JP4678249B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents
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そこで、本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、ピッチング方向の姿勢変化に起因した違和感を抑制することのできる車両用ブレーキ装置の提供を課題としている。
図1は、本発明の概略構成図であり、前輪では油圧回路を利用したブレーキバイワイヤを行い、後輪では電動モータを利用したブレーキバイワイヤを行う。
前輪側は、ブレーキペダル1の操作量に応じた液圧を発生させるマスターシリンダ2と前輪のホイールシリンダ3FL・3FRとの間に、ブレーキアクチュエータ3が介装されており、このブレーキアクチュエータ4をコントローラ5によって駆動制御することにより、ホイールシリンダ3FL・3RRの液圧を増圧、保持、減圧できる。
ホイールシリンダ3FL・3FRは、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧して制動力を発生させるディスクブレーキや、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧して制動力を発生させるドラムブレーキに内蔵されている。
ここで、ゲートバルブ20L・20R、インレットバルブ21L・21R、アウトレットバルブ22L・22R、及びゲートバルブ25は、夫々、2ポート2ポジション切換、スプリングオフセット式の電磁操作弁であって、ゲートバルブ20L・20R及びインレットバルブ21L・21Rは、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ22L・22R及びゲートバルブ25は、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成されている。
また、ストロークシミュレータ24は、流路の液圧を吸収可能なスプリング復帰の単動シリンダで構成されている。
上記の構成により、ゲートバルブ20L(20R)を励磁して閉鎖しているときに、インレットバルブ21L(21R)及びアウトレットバルブ22L(22R)を非励磁のノーマル位置にしたまま、ポンプ23L(23R)を駆動すると、リザーバタンク2a内の作動油が吸入され、その吐出圧がインレットバルブ21L(21R)を介してホイールシリンダ3FL(3FR)に伝達されるので、ホイールシリンダ3FL(3FR)の液圧が増圧される。
さらに、ゲートバルブ20L(20R)を励磁して閉鎖しているときに、アウトレットバルブ22L(22R)を励磁して開放すると共に、インレットバルブ21L(21R)を励磁して夫々を閉鎖すると、ホイールシリンダ3FL(3FR)の液圧がリザーバタンク2aに開放されて減圧される。
そして、例えばポンプ故障等でブレーキバイワイヤを実行できないときには、ゲートバルブ20L(20R)、インレットバルブ21L(21R)、アウトレットバルブ22L(22R)、及びゲートバルブ25の全てを非励磁のノーマル位置にすることによって、マスターシリンダ2の液圧をホイールシリンダ3FL(3FR)に伝達し、フェールセーフ時の制動力を確保する。
電動ブレーキ6RL(6RR)は、図3に示すように、ディスクロータ30を一対のブレーキパッド31a、31bで挟圧して制動力を発生させるフローティング型のキャリパ32で構成されている。
駆動機構33は、例えばステッピングモータで構成された電動モータ34と、電動モータ34の出力を減速する減速機35と、減速機35の出力軸に連結されたネジ軸36と、このネジ軸36に螺合するナット37と、ナット37に周設されると共に、回転阻止された状態で軸方向に進退可能な筒型のピストンとを備えており、このピストン38の先端にブレーキパッド31bが連結されている。
また、電動ブレーキ6RL・6RRには、電動モータ34と共に回転する爪車39と、この爪車39の歯に図示しない爪を引っ掛けて電動モータ34における制動力解除方向の回転を防止可能なロック機構40と、を備えている。
したがって、コントローラ5は、ディスクロータ30を一対のブレーキパッド31a、31bによって挟圧しているときに、ロック機構40を駆動して電動モータ34における制動力解除方向の回転を防止することにより、パーキングブレーキを作動させることができる。
図4は、コントローラ5で実行する第1実施形態の制動力制御処理を示すフローチャートであり、所定時間(例えば10msec)毎のタイマ割り込み処理として実行される。
ステップS2では、パーキングブレーキの作動が未完了であるか否かを判定する。ここで、パーキングブレーキの作動が完了している、つまり電動ブレーキ6RL・6RRが停車状態を維持するのに必要な制動力を発生させた状態でロックされているときには、そのままメインプログラムに復帰する。一方、パーキングブレーキの作動が完了していないときには、ステップS3に移行する。
ステップS5では、制御フラグfが“0”にリセットされているか否かを判定する。この判定結果がf=1であるときには、以下のステップS6〜S17の処理を実行済みであると判断して後述するステップS18に移行する。一方、判定結果がf=0であるときには、車両が停止した直後であると判断してステップS6に移行する。
