JP5236961B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者により操作されるブレーキ操作子と、電動モータにより作動してブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記ブレーキ操作子の操作量に応じて前記電動モータの制御量をマップに基づいて決定する制御手段と、前記ブレーキ液圧により作動して前輪および後輪をそれぞれ制動するホイールシリンダと、前輪の制動力よりも後輪の制動力が小さくなるように前記ブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整手段とを備えた制動装置に関する。

運転者の制動操作を電気信号に変換してスレーブシリンダを作動させ、このスレーブシリンダが発生するブレーキ液圧でホイールシリンダを作動させる、いわゆるＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式ブレーキ装置が、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−３４３３６６号公報

ところで、かかるＢＢＷ式ブレーキ装置では、運転者によるブレーキペダルの操作量（例えば、ブレーキペダルの踏力、ブレーキペダルのストローク、あるいはマスタシリンダの発生液圧等）に応じて、スレーブシリンダのピストンの目標ストロークを算出し、この目標ストロークが得られるように電動モータの目標回転角を決定してる。

このとき、スレーブシリンダのピストンのストロークと、発生するブレーキ液圧との関係は、スレーブシリンダおよびホイールシリンダ間で発生する液損の影響を受けるため、つまりブレーキ液圧によるブレーキ配管の拡径の影響や、ホイールシリンダのシール部材の変形の影響を受けるため、前記液損を考慮してピストンの目標ストロークから電動モータの目標回転角を決定している。

しかしながら、車両の積載状態等に応じて前後輪の制動力配分変化させて制動性能を向上させる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）の機能を備えた車両では、ＥＢＤが作動して後輪のホイールシリンダへのブレーキ液圧の増加を抑制したような場合に、スレーブシリンダと後輪のホイールシリンダとを接続する液路の液損が減少するため、スレーブシリンダのピストンの目標ストロークから電動モータの回転角を従来どおりに算出していると、ピストンの目標ストロークが過大になって適切な制動力が得られなくなる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前輪の制動力よりも後輪の制動力が小さくなるようにブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整手段の作動時に、スレーブシリンダの電動モータの制御量を適切に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、運転者により操作されるブレーキ操作子と、電動モータにより作動してブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダと、前記ブレーキ操作子の操作量に応じて前記電動モータの制御量をマップに基づいて決定する制御手段と、前記ブレーキ液圧により作動して前輪および後輪をそれぞれ制動するホイールシリンダと、前輪の制動力よりも後輪の制動力が小さくなるように前記ブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整手段とを備えた制動装置において、前記制御手段は、前記ブレーキ液圧調整手段が作動した後に前記ブレーキ操作子の操作量が増加した場合に限り、前記マップを前記電動モータの制御量を減少補正するための減圧用マップに持ち替えて前記電動モータの制御量を補正することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記スレーブシリンダはピストンを備え、前記制御手段は、前記ブレーキ操作子の操作量に基づいて決定された目標ブレーキ液圧を前記ピストンの目標ストロークに変換し、この目標ストロークに基づいて前記電動モータの制御量を決定することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記制御手段は、前記ブレーキ液圧調整手段の作動時に、前記ブレーキ操作子の操作量が増加しても制動力が一定値に保持された前記後輪の液損分をトータルの目標ブレーキ液圧から減算することを特徴とするブレーキ装置が提案される。

尚、実施の形態のブレーキペダル１２は本発明のブレーキ操作子に対応し、実施の形態のＡＢＳ装置２４は本発明のブレーキ液圧調整手段に対応し、実施の形態の電子制御ユニットＵ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、ブレーキ操作子の操作量に応じてスレーブシリンダの電動モータの制御量をマップに基づいて決定する制御手段が、スレーブシリンダが発生したブレーキ液圧を前輪の制動力よりも後輪の制動力が小さくなるように調整するブレーキ液圧調整手段が作動した後にブレーキ操作子の操作量が増加した場合に限り、マップを電動モータの制御量を減少補正するための減圧用マップに持ち替えて電動モータの制御量を補正するので、後輪の制動力を変更したことでスレーブシリンダおよび後輪のホイールシリンダ間の液路の液損が減少しても、その液損の減少を補償するように電動モータの制御量を設定して適切な制動力を得ることができる。

また請求項２の構成によれば、制御手段は、ブレーキ操作子の操作量に基づいて決定された目標ブレーキ液圧をスレーブシリンダのピストンの目標ストロークに変換し、この目標ストロークに基づいて電動モータの制御量を決定するので、運転者がブレーキ操作子を操作する操作量に応じた制動力をホイールシリンダに発生させることができる。

