JP5328419B2 - 車両のブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電気自動車等の車両のブレーキ装置に係り、特に、ブレーキの機構を二重にすることにより、回生ブレーキと油圧等による機械ブレーキを、運転者が自らの意思により選択できるように工夫したものに関する。

例えば、電気自動車のブレーキ装置は、例えば、図８に示すような構成になっている。まず、ブレーキペダル１０１があり、このブレーキペダル１０１の基部にはブレーキボリューム１０３が設置されていると共に油圧シリンダ１０５が設置されている。又、上記ブレーキペダル１０１は車両本体１０９との間に張設された弾性部材１０７によって図中時計方向に付勢されている。

上記ブレーキ装置によるブレーキ動作を図９を参照して説明する。図９は車両の「車速」、「トルク」、「ブレーキ踏力」、「回生電流」、「ブレーキ状態」を示す図であり、ブレーキ状態は図６に示すタイミング（１）、タイミング（２）、タイミング（３）に対応しているものである。

まず、車両が走行している状態において、タイミング（１）にてブレーキペダル１０１の踏み込みを開始する。ブレーキペダル１０１の踏み込みを開始した後、タイミング（２）で機械ブレーキ、すなわち、油圧シリンダ１０５による機械ブレーキが作用し始める。その後タイミング（３）にかけてブレーキトルクがかかることになる。同時にブレーキペダル１０１の踏み込みはブレーキボリューム１０３を介して電気的にも検知され、それに基づいて上記タイミング（１）より回生ブレーキが作用するものである。この種のブレーキ装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
尚、タイミング（１）とタイミング（２）の間は機械的な遊びである。

特開平０９−２８９７０５号公報 特開２００６−３１２３８５号公報

上記構成によると次のような問題があった。既に説明したように、ブレーキペダル１０１を踏み込むことにより、油圧シリンダ１０５を使用した機械ブレーキが作用して制動力が発揮されると共に、ブレーキペダル１０１の踏み込みをブレーキボリューム１０３を介して電気的に検知して、いわゆる回生ブレーキが作用する構成になっている。その際、ブレーキペダル１０１の踏み込み開始直後より機械ブレーキが作用し始めることになるので、発熱によるロスを発生させてしまうという問題があった。つまり、本来、回生ブレーキのみでも有効に制動できるような場合においても必ず機械ブレーキが同時に作用する構成になっていて、回生ブレーキのみを選択的に機能させることができない構成になっているからである。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、回生ブレーキと油圧等による機械ブレーキを、運転者が自らの意思により選択できるように工夫することにより、機械ブレーキを不必要に動作させて発熱によるロスを発生させとしまうことを防止することが可能な車両のブレーキ装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による車両のブレーキ装置は、ブレーキペダルと、上記ブレーキペダルの踏み込みによって機械ブレーキを作用させる機械ブレーキ手段と、上記ブレーキペダルの踏み込みによってこれを電気的に検知して回生ブレーキを作用させる回生ブレーキ手段、を具備してなる車両のブレーキ装置において、ブレーキ操作時上記ブレーキペダルを所定量を越えるまで踏み込む間は上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記ブレーキペダルを所定量を越える領域まで踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するようにし、上記ブレーキペダルは、一段目ブレーキペダルと、この一段目ブレーキペダルに対して非踏み込み時の初期位置が所定量低く設定された二段目ブレーキペダルとから構成されていて、ブレーキ操作時には上記一段目ブレーキペダルを踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記一段目ブレーキペダルと上記二段目ブレーキペダルを共に踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するように構成されていることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１による車両のブレーキ装置によると、ブレーキペダルと、上記ブレーキペダルの踏み込みによって機械ブレーキを作用させる機械ブレーキ手段と、上記ブレーキペダルの踏み込みによってこれを電気的に検知して回生ブレーキを作用させる回生ブレーキ手段、を具備してなる車両のブレーキ装置において、ブレーキ操作時上記ブレーキペダルを所定量を越えるまで踏み込む間は上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記ブレーキペダルを所定量を越える領域まで踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するようにしたので、まず、ブレーキ操作直後においては、運転者の選択により回生ブレーキ手段のみを機能させることができるので、回生エネルギを効果的に回収することができる。その際、機械ブレーキ手段が機能することはないので発熱ロスもない。
又、請求項２による車両用のブレーキ装置は、請求項１記載の車両のブレーキ装置において、上記ブレーキペダルは、一段目ブレーキペダルと、この一段目ブレーキペダルに対して非踏み込み時の初期位置が所定量低く設定された二段目ブレーキペダルとから構成されていて、ブレーキ操作時には上記一段目ブレーキペダルを踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記一段目ブレーキペダルと上記二段目ブレーキペダルを共に踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するように構成されているので、運転者は回生ブレーキ手段のみが機能しているのか或いは回生ブレーキ手段と機械ブレーキ手段の両方が機能しているかを容易に識別することができ、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項３による車両用のブレーキ装置は、請求項１記載の車両のブレーキ装置において、上記ブレーキペダルは単一のブレーキペダルであり、ブレーキ操作時上記ブレーキペダルを所定量を越えるまで踏み込む間は上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記ブレーキペダルを踏み込み時の抵抗が増大する所定量を越える領域まで踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するようにしたので、上記効果を得ることができると共に構成の簡略化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、電気自動車の概略の構成と作用を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、電気自動車の概略の構成と作用を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、電気自動車のブレーキ装置の一部の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、電気自動車のブレーキ装置の一部の構成を示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、ブレーキペダル踏み込み時の反発力を示す特性図である。 従来例を示す図で、ブレーキペダル踏み込み時の反発力を示す特性図である。 従来例を示す図で、電気自動車のブレーキ装置の一部の構成を示す側面図である。 従来例を示す図で、動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、電気自動車としての基本的な構成から説明する。図１及び図２に示すように、まず、一対の前輪１、１があり、これら一対の前輪１、１はシャフト３を介して連結されている。又、一対の後輪５、５があり、これら一対の後輪５、５はシャフト７を介して連結されている。上記一対の後輪５、５は駆動モータ９、９によって駆動される構成になっている。

