JP5384724B2 - ブレーキ液圧制御方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は液圧式ブレーキ装置のブレーキ液圧を制御する方法および装置に関する。より具体的には、本発明はABS動作時における運転者のブレーキフィーリングを改善するブレーキ液圧の制御方法およびそのためのブレーキ装置に関する。
自動二輪車や乗用自動車等の車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置が知られている。たとえば、自動二輪車のブレーキ制御としてアンチロックブレーキシステム(ABS)が使用されるようになってきている。ABSは、一般に、車輪速センサ、電子制御ユニット(ECU)、および液圧回路等の液圧ユニットを含む。ABSは、車輪のロック傾向を検出するとホイールシリンダ内の液圧を運転者の操作を介さずに自動的に制御する。また、自動二輪車や乗用自動車等の車両において、運転状況に合わせて、前後輪のブレーキ力を最適に配分するシステムである電子制御制動力配分装置(EBD)が知られている。
一般的なABSの動作を図1に示す液圧回路を参照しながら簡単に説明する。図1は自動二輪車の前輪側の液圧回路を概略的に示している。図1の前輪液圧回路は、運転者によって操作されるブレーキレバー101と、ブレーキレバー101に接続されたマスターシリンダ(M/C)103と、マスターシリンダ103に接続される管路104と、管路104に接続され常開型の電磁弁である込め弁(EV)113と、込め弁113に接続される管路114と、管路114に接続され前輪ブレーキを作動するホイールシリンダ(W/C)115とから構成されている。さらに、管路114には、常閉型の電磁弁である減圧弁(AV)123が接続されている。また、減圧弁123には、管路124が接続されており、管路124にはリザーバ125が接続されている。さらに、管路124には、逆止弁を介して、液圧ポンプ119の吸い込みポートが接続されており、液圧ポンプ119の吐き出しポートは、逆止弁を介して、管路104に接続されている。液圧ポンプ119は、DCモータ118により駆動される。
図1の液圧回路において、ブレーキレバー101の操作時に、前輪に設けられた図示しない前輪速センサによって検知される前輪速度から、前輪のロック傾向を不図示の電子制御ユニット(ECU)が検知すると、液圧ユニット100が作動する。
この場合に、ECUは、込め弁113を閉鎖して、減圧弁123を開き、ホイールシリンダ115のブレーキ液をリザーバ125に逃がすことにより、ホイールシリンダ115の液圧を低下させて、前輪のロックを解消する。ロック傾向が十分に解消したら、ECUは、減圧弁123を閉鎖して、込め弁113を開放し、ホイールシリンダ115にブレーキ液を送りホイールシリンダを増圧する。また、ECUは、適宜、込め弁113および減圧弁123を共に閉鎖してホイールシリンダ圧を一定に保持する。このように、ABS動作において、ECUは、減圧動作、増圧動作、保持動作を複数回行う。
特開2000−229563号公報
ところで、上述のようなABSの動作時において、摩擦抵抗係数μが大きい路面から小さい路面に急激に変化したときや、エンジンの引きずりトルクが大きい場合などに、車輪のスリップ状態が通常に想定される時間よりも長く続くことがある。ABSの動作時において車輪のスリップが長く続いているときは、ホイールシリンダの減圧モードおよび保持モードが通常に想定される時間よりも長くなることがある。このとき、上述のように込め弁は閉じられているので、マスターシリンダからのブレーキ液はホイールシリンダに流れない。また、このときホイールシリンダ内のおよびリザーバ内のブレーキ液はABSによりマスターシリンダに戻される。そのため、ブレーキペダルまたはブレーキレバーが強く押し戻されたり硬くなったりして、運転者に拒絶感を生じさせることがある。
また、車輪が振動したときや、車輪のスリップ率が理想的なスリップ率にあるときなどには、保持モードが通常に想定されるよりも長く続くことがある。この場合、込め弁は閉じているので、マスターシリンダからのブレーキ液はホイールシリンダに流れない。そのため、ブレーキペダルまたはブレーキレバーが硬くなり、運転者に拒絶感を生じさせることがある。
運転者のブレーキフィーリングの悪化を極力防止するために、特許文献1に記載の技術は、路面の摩擦係数および推定車体速度に基づいてABSの制御周期を変更する。しかし、この方法によれば、運転中の状況によってある程度はブレーキフィーリングが改善されるかもしれないが、必ずしも一定のブレーキフィーリングを確保するものではない。また、たとえば、特許文献1に記載の方法で従来のABS制御装置のブレーキフィーリングを改良しようとする場合、ABSの制御周期を改変しているためにABS制御の性能に影響を与えることになるので、相当な性能試験が必要になる。なお、ABS制御中に生じうる問題を一例として説明したが、同様のブレーキフィーリングの悪化に関する問題はEBD制御などにおいても生じうる。
そこで、本願発明は、ABS機能やEBD機能などのように車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置において、長い減圧モードまたは長い保持モードが続いたときに生じるブレーキペダルまたはブレーキレバーの拒絶感を簡易的な方法で和らげることを目的とする。
本発明によれば、車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置のブレーキ制御方法が提供される。本方法は、自動的に液圧式ブレーキ装置のアクチュエータが動作するときにおいて、(a)ホイールシリンダへの増圧が行われているかを検出するステップと、(b)ホイールシリンダへの増圧が行われていない時間期間を算出するステップと、(c)算出された時間期間が所定時間に達した後に、車両の制動力に影響を与えない程度のホイールシリンダへの増圧および減圧を行うステップと、を有する。
本発明の方法の一態様によれば、ステップ(c)におけるホイールシリンダへの増圧および減圧は、増圧より先に減圧を行う。
本発明の方法の一態様によれば、所定時間は車体走行状態、車輪状態、及び路面状態のうち少なくとも1つに依存して決定される。