また請求項３の構成によれば、制御手段は、ブレーキ液圧調整手段の作動時に、ブレーキ操作子の操作量が増加しても制動力が一定値に保持された後輪の液損分をトータルの目標ブレーキ液圧から減算するので、その液損の減少を補償するように電動モータの制御量を設定して適切な制動力を得ることで、ブレーキ操作子の操作フィーリングの違和感を解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図、図２は図１に対応する異常時の液圧回路図、図３はスレーブシリンダの制御系のブロック図、図４はピストンストロークと発生するブレーキ液圧との関係を示すマップ、図５はＥＢＤ作動時の作用を説明するタイムチャート、図６は図４に対応する、ＥＢＤ作動時のマップ、図７はＥＢＤ作動時の作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、タンデム型のマスタシリンダ１１は、運転者がブレーキペダル１２を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する二つの第１液圧室１３Ａ，１３Ｂを備えており、一方の第１液圧室１３Ａは液路Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅを介して例えば左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５のホイールシリンダ１６，１７に接続されるとともに、他方の第１液圧室１３Ｂは液路Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ，Ｑｄ，Ｑｅを介して例えば右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９のホイールシリンダ２０，２１に接続される。

尚、液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間には、車輪のロックを抑制するＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）装置２４が介装され、このＡＢＳ装置２４は、左右の車輪の制動力に差を発生させることで車両の操縦安定性を高めるためのＶＳＡ（ビークル・スタビリティ・アシスト）の機能および車両の積載状態等に応じて前後輪の制動力配分を変化させて制動性能を向上させる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）の機能も備えている。

液路Ｐａ，Ｐｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ａが配置され、液路Ｑａ，Ｑｂ間に常開型電磁弁である遮断弁２２Ｂが配置され、液路Ｐｂ，Ｑｂと液路Ｐｃ，Ｑｃとの間にスレーブシリンダ２３が配置される。

液路Ｑａから分岐する液路Ｒａ，Ｒｂには、常閉型電磁弁である反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６が接続される。ストロークシミュレータ２６は、シリンダ２７にスプリング２８で付勢されたピストン２９を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２９の反スプリング２８側に形成された液室３０が液路Ｒｂに連通する。

スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１は、電動モータ５２の回転軸に設けた駆動ベベルギヤ５３と、駆動ベベルギヤ５３に噛合する従動ベベルギヤ５４と、従動ベベルギヤ５４により作動するボールねじ機構５５とを備える。アクチュエータハウジング５６に一対のボールベアリング５７，５７を介してスリーブ５８が回転自在に支持されており、このスリーブ５８の内周に出力軸５９が同軸に配置されるとともに、その外周に従動ベベルギヤ５４が固定される。

スレーブシリンダ２３のシリンダ本体３６の内部に一対のリターンスプリング３７Ａ，３７Ｂで後退方向に付勢された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが摺動自在に配置されており、ピストン３８Ａ，３８Ｂの前面に一対の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂが区画される。後側のピストン３８Ａの後端に前記出力軸５９の前端が当接する。一方の第２液圧室３９Ａはポート４０Ａ，４１Ａを介して液路Ｐｂ，Ｐｃに連通し、他方の第２液圧室３９Ｂはポート４０Ｂ，４１Ｂを介して液路Ｑｂ，Ｑｃに連通する。

液路Ｐｃ，Ｑｃと液路Ｐｄ，Ｐｅ；Ｑｄ，Ｑｅとの間に配置されるＡＢＳ装置２４の構造は周知のもので、左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統と、右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置１８，１９の系統とに同じ構造のものが設けられる。その代表として左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１４，１５の系統について説明すると、液路Ｐｃと液路Ｐｄ，Ｐｅとの間に一対の常開型電磁弁よりなるインバルブ４２，４２が配置され、インバルブ４２，４２の下流側の液路Ｐｄ，Ｐｅとリザーバ４３との間に常閉型電磁弁よりなるアウトバルブ４４，４４が配置される。リザーバ４３と液路Ｐｃとの間に、一対のチェックバルブ４５，４６に挟まれた液圧ポンプ４７が配置されており、この液圧ポンプ４７は電動モータ４８により駆動される。