上記駆動モータ９、９はコントローラ１１によって制御されるように構成されている。又、上記コントローラ１１には、アクセルボリューム１３、ブレーキボリューム１５が接続されている。又、上記コントローラ１１にはバッテリ１７が接続されている。

上記構成をなす電気自動車にはブレーキ装置２１が設置されている。このブレーキ装置２１は、機械ブレーキ手段２３と回生ブレーキ手段２５とから構成されている。上記機械ブレーキ手段２３は、油圧シリンダ２７と、一対の前輪１、１と一対の後輪５、５に設置された４個の油圧ブレーキ２９、２９、２９、２９と、上記油圧シリンダ２７と各油圧ブレーキ２９とを連絡する油圧配管３１等から構成されている。

一方、上記回生ブレーキ手段２５であるが、既に説明したブレーキボリューム１５、コントローラ、駆動モータ９、９等から構成されることになる。

又、上記機械ブレーキ手段２３と回生ブレーキ手段２５には、図３に示すように、機械ブレーキ用ペダル４１と回生ブレーキ用ペダル４３が夫々設けられている。上記機械ブレーキ用ペダル４１と回生ブレーキ用ペダル４３は、図３示すように、非操作時の初期位置が異なっていて、上記機械ブレーキ用ペダル４１の非操作時の初期位置は上記回生ブレーキ用ペダル４３の非操作時の初期位置に対して所定量だけ踏み込み方向に踏み込まれた位置に設定されている。又、上記回生ブレーキ用ペダル４３と車両本体４７との間には弾性部材４５が張設されていて、回生ブレーキ用ペダル４３を図中時計方向に付勢するように構成されている。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、電気自動車としての一般的な作用から説明する。図１に示す「駆動時」には、バッテリ１７からコントローラ１１を介して駆動モータ９、９に電力が供給される。そして、一対の後輪５、５が駆動モータ９、９によって駆動され、それによって、電気自動車は走行することになる。これに対して、図２に示すような「回生時」には、回生された電力がコントローラ１１を介してバッテリ１７に充電されることになる。

次に、ブレーキ操作時の作用について説明する。電気自動車が走行している状態で、例えば、これを停止させるべくブレーキ操作する場合には、まず、回生ブレーキ用ペダル４３のみを踏み込む。
尚、上記機械ブレーキ用ペダル４１と回生ブレーキ用ペダル４３は、図３に示すように、非操作時の初期位置が異なっていて、上記機械ブレーキ用ペダル４１の非操作時の初期位置は上記回生ブレーキ用ペダル４３の非操作時の初期位置に対して所定量だけ踏み込み方向に踏み込まれた位置に設定されているので、図示しない運転者が足で踏み込んだ場合、その初期時には必然的に回生ブレーキ用ペダル４３のみを踏み込むことになる。

上記回生ブレーキ用ペダル４３の踏み込みは、ブレーキボリューム１５を介して電気的に検出され、それによって、回生ブレーキが作用する。その後、運転者が回生ブレーキのみではそれ以上の減速が困難であると判断した場合には、さらに踏み込んで回生ブレーキ用ペダル４３のみならず機械ブレーキ用ペダル４１をも踏み込む。それによって、回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用することになる。

上記動作を図４を参照して説明する。図４は車両の「車速」、「トルク」、「ブレーキ踏力」、「回生電流」、「ブレーキ状態」を示す図であり、ブレーキ状態は図３に示すタイミング（１）、タイミング（２）、タイミング（３）、タイミング（４）に対応しているものである。まず、タイミング（１）で回生ブレーキ用ペダル４３を踏み込み始める。回生ブレーキ用ペダル４３の踏み込みはブレーキボリューム１５を介して検知され、それに基づいて回生ブレーキが作用することになる。同時に、回生電流が回収されることになる。その後、回生ブレーキの作用が継続され、タイミング（２）で機械ブレーキ用ペダル４１の踏み込みが開始される。つまり、回生ブレーキ用ペダル４３と機械ブレーキ用ペダル４１の両方が踏み込まれることになる。