続くステップS7では、2輪分の後輪制動力FRを算出する。例えば、ピストン38のストローク量に応じて算出したり、電動モータ34の電流に応じて算出したりする。
続くステップS9では、車両停止前(減速時)のピッチ角ψBSを算出する(図8、図9参照)。例えば、車両減速度と前輪制動力FFと後輪制動力FRとエンジントルクとに応じてサスペンションのストローク量を推定し、推定したストローク量に応じて算出する。勿論、サスペンションにストロークセンサを設けて、その検出値に応じて算出してもよい。なお、本実施形態では、テールリフト方向のピッチ角を正値、ノーズリフト方向のピッチ角を負値で示す。
ここで、図6(a)に示すように、通常状態では車体が水平姿勢となるが、図6(b)に示すように、制動時には前輪のサスペンションが縮んで車体のフロント側が下方に沈み込むノーズダイブの姿勢となる。このとき、前後輪はサスペンションのストロークに応じて弧を描くように移動するので、ホイールベースが変化する。したがって、図6(c)に示すように、この状態で車両が停止し、前後輪の制動力を維持し続けると、ノーズダイブの姿勢を維持してしまう。つまり、サスペンションが元の状態に戻ろうとしても、前後輪のホイールベース方向の移動が制動力によって阻止されるからである。
続くステップS11では、自動ブレーキによる4輪制動から後輪のみのパーキングブレーキへ移行した後、つまり前輪制動力を解除した後のピッチングが収束するときの定常ピッチ角ψARを予測する(図8、図9参照)。
したがって、ここでは単に路面勾配θのみに応じて前輪制動力解除後の定常ピッチ角ψARを予測する。
ΔψS=ψAS−ψBS ………(1)
続くステップS13では、下記(2)式に示すように、前輪制動力解除後の定常ピッチ角ψARから車両停止後の定常ピッチ角ψASを減算して、前輪制動力を解除したときに生じる予測変化量ΔψRを算出する。
ΔψR=ψAR−ψAS ………(2)
続くステップS14では、上記(2)式に従って算出した予測変化量ΔψRの正負から、前輪制動力の解除に伴って発生する姿勢変化の方向を判定する。すなわち、予測変化量ΔψRが負値であればノーズリフトが発生すると判定し、正値であればテールリフトが発生すると判定する。
続くステップS18では、タイマTのインクリメントによって、車両が停止してからの経過時間を計測する。
続くステップS19では、後述する図5の解除速度演算処理を実行し、車両停止後のピッチング状態に合わせた前輪制動力の解除速度VRを演算する。
続くステップS22では、前輪制動力FFが所定値以下まで減少したか否か、つまり前輪制動力FFの解除が完了したか否かを判定する。ここで、前輪制動力FFの解除が完了していないときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、前輪制動力FFの解除が完了しているときには、ステップS23に移行する。
ステップS24では、ロック機構40を駆動してパーキングブレーキを作動させる。
続くステップS25では、制御フラグfを“0”にリセットする。
続くステップS26では、タイマTをリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
先ずステップS19aでは、図中の制御マップを参照し、ピッチ速度に応じて解除速度VRを算出する。ピッチ速度は、前記ステップS15で予測したピッチング挙動に基づいて算出される。ここで、制御マップは、横軸をピッチ速度、縦軸を解除速度VRとし、ピッチ速度が速いほど、これに比例して解除速度VRが速くなるように設定されている。
続くステップS19dでは、図中の制御マップを参照し、予測変化量ΔψRに応じて補正係数k3を算出する。ここで、制御マップは、横軸を予測変化量ΔψR、縦軸を補正係数k3とし、予測変化量ΔψRが大きいほど、これに比例して補正係数k3が1から大きくなるように設定されている。
VR ← VR×k1×k2×k3 ………(3)
以上より、ブレーキアクチュエータ4、電動モータ34、及びステップS1〜S20、S22、S25、S26の処理が「第1の制動力制御手段」に対応し、ロック機構40、及びステップS21、S23、S24の処理が「第2の制動力制御手段」に対応している。また、ブレーキアクチュエータ4を駆動して発生させる前輪制動力FFと電動モータ34を駆動して発生させる後輪制動力FRとが「常用制動力」に対応し、電動モータ34及びロック機構40を駆動して発生させるパーキングブレーキが「駐車制動力」に対応している。
今、車両が走行している状態でPKBスイッチ12がONにされたとすると(ステップS1の判定が“Yes”)、緊急制動と認識し、先ず自動ブレーキによって車両を停止させ(ステップS4)、それからパーキングブレーキを作動させる(ステップS24)。
前述したように、走行状態にある車両を停止させ、その前後輪の制動力を維持し続けると、ノーズダイブの姿勢を維持してしまい、後輪にパーキングブレーキを作動させてから前輪の制動力を解除するとときに、ノーズダイブの前傾姿勢から通常の水平姿勢に復帰することになる(図6参照)。