ＡＢＳ装置２４は、ＶＳＡ機能を発揮するために、更に以下のような構成を備えている。即ち、液路Ｐｃが液路Ｐｄ，Ｐｅに分岐する手前位置と、液路Ｑｃが液路Ｑｄ，Ｑｅに分岐する手前位置とに、それぞれ開度を任意に制御可能な常開型電磁弁よりなるレギュレータバルブ６１，６１が配置される。またチェックバルブ４５，４５に対して直列にチェックバルブ６２，６２が配置されており、チェックバルブ４５，４５とチェックバルブ６２，６２との間から分岐して前記レギュレータバルブ６１，６１の上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに連なる液路Ｐｆ，Ｑｆに、それぞれ常閉型電磁弁よりなるサクションバルブ６３，６３が配置される。

図３は、スレーブシリンダ２３の作動を制御する電子制御ユニットＵのブロック図であって、スレーブシリンダ２３に発生させるべき目標ブレーキ液圧が入力された液圧−ストローク変換手段７１は、前記目標ブレーキ液圧を、その目標ブレーキ液圧を発生させるピストン３８Ａ，３８Ｂのストロークに、マップ検索により変換する。ストローク−モータ回転角変換手段７２は、前記ピストン３８Ａ，３８Ｂのストロークに所定のゲインを乗算し、電動モータ５２の目標回転角を算出する。そしてモータ回転角センサＳｂで検出した電動モータ５２の実回転角と前記目標回転角との偏差を偏差算出手段７３で算出し、その偏差算出手段７３で算出した偏差に基づいて、ＰＩ演算手段７４が前記偏差をゼロに収束させるための電動モータ５２の制御量を演算する。

尚、電子制御ユニットＵには、前記モータ回転角センサＳｂに加えて、液路Ｑａに設けた液圧センサＳａおよび各車輪に設けた車輪速センサＳｃ…が接続されており、前記スレーブシリンダ２３の電動モータ５２に加えて、遮断弁２２Ａ，２２Ｂ、反力許可弁２５およびＡＢＳ装置２４の作動を制御する。

図４は、液圧−ストローク変換手段７１で用いられる液圧−ストローク変換マップの一例を示すもので、例えば、Ａのブレーキ液圧を発生させるためのピストン３８Ａ，３８ＢのストロークはＢとなる。このときＡのブレーキ液圧には、スレーブシリンダ２３からホイールシリンダ１６，１７；２０，２１へのブレーキ液圧の伝達経路の液損、具体的には、ホースの拡張による液損、パイプの拡張による液損、右後輪のホイールシリンダ１７における液損、左後輪のホイールシリンダ２１における液損、右前輪のホイールシリンダ２０における液損および左前輪のホイールシリンダ１６における液損が含まれる。つまり、液圧−ストローク変換手段７１で用いられる液圧−ストローク変換マップは、上記各液損を考慮して決定されている。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

システムが正常に機能する正常時には、図１に示すように、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂが励磁されて閉弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５が励磁されて開弁する。この状態で液路Ｑａに設けた液圧センサＳａが運転者によるブレーキペダル１２の踏み込みを検出すると、スレーブシリンダ２３のアクチュエータ５１が作動する。即ち、電動モータ５２を一方向に駆動すると、駆動ベベルギヤ５３、従動ベベルギヤ５４およびボールねじ機構５５を介して出力軸５９が前進することで、出力軸５９に押圧された一対のピストン３８Ａ，３８Ｂが前進する。ピストン３８Ａ，３８Ｂが前進を開始した直後に液路Ｐｂ，Ｑｂに連なるポート４０Ａ，４０Ｂが閉塞されるため、第２液圧室３９Ａ，３９Ｂにブレーキ液圧が発生し、このブレーキ液圧はディスクブレーキ装置１４，１５；１８，１９のホイールシリンダ１６，１７；２０，２１に伝達されて各車輪を制動する。

このとき、マスタシリンダ１１の他方の第１液圧室１３Ｂが発生したブレーキ液圧は開弁した反力許可弁２５を介してストロークシミュレータ２６の液室３０に伝達され、そのピストン２９をスプリング２８に抗して移動させることで、ブレーキペダル１２のストロークを許容するとともに擬似的なペダル反力を発生させて運転者の違和感を解消することができる。

そしてスレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧が、液路Ｑａに設けた液圧センサＳａで検出したマスタシリンダ１１によるブレーキ液圧に応じた大きさになるように、スレーブシリンダ２３の電動モータ５２の回転角をフィードバック制御することで、運転者がブレーキペダル１２に入力する踏力に応じた制動力をディスクブレーキ装置１４，１５；１８，１９に発生させることができる。

