JP4563851B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバーによるブレーキ操作子の操作に応じて出力される制動信号で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、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置に関する。

ブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置において、同一の踏力や同一のペダルストロークに対する制動力の大きさを車速に応じて変更することで、高速走行時のブレーキ応答性の向上や低速走行時のブレーキ操作性の向上を図るものが、下記特許文献１、２により公知である。

またブレーキ・バイ・ワイヤ式のブレーキ装置において、車速が増加するほどブレーキペダルの踏力に対するペダルストロークを小さくすることで、低速走行時の制動力の調整を容易にしながら高速走行時に制動力を増加させるものが、下記特許文献３により公知である。
特開２００１−２７８０２０号公報 特開２０００−２２９５６４号公報 特開平１１−１５７４３９号公報

ところで上記特許文献１、２に記載されたものは、制動力を変更する際の踏力およびストロークの関係には言及されておらず、また上記特許文献３に記載されたものは、踏力あるいはペダルストロークに対する制動力の関係には言及されていない。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ブレーキペダルの踏力およびストロークの関係を変更する際に最適の制動力を設定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ドライバーにより操作されるブレーキ操作子と、ブレーキ操作子の操作に応じた制動信号を出力する制動信号出力手段と、車輪を制動する制動力を発生するブレーキアクチュエータと、ブレーキ操作子の操作に対する反力を付与する反力付与手段と、制動信号出力手段が出力する制動信号に基づいてブレーキアクチュエータおよび反力付与手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ブレーキ操作子のストロークに依存する反力に対応する剛性反力を、該ブレーキ操作子のストロークに基づいて演算する剛性反力演算手段と、前記ブレーキ操作子のストローク速度に依存する粘性摩擦抵抗による反力に対応する粘性摩擦反力を、該ブレーキ操作子のストローク速度に基づいて演算する粘性摩擦反力演算手段とを備えていて、これら剛性反力及び粘性摩擦反力の加算値に基づいて前記反力付与手段の反力を制御し、該制御手段は、前記ブレーキ操作子のストロークに対する前記剛性反力の関係を変更したときに、前記ブレーキ操作子のストロークに対する制動力の関係を、前記剛性反力と制動力とが比例関係を維持するように変更することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施例のブレーキペダル１１は本発明のブレーキ操作子に対応し、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、実施例のエンコーダ１３は本発明の制動信号出力手段に対応し、実施例の電子制御ユニット１９は本発明の制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ドライバーにより操作されるブレーキ操作子の操作に応じて制動信号出力手段が制動信号を出力すると、ブレーキアクチュエータが作動して車輪を制動する制動力を発生するとともに、反力付与手段がブレーキ操作子の操作に対する反力を付与する。前記制動信号に基づいてブレーキアクチュエータおよび反力付与手段の作動を制御する制御手段は、ブレーキ操作子のストロークに依存する反力に対応する剛性反力を、ブレーキ操作子のストロークに基づいて演算する剛性反力演算手段と、ブレーキ操作子のストローク速度に依存する粘性摩擦抵抗による反力に対応する粘性摩擦反力を、ブレーキ操作子のストローク速度に基づいて演算する粘性摩擦反力演算手段とを備えていて、これら剛性反力及び粘性摩擦反力の加算値に基づいて前記反力付与手段の反力を制御し、ブレーキ操作子のストロークに対する剛性反力の関係を変更したときに、記ブレーキ操作子のストロークに対する制動力の関係を、剛性反力と制動力とが比例関係を維持するように変更するので、ブレーキ操作子のストロークを車速や路面摩擦係数に応じた最適の大きさに調整しながら、踏力（反力）に対する制動力の関係が変化するのを防止し、通常時と効きがあまり変化しない制動特性を得てドライバーに安心感を与えることができる。

以下、本発明の実施の形態を、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５は本発明の第１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は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、図３はブレーキペダルのストロークから反力を検索するテーブルと、ブレーキペダルのストロークから制動力を検索するテーブルとを示す図、図４は（踏力／ストローク）と（制動力／ストローク）との関係を示す図、図５は時間に対する車速の変化を示すグラフと、ブレーキペダルのストロークから反力を検索するテーブルとを示す図である。

図１に示すように、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操作子としてのブレーキペダル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手段としての反力付与モータ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するだけでなく、ブレーキペダル１１の初期位置（踏力を加えないときの位置）を変化させる機能も有している。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１６（図１には１輪のみ図示）に設けられたホイールシリンダ１７に接続されたブレーキアクチュエータ１８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１７に供給することで車輪１６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１８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１７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。