そこで、本実施形態では、走行状態の車両を自動ブレーキによって停止させたら、車両停止後のピッチング状態に合わせて前輪制動力を解除する。すなわち、車両停止後に発生するピッチングは、乗員にとって自然な車両挙動であるため、このピッチングに紛れて姿勢変化が起こるように前輪制動力を解除すれば、ピッチング方向の姿勢変化に起因した違和感を抑制することができる。
すなわち、図8に示すように、前輪制動力の解除に伴ってノーズリフトが発生すると予測したときには、車両停止後のピッチングが反ノーズリフト方向にあるときに前輪制動力を解除し、一方、図9に示すように、前輪制動力の解除に伴ってテールリフトが発生すると予測したときには、車両停止後のピッチングが反テールリフト方向にあるときに前輪制動力を解除する。
ちなみに、前輪制動力の解除に伴うノーズリフトは、サスペンション・ジオメトリにもよるが、例えば平坦路で強めのブレーキで停止したときや、降坂路で停止したとき等に発生すると考えられる。また、前輪制動力の解除に伴うテールリフトは、サスペンション・ジオメトリにもよるが、例えば登坂路で停止したとき等に発生すると考えられる。
これにより、車両停止後のピッチング方向が反転するまでの時間を、前輪制動力の解除のために最大限に利用することが可能となる。
さらに、上記の前輪制動力解除後の定常ピッチ角ψARは、路面勾配θに応じて算出する(ステップS11)。したがって、これも一般的に装備されたセンサだけで容易に算出することができる。
また、上記の第1実施形態では、後輪にパーキングブレーキを作動させているが、これに限定されるものではなく、前輪にパーキングブレーキを作動させる構成であっても本発明を適用することができる。
この第2実施形態は、自動停止まで可能な追従制御装置(ACC:Adaptive Cruise Control)によって自動ブレーキを行うものである。
こうした追従制御装置では、車両が停止する間際に制動力を一時的に減少させて、車両停止時のショックを軽減するブレーキ制御が行われる。この場合、車両停止後のピッチングが抑制されるばかりでなく、前輪制動力の解除に伴う姿勢変化も抑制されるので、前述した第1実施形態のように、車両停止後のピッチング状態に合わせて前輪制動力を解除することができなくなってしまう。
ステップS30では、ACC制御がONになっているか否かを判定する。ここで、ACC制御がOFFになっているときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、ACC制御がONになっているときには、ステップS31に移行する。
前記ステップS13から移行するステップS32では、予測変化量ΔψSが0以外、且つ予測変化量ΔψRが0以外であるか否かを判定する。この判定結果がΔψS≠0、且つΔψR≠0であるときには前記ステップS14に移行する。一方、判定結果がΔψS=0、又はΔψR=0であるときにはステップS33に移行する。
前記ステップS5又はS17から移行するステップS34では、制御フラグfCが“0”にリセットされているか否かを判定する。この判定結果がfC=0であるときには前記ステップS18に移行する。一方、判定結果がfC=1であるときにはステップS35に移行する。
前記ステップS26から移行するステップS36では、制御フラグfCを“0”にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ここで、ステップS30〜S36の処理が「第1の制動力制御手段」の一部を構成している。
これにより、運転者に違和感を与えることなく、自動ブレーキからパーキングブレーキへと移行することができる。また、ゆっくりと前輪制動力を解除することにより、急激に前輪制動力を解除するときよりもブレーキアクチュエータ4の負荷を軽減することができる。さらに、本実施形態のように油圧回路を用いている場合、急激な駆動を行うと、液撃に伴うハンマリング音が発生するが、緩やかな駆動を行うことで、こうした作動音の低減も図ることができる。さらには、ブレーキアクチュエータ4での消費電力も抑制することができる。
この第3実施形態では、後輪側の制動機構を、ケーブルプラー式のパーキングブレーキが内蔵され、且つブレーキアクチュエータ4によって駆動制御可能なホイールシリンダ(図示省略)に変更したものである。
前述した第1実施形態では、電動ブレーキ6RL・6RRで制動力を発生させているときに、ロック機構40を駆動するだけでパーキングブレーキを直ちに作動させることができた。
しかしながら、ケーブルプラー式のパーキングブレーキでは、既にホイールシリンダで制動力を発生させている状態であっても、初期位置からケーブル(ワイヤ)を引かなければパーキングブレーキが作動しないので、上記のロック機構40に比べるとパーキングブレーキが作動するまでの時間が長くなってしまう。
2 マスターシリンダ
3FL・3FR 前輪ホイールシリンダ
4 ブレーキアクチュエータ
5 コントローラ
6RL・6RR 後輪電動ブレーキ
7 ブレーキセンサ
8 圧力センサ
9 ストロークセンサ
10 車輪速センサ
11 加速度センサ
12 PKBスイッチ
20L・20R ゲートバルブ
21L・21R インレットバルブ
22L・22R アウトレットバルブ
23L・23R ポンプ
24 ストロークシミュレータ
25 ゲートバルブ
30 ディスクロータ