次に、ＡＢＳ制御時の作用を説明する。正常時における制動中に車輪速センサＳｃ…の出力に基づいて何れかの車輪のスリップ率が増加してロック傾向になったことが検出されると、スレーブシリンダ２３を作動状態に維持した状態でＡＢＳ装置２４を作動させて車輪のロックを防止する。

即ち、所定の車輪がロック傾向になると、その車輪のディスクブレーキ装置のホイールシリンダに連なるインバルブ４２を閉弁してスレーブシリンダ２３からのブレーキ液圧の伝達を遮断した状態で、アウトバルブ４４を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧をリザーバ４３に逃がす減圧作用と、それに続いてアウトバルブ４４を閉弁してホイールシリンダのブレーキ液圧を保持する保持作用とを行うことで、車輪がロックしないように制動力を低下させる。

その結果、車輪速度が回復してスリップ率が低下すると、インバルブ４２を開弁してホイールシリンダのブレーキ液圧が増加させる増圧作用を行うことで、車輪の制動力を増加させる。この増圧作用により車輪が再びロック傾向になると、前記減圧、保持、増圧を再び実行し、その繰り返しにより車輪のロックを抑制しながら最大限の制動力を発生させることができる。その間にリザーバ４３に流入したブレーキ液は、液圧ポンプ４７により上流側の液路Ｐｃ，Ｑｃに戻される。

上述したＡＢＳ制御を実行している間、遮断弁２２Ａ，２２Ｂを励磁して閉弁することで、ＡＢＳ装置２４の作動による液圧変化がキックバックとなってマスタシリンダ１１からブレーキペダル１２に伝達されるのを防止することができる。

次に、ＶＳＡ制御時の作用を説明する。車両の旋回時にオーバーステア傾向になった場合には、旋回外輪のホイールシリンダを作動させてオーバーステアを抑制するヨーモーメントを発生させ、車両の旋回時にアンダーステア傾向になった場合には、旋回内輪のホイールシリンダを作動させてアンダーステアを抑制するヨーモーメントを発生させるべく、左右の車輪のホイールシリンダの制動力が個別に制御可能である。

即ち、図１においてサクションバルブ６３，６３を励磁して開弁した状態で液圧ポンプ４７，４７を作動させると、マスタシリンダ１１のリザーバからブレーキ液がサクションバルブ６３，６３介して吸引され、インバルブ４２…の上流側にブレーキ液圧を発生させる。このブレーキ液圧は、レギュレータバルブ６１，６１を励磁して所定の開度に制御することで、所定の大きさに調圧される。

この状態で、制動する必要がない車輪に対応するインバルブ４２を閉弁してホイールシリンダにブレーキ液圧が伝達しないようにしながら、制動する必要がある車輪に対応するインバルブ４２を開弁してホイールシリンダにブレーキ液圧を伝達することで、そのホイールシリンダを作動させて制動力を発生させることができる。ホイールシリンダに伝達されるブレーキ液圧の増圧・減圧・保持の制御は、ＡＢＳ制御の場合と同じようにインバルブ４２およびアウトバルブ４４の開閉により行われる。

このように、ＶＳＡ制御で左右一方の車輪だけを制動することで、任意の方向のヨーモーメントを発生させて車両の操縦安定性を高めることができる。

次に、ＥＢＤ制御時の作用を説明する。図５のタイムチャートに示すように、時刻ｔ０に運転者がブレーキペダル１２を踏み始め、時刻ｔ１に後輪のロックを抑制すべくＥＢＤが作動して後輪のブレーキ液圧を一定値に維持し、前輪のブレーキ液圧だけをブレーキペダル１２に踏み込みに応じて増加させるとする。一例として、図１において右後輪のホイールシリンダ１７に連なるインバルブ４２だけを閉弁し、右後輪の制動力が増加しないように制御する場合を考える。

この場合、図６のマップに示すように、ピストン３８Ａ，３８ＢのストロークがＣに達したときにＥＢＤが作動して右後輪へのブレーキ液圧の供給を遮断したとすると、それ以後の右後輪のホイールシリンダ１７の液損は増加しないため、トータルの液圧も破線の状態から実線の状態に減少する。よって、図６のマップを使用してスレーブシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂのストロークを制御すれば、ＥＢＤが作動して液損が変化しても、その変化分を補償して適切なピストン３８Ａ，３８Ｂのストロークを可能にし、ブレーキペダル１２の操作フィーリングの違和感を解消することができる。

具体的には、図３の液圧−ストローク変換手段７１が複数の液圧−ストローク変換マップを備えており、ＥＢＤの作動状態に応じて前記複数の液圧−ストローク変換マップのうちから対応するマップを選択して使用することで、ＥＢＤの作動状態に応じて変化する液損を補償し、スレーブシリンダ２３のピストン３８Ａ，３８Ｂのストロークを適切に制御することができる。