反力付与モータ１２およびブレーキアクチュエータ１８の作動を制御する電子制御ユニット１９には、エンコーダ１３およびブレーキスイッチ１５に加えて、車速センサ２０、ヨーレートセンサ２１、シフトポジションセンサ２２、ナビゲーション装置２３およびＶＩＣＳ受信装置２４が接続される。

図２に示すように、電子制御ユニット１９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。

次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。

図２において、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（ストローク）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を踏んだ際に踏み込み速度（ストローク速度）に依存する粘性摩擦抵抗によ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。

剛性反力演算手段Ｍ４が演算する剛性反力は車速に応じて以下のように補正される。

剛性反力演算手段Ｍ４はブレーキペダル１１のストロークに対する踏力（反力）の関係を、図３（Ａ）に示すように車速に応じて変化するように設定する。即ち、ブレーキペダル１１の踏力が同じＦ１であっても、高車速時におけるブレーキペダル１１のストロークＳ１は低車速時におけるブレーキペダルのストロークＳ２よりも小さくなるように設定されており、これにより高車速時にブレーキペダル１１の剛性感を高めて安心感のあるブレーキフィーリングを得ることができる。

しかしながら、制動力の大きさはブレーキペダル１１のストロークの大きさに比例するため、図３（Ａ）に示すように高車速時にブレーキペダル１１のストロークを減少させると、ストロークの減少によって制動力も減少してしまい、制動力が不足する可能性がある。そこで本実施例では、図３（Ｂ）に示すようにブレーキペダル１１のストロークに対する制動力の大きさを高車速時に増加するように設定する。即ち、同じストロークＳ１に対して低車速時の制動力ＢＦ１よりも高車速時の制動力ＢＦ２が大きくなるように設定することで、小さいストロークＳ１で本来の制動力ＢＦ２を得ることができる。

図４の横軸は（踏力／ストローク）を示し、縦軸は（制動力／ストローク）を示しており、原点から延びる直線Ｌは踏力の増加に対して制動力がリニアに増加する特性に相当する。同じストロークに対する高車速時の踏力を低車速時の踏力の２倍にしたとすると（ａ点からｂ点への変更）、同じストロークに対する高車速時の制動力を低車速時の制動力の２倍にすることで（ａ点からｃ点への変更）、踏力の増加に対して制動力をリニアに増加させることができ、従来のブレーキ装置と同じ効きを得ることができる。

ところで、上述のようにすると踏力の増加に対して制動力をリニアに増加させることができるが、同一の踏力に対するブレーキペダル１１のストロークが従来よりも小さくなって操作性が低下する。そこで（踏力／ストローク）を第１変化率で増加させる場合に、（制動力／ストローク）を前記第１変化率よりも小さい第２変化率で増加させることで、即ち、図４の斜線の領域に設定することで、制動力の増加率を低めに抑えてブレーキペダル１１の操作性の低下を防止することができる。

上述したように、車速に応じて（踏力／ストローク）の比率を変化させると、図５（Ａ）に示すように、車速Ｖ０でブレーキペダル１１を踏力Ｆ１で踏んで車速がＶ１に減少すると、図５（Ｂ）に示すように、ブレーキペダル１１のストロークがＳ１からＳ２へと増加してしまい、ドライバーに違和感を与えることになる。そこで本実施例では、車速Ｖ０でブレーキペダル１１を踏んだときのストロークに対する踏力の比率を、図５（Ｂ）の破線の特性のまま車両が停止するまで維持することで、制動中にブレーキペダル１１の位置が変化するのを防止してドライバーの違和感を解消することができる。

次に、図６および図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

上述した第１実施例は、剛性反力演算手段Ｍ４がブレーキペダル１１のストロークに対する踏力（反力）の関係を車速に応じて変化させているが、第２実施例ではブレーキペダル１１のストロークに対する踏力（反力）の関係を、図６（Ａ）に示すように路面摩擦係数に応じて変化させている。即ち、ブレーキペダル１１の踏力が同じＦ１であっても、低摩擦係数の路面におけるブレーキペダル１１のストロークＳ２は高摩擦係数の路面におけるブレーキペダルのストロークＳ１よりも大きくなるように設定されており、これにより低摩擦係数の路面においてブレーキペダル１１のストロークを増加させ、車輪がロックしないようにブレーキペダル１１のストロークを微妙に調整することができる。