31a・31b ブレーキパッド
32 キャリパ
33 駆動機構
34 電動モータ
35 減速機
36 ねじ軸
37 ナット
38 ピストン
39 爪車
40 ロック機構
Claims (12)
- 前後輪の常用制動力を制御する第1の制動力制御手段と、該第1の制動力制御手段が常用制動力の制御によって走行状態の車両を停止させたら、前後輪の何れか一方に駐車制動力を付与する第2の制動力制御手段とを備え、
前記第1の制動力制御手段は、走行状態の車両を停止させたら、車両停止後のピッチングが、前記常用制動力の解除に伴って発生する姿勢変化と反対方向に最大となる時点を解除開始時点として算出し、車両が停止してからの経過時間が前記解除開始時点となったときに、前記常用制動力の解除を開始することを特徴とする車両用ブレーキ装置。 - 前記第1の制動力制御手段は、車両のピッチ速度が速いほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする請求項1に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前記第1の制動力制御手段は、車両のピッチ加速度が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前記第1の制動力制御手段は、車両停止前のピッチ角から車両停止後の定常ピッチ角への変化量を予測し、当該変化量が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を遅くすることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前記第1の制動力制御手段は、車両停止後の定常ピッチ角から前記常用制動力解除後の定常ピッチ角への変化量を予測し、当該変化量が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前後輪の常用制動力を制御する第1の制動力制御手段と、該第1の制動力制御手段が常用制動力の制御によって走行状態の車両を停止させたら、前後輪の何れか一方に駐車制動力を付与する第2の制動力制御手段とを備え、
前記第1の制動力制御手段は、走行状態の車両を停止させたら、車両停止後のピッチング状態に合わせて前記常用制動力を解除すると共に、車両のピッチ速度が速いほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする車両用ブレーキ装置。 - 前後輪の常用制動力を制御する第1の制動力制御手段と、該第1の制動力制御手段が常用制動力の制御によって走行状態の車両を停止させたら、前後輪の何れか一方に駐車制動力を付与する第2の制動力制御手段とを備え、
前記第1の制動力制御手段は、走行状態の車両を停止させたら、車両停止後のピッチング状態に合わせて前記常用制動力を解除すると共に、車両のピッチ加速度が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする車両用ブレーキ装置。 - 前後輪の常用制動力を制御する第1の制動力制御手段と、該第1の制動力制御手段が常用制動力の制御によって走行状態の車両を停止させたら、前後輪の何れか一方に駐車制動力を付与する第2の制動力制御手段とを備え、
前記第1の制動力制御手段は、走行状態の車両を停止させたら、車両停止後のピッチング状態に合わせて前記常用制動力を解除すると共に、車両停止前のピッチ角から車両停止後の定常ピッチ角への変化量を予測し、当該変化量が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を遅くすることを特徴とする車両用ブレーキ装置。 - 前後輪の常用制動力を制御する第1の制動力制御手段と、該第1の制動力制御手段が常用制動力の制御によって走行状態の車両を停止させたら、前後輪の何れか一方に駐車制動力を付与する第2の制動力制御手段とを備え、
前記第1の制動力制御手段は、走行状態の車両を停止させたら、車両停止後のピッチング状態に合わせて前記常用制動力を解除すると共に、車両停止後の定常ピッチ角から前記常用制動力解除後の定常ピッチ角への変化量を予測し、当該変化量が大きいほど、前記常用制動力の解除速度を速くすることを特徴とする車両用ブレーキ装置。 - 前記車両停止前のピッチ角は、車両減速度、前後輪の前記常用制動力、及び車両駆動力に応じて算出されることを特徴とする請求項4又は8に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前記車両停止後の定常ピッチ角は、前記車両停止直前のピッチ角、及び前後輪の前記常用制動力に応じて算出されることを特徴とする請求項4、5、8〜10の何れか一項に記載の車両用ブレーキ装置。
- 前記第1の制動力制御手段は、車両停止後にピッチングが発生しないと予測した場合、又は前記常用制動力の解除に伴う姿勢変化が発生しないと予測した場合には、前記常用制動力を車両停止後に所定速度で解除することを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の車両用ブレーキ装置。
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