＥＣＵの回路構成を示すブロック図 ブレーキ制御の作用を説明するフローチャート ブレーキペダルのストロークと反力との関係を示すテーブル 第２実施例のブレーキ装置の全体構成を示す図

１１ ブレーキペダル
１２ 反力付与モータ（反力付与手段）
１９ ブレーキアクチュエータ
２０ ブレーキＥＣＵ（ＡＢＳ制御手段）
２６ 反力制御ＥＣＵ（反力制御手段）

Claims (1)

1. ドライバーの足で操作されるブレーキペダル（１１）と、ブレーキペダル（１１）の操作に対する反力を付与する反力付与手段（１２）と、反力付与手段（１２）の作動を制御する反力制御手段（２６）と、車輪のロック傾向に応じて制動力を制御するＡＢＳ制御手段（２０）とを備えた車両のブレーキ装置において、
   前記反力制御手段（２６）は、少なくとも二つの車輪がロック傾向になってＡＢＳ制御手段（２０）が作動したときに、ＡＢＳ制御手段（２０）の非作動時に比べて、ブレーキペダル（１１）のストロークに対する反力の大きさを増加させるように、またＡＢＳ制御手段（２０）が作動したときのブレーキペダル（１１）のストロークに対する戻し側の反力の大きさを、非制御時よりも小さくするようにそれぞれ設定したことを特徴とする、車両のブレーキ装置。

Images