しかしながら、制動力の大きさはブレーキペダル１１のストロークの大きさに比例するため、図６（Ａ）に示すように低摩擦係数の路面でブレーキペダル１１のストロークを増加させると、ストロークの増加によって制動力も増加してしまい、制動力が過剰になる可能性がある。そこで本実施例では、図６（Ｂ）に示すようにブレーキペダル１１のストロークに対する制動力の大きさを低摩擦係数の路面で減少するように設定する。即ち、同じストロークＳ１に対して高摩擦係数の路面での制動力ＢＦ２よりも低摩擦係数の路面での制動力ＢＦ１が小さくなるように設定することで、制動力が過剰になるのを防止することができる。

図７の横軸は（踏力／ストローク）を示し、縦軸は（制動力／ストローク）を示しており、原点から延びる直線Ｌは踏力の増加に対して制動力がリニアに増加する特性に相当する。同じストロークに対する低摩擦係数の路面での踏力を高摩擦係数の路面での踏力の０．５倍にしたとすると（ａ点からｂ点への変更）、同じストロークに対する低摩擦係数の路面での制動力を高摩擦係数の路面での制動力の０．５倍にすることで（ａ点からｃ点への変更）、踏力の減少に対して制動力をリニアに減少させることができ、従来のブレーキ装置と同じ効きを得ることができる。

ところで、上述のようにするとブレーキペダル１１のストロークが大きくなって制動力の微妙な調整が容易になるが、ブレーキペダル１１の操作に対する制動力の応答性が低下してしまう。そこで（踏力／ストローク）を第１変化率で減少させる場合に、それに応じて（制動力／ストローク）を減少させる第２変化率を前記第１変化率よりも小さくすることで、即ち、図７の斜線の領域に設定することで、ブレーキペダル１１の操作に対する制動力の応答性を確保することができる。

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、実施例ではブレーキ操作子としてブレーキペダル１１を例示したが、ブレーキ操作子はブレーキレバーであっても良い。

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 電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図 ブレーキペダルのストロークから反力を検索するテーブルと、ブレーキペダルのストロークから制動力を検索するテーブルとを示す図 （踏力／ストローク）と（制動力／ストローク）との関係を示す図 時間に対する車速の変化を示すグラフと、ブレーキペダルのストロークから反力を検索するテーブルとを示す図 第２実施例に係る、ブレーキペダルのストロークから反力を検索するテーブルと、ブレーキペダルのストロークから制動力を検索するテーブルとを示す図 第２実施例に係る、（踏力／ストローク）と（制動力／ストローク）との関係を示す図

１１ ブレーキペダル（ブレーキ操作子）
１２ 反力モータ（反力付与手段）
１３ エンコーダ（制動信号出力手段）
１６ 車輪
１８ ブレーキアクチュエータ
１９ 電子制御ユニット（制御手段）
Ｍ４ 剛性反力演算手段
Ｍ５ 粘性摩擦反力演算手段

Claims (1)

1. ドライバーにより操作されるブレーキ操作子（１１）と、
   ブレーキ操作子（１１）の操作に応じた制動信号を出力する制動信号出力手段（１３）と、
   車輪（１６）を制動する制動力を発生するブレーキアクチュエータ（１８）と、
   ブレーキ操作子（１１）の操作に対する反力を付与する反力付与手段（１２）と、
   制動信号出力手段（１３）が出力する制動信号に基づいてブレーキアクチュエータ（１８）および反力付与手段（１２）の作動を制御する制御手段（１９）とを備え、
   前記制御手段（１９）は、前記ブレーキ操作子（１１）のストロークに依存する反力に対応する剛性反力を、該ブレーキ操作子（１１）のストロークに基づいて演算する剛性反力演算手段（Ｍ４）と、前記ブレーキ操作子（１１）のストローク速度に依存する粘性摩擦抵抗による反力に対応する粘性摩擦反力を、該ブレーキ操作子（１１）のストローク速度に基づいて演算する粘性摩擦反力演算手段（Ｍ５）とを備えていて、これら剛性反力及び粘性摩擦反力の加算値に基づいて前記反力付与手段（１２）の反力を制御し、
   該制御手段（１９）は、前記ブレーキ操作子（１１）のストロークに対する前記剛性反力の関係を変更したときに、前記ブレーキ操作子（１１）のストロークに対する制動力の関係を、前記剛性反力と制動力とが比例関係を維持するように変更することを特徴とするブレーキ装置。

Images