実際に機械ブレーキの作用が開始されるのはタイミング（３）からである。タイミング（２）とタイミング（３）との間は「機械的遊び」に相当する。そして、タイミング（３）以降は回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用することになる。そして、タイミング（４）で車両が停止する。

以上本、実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ブレーキ操作直後においては、運転者の選択により、回生ブレーキ用ペダル４３のみを踏み込んで、回生ブレーキのみを機能させることができるので、回生エネルギを効果的に回収することができる。これは、従来例の説明で使用した図９と本実施の形態の説明で使用している図４を比較すると明らかであり、回生電流を示す図中右上がり斜線の部分が増大しているものである。
又、その際、機械ブレーキが作用することはないので発熱ロスもない。
又、機械ブレーキ用ペダル４１と回生ブレーキ用ペダル４３を別個に設け、且つ、非操作時の初期位置が異なっていて、機械ブレーキ用ペダル４１の非操作時の初期位置は上記回生ブレーキ用ペダル４３の非操作時の初期位置に対して所定量だけ踏み込み方向に踏み込まれた位置に設定されているので、運転者も容易に確認して、回生ブレーキのみを選択することができる。

次に、図５乃至図７を参照して本願発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、機械ブレーキ用ペダル４１と回生ブレーキ用ペダル４３を別個に設け、且つ、非操作時の初期位置が異なっていて、機械ブレーキ用ペダル４１の非操作時の初期位置は上記回生ブレーキ用ペダル４３の非操作時の初期位置に対して所定量だけ踏み込み方向に踏み込まれた位置に設定するように構成したが、この第２の実施の形態の場合には、単一のブレーキペダル５３のみを設けた構成になっている。そして、
ブレーキペダル５３を最初に踏み込んだ段階では、回生ブレーキのみが作用するようになっている。これに対して、所定量以上踏み込むことにより、回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用することになる。

その際、運転者はブレーキペダル５３を介して感じる反発力の大きさによって、回生ブレーキのみが作用しているか、或いは回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用しているかを認識することができる。すなわち、図６に示すように、ブレーキペダル５３の踏み込み初期においては、弾性部材４５に対向する反発だけであるので、反発力は小さい。これに対して、ブレーキペダル５３を所定量以上踏み込むと、油圧シリンダ２７に対向する力が作用することになるので、反発力は大きくなっていく。運転者はこれによって回生ブレーキのみが作用しているのか、或いは回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用しているのかを認識することができる。
因みに、従来の場合には、図７に示すように、ブレーキペダルの踏み込み開始直後より油圧シリンダに対向する反発力が作用することになるため、回生ブレーキのみが作用しているのか、或いは回生ブレーキと機械ブレーキの両方が作用しているのかを認識することができない。

よって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。
又、ブレーキペダル５３のみで良いので部品点数の削減を図って構成の簡略化を図ることができる。

尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、図示した電気自動車の基本的な構成はこれを特に限定するものではない。
又、電気自動車だけでなくハイブリッド車であっても適用可能である。

本発明は、例えば、車両のブレーキ装置に係り、特に、ブレーキの機構を二重にすることにより、回生ブレーキと油圧等による機械ブレーキを、運転者が自らの意思により選択できるように工夫したものに関し、例えば、モータによる回生制御を行う電気自動車等に好適である。

１ 前輪
５ 後輪
９ 駆動モータ
１１ コントローラ
１３ アクセルボリューム
１５ ブレーキボリューム
１７ バッテリ
２１ ブレーキ装置
２３ 機械ブレーキ手段
２５ 回生ブレーキ手段
２７ 油圧シリンダ
２９ 油圧ブレーキ
３１ 油圧配管
４１ 機械ブレーキペダル
４３ 回生ブレーキペダル
５３ ブレーキペダル

Claims (1)

1. ブレーキペダルと、上記ブレーキペダルの踏み込みによって機械ブレーキを作用させる機械ブレーキ手段と、上記ブレーキペダルの踏み込みによってこれを電気的に検知して回生ブレーキを作用させる回生ブレーキ手段、を具備してなる車両のブレーキ装置において、
   ブレーキ操作時上記ブレーキペダルを所定量を越えるまで踏み込む間は上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記ブレーキペダルを所定量を越える領域まで踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するようにし、
   上記ブレーキペダルは、一段目ブレーキペダルと、この一段目ブレーキペダルに対して非踏み込み時の初期位置が所定量低く設定された二段目ブレーキペダルとから構成されていて、
   ブレーキ操作時には上記一段目ブレーキペダルを踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段が機能し、次いで、上記一段目ブレーキペダルと上記二段目ブレーキペダルを共に踏み込むことにより上記回生ブレーキ手段と上記機械ブレーキ手段が共に機能するように構成されていることを特徴とする車両のブレーキ装置。

Images