次に、上記作用を図７のフローチャートに基づいて更に説明する。

先ずステップＳ１でＥＢＤが作動し、ステップＳ２でブレーキペダル１２が踏み増しされた場合、ステップＳ３でブレーキ液圧の増圧が抑制される後輪が一輪だけであれば、ステップＳ４で一輪分の液損を考慮したマップを採用し、ブレーキ液圧の増圧が抑制される後輪が二輪であれば、ステップＳ５で二輪分の液損を考慮したマップを採用する。そして前記ステップＳ２でブレーキペダル１２が踏み増しされない場合には、ステップＳ７で通常のマップ（図４参照）を採用する。

さて、電源の失陥等によりスレーブシリンダ２３が作動不能になると、スレーブシリンダ２３が発生するブレーキ液圧に代えて、マスタシリンダ１１が発生するブレーキ液圧による制動が行われる。

即ち、電源が失陥すると、図２に示すように、常開型電磁弁よりなる遮断弁２２Ａ，２２Ｂは自動的に開弁し、常閉型電磁弁よりなる反力許可弁２５は自動的に閉弁する。この状態では、マスタシリンダ１１の第１液圧室１３Ａ，１３Ｂにおいて発生したブレーキ液圧は、ストロークシミュレータ２６に吸収されることなく、開弁した遮断弁２２Ａ，２２Ｂと、スレーブシリンダ２３の第２液圧室３９Ａ，３９Ｂと、ＡＢＳ装置２４の開弁したレギュレータバルブ６１，６１およびインバルブ４２…とを通過し、各車輪のディスクブレーキ装置１４，１５；１８，１９のホイールシリンダ１６，１７；２０，２１に支障なく制動力を発生させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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、ブレーキ操作子はブレーキペダル１２に限定されず、ブレーキレバーであっても良く、またブレーキ操作量の信号を出力する信号出力手段であっても良い。

車両用ブレーキ装置の正常時の液圧回路図 図１に対応する異常時の液圧回路図 スレーブシリンダの制御系のブロック図 ピストンストロークと発生するブレーキ液圧との関係を示すマップ ＥＢＤ作動時の作用を説明するタイムチャート 図４に対応する、ＥＢＤ作動時のマップ ＥＢＤ作動時の作用を説明するフローチャート

１２ ブレーキペダル（ブレーキ操作子）
１６ ホイールシリンダ
１７ ホイールシリンダ
２０ ホイールシリンダ
２１ ホイールシリンダ
２３ スレーブシリンダ
２４ ＡＢＳ装置（ブレーキ液圧調整手段）
３８Ａ ピストン
３８Ｂ ピストン
５２ 電動モータ
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

Claims (3)

1. 運転者により操作されるブレーキ操作子（１２）と、
   電動モータ（５２）により作動してブレーキ液圧を発生するスレーブシリンダ（２３）と、
   前記ブレーキ操作子（１２）の操作量に応じて前記電動モータ（５２）の制御量をマップに基づいて決定する制御手段（Ｕ）と、
   前記ブレーキ液圧により作動して前輪および後輪をそれぞれ制動するホイールシリンダ（１６，１７；２０，２１）と、
   前輪の制動力よりも後輪の制動力が小さくなるように前記ブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整手段（２４）と、
   を備えた制動装置において、
   前記制御手段（Ｕ）は、前記ブレーキ液圧調整手段（２４）が作動した後に前記ブレーキ操作子（１２）の操作量が増加した場合に限り、前記マップを前記電動モータ（５２）の制御量を減少補正するための減圧用マップに持ち替えて前記電動モータ（５２）の制御量を補正することを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記スレーブシリンダ（２３）はピストン（３８Ａ，３８Ｂ）を備え、
   前記制御手段（Ｕ）は、前記ブレーキ操作子（１２）の操作量に基づいて決定された目標ブレーキ液圧を前記ピストン（３８Ａ，３８Ｂ）の目標ストロークに変換し、この目標ストロークに基づいて前記電動モータ（５２）の制御量を決定することを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記制御手段（Ｕ）は、前記ブレーキ液圧調整手段（２４）の作動時に、前記ブレーキ操作子（１２）の操作量が増加しても制動力が一定値に保持された前記後輪の液損分をトータルの目標ブレーキ液圧から減算することを特徴とする、請求項２に記載のブレーキ装置。

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