本発明によれば、車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置が提供される。本発明のブレーキ装置によれば、自動的に液圧式ブレーキ装置のアクチュエータが動作するときにおいて、(a)ホイールシリンダへの増圧が行われているかを検出する手段と、(b)ホイールシリンダへの増圧が行われていない時間期間を算出する手段と、(c)算出された時間期間が所定時間に達した後に、車両の制動力に影響を与えない程度のホイールシリンダへの増圧および減圧を行う手段と、を有するブレーキ装置。
本発明のブレーキ装置の一形態によれば、手段(c)におけるホイールシリンダへの増圧および減圧は、増圧より先に減圧が行われる。
本発明のブレーキ装置の一形態によれば、所定時間は車体走行状態、車輪状態、及び路面状態のうち少なくとも1つに依存して決定される。
本発明によれば、本発明によるブレーキ装置を搭載した車両が提供される。
例示的なブレーキ液圧制御装置の液圧回路を示す図である。 本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置の動作フローを示す図である。 本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置が動作しているときの状況を示す図である。
本発明のブレーキ液圧制御方法およびブレーキ液圧制御装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図2は、本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置の構成を示すブロック図である。図2に示すように、一実施形態によるブレーキ液圧制御装置は、電子制御ユニット(ECU)10、車輪速センサ12、液圧センサ14、DCモータ16、および液圧アクチュエータ18を備える。なお、本発明において液圧センサ14はなくてもよい。
ECU10のハードウェハ構成は本技術分野において公知であるので本明細書では詳述しない。本発明の一実施形態において、CPU、メモリ、入出力装置等を備える任意の構成のECUを用いることができる。本発明の一実施形態において、ECU10は本発明によるブレーキ液圧制御を行うための制御プログラム、およびベースとなるABS制御を行う制御プログラムが組み込まれる。ベースとなるABS制御は、本技術分野において知られているような車輪のスリップ率を制御して車両の操舵性を確保しつつ制動距離を短くするための任意のABS制御プログラムとすることができる。本発明によるブレーキ液圧制御は、ベースとなるABS制御と並列的に実行される。ベースとなるABS制御は、任意のものとすることができるので本明細書では説明しない。また、ECU10は、後述する車輪速センサ12、液圧センサ14、DCモータ16、および液圧アクチュエータ18に電気的に接続されており、車輪速センサ12および液圧センサ14への電源供給およびこれらのセンサからの信号の受信を行い、DCモータ16への電源供給を行い、また、液圧アクチュエータ18の駆動を制御することができる。また、ECU10は、図3とともに後述するタイマー機能を備える。
車輪速センサ12は、本技術分野で知られているように車両のホイール付近に配置され、ホイールの回転速度を検出する。車輪速センサ12自体の構成および配置は本技術分野において公知であるので本明細書では詳述しない。本発明の実施形態において、任意の車輪速センサを用いることができる。たとえば、電磁的または光学的に車両のホイールの回転速度を検出する車輪速センサを用いることができる。車輪速センサ12はECU10に接続されており、ECU10により電源の供給および信号の受け渡し等の制御がなされる。
液圧センサ14は車両のホイールシリンダ内の圧力を検出する。圧力センサ14自体の構成および配置は、本技術分野において公知であるので本明細書では詳述しない。本発明の実施形態において、任意の構成の圧力センサを用いることができる。たとえば、ダイアフラムの変形を歪ゲージにより測定するタイプの圧力センサや、半導体を利用した圧力センサなどを利用できる。圧力センサ14はECU10に接続され、ECU10により電源の供給および信号の受け渡し等の制御がなされる。なお、本発明においては、液圧センサは存在しなくてもよい。
DCモータ16は、本技術分野で知られているように液圧ポンプ119(図1参照)を駆動する。DCモータ自体の構成および液圧ポンプの構成は本技術分野において公知であるので本明細書では詳述しない。本発明の実施形態において、任意の構成のDCモータおよび液圧ポンプを用いることができる。
液圧アクチュエータ18は車両の液圧回路内に配置され(図1の込め弁113、減圧弁123参照)、ECU10からの命令に応じて駆動して液圧回路内のブレーキ液の移動を制御する。本発明の実施形態において、液圧アクチュエータ18は、電磁式に駆動する電磁弁113、123とすることができる。液圧アクチュエータ18はECU10に接続され、ECU10により動作制御がなされる。なお、本発明における液圧アクチュエータ18は、電磁式に駆動できることは必須の要件ではなく、他の方式でブレーキ液を制御するアクチュエータを用いてもよい。
本発明の一実施形態において、液圧回路は、図1と同様の液圧回路とすることができる。しかし、他の実施形態において他の構成の液圧回路を採用することもできる。また、図1に示す液圧回路は自動二輪車の前輪のみであるが、後輪の液圧回路は、前輪の液圧回路におけるブレーキレバーをフットブレーキペダルに換えた以外は同じとすることができる。また、本発明は自動二輪車の液圧ブレーキだけではなく、乗用自動車等の四輪車の液圧ブレーキにも適用できる。
次に本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置の動作について説明する。図3は、本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図3に示す動作フローはECU10にて制御される。
まず、ステップS10においてABSの動作が開始される。ABSの動作が開始する条件は任意の条件とすることができる。一般に知られているように、車輪速センサ12で検出した車輪速度からスリップ率を算出し、スリップ率が所定値を超えたときにABSの動作を開始させることができる。ステップS10にてABSが作動すると、ベースとなるABS制御が開始される。ベースとなるABS制御は本発明の主題ではないので本明細書では説明しないが、一般に知られているような、スリップ率が最適になるようにホイールシリンダ内の液圧を自動的に制御するものとすることができる。ベースとなるABS制御が開始されると、以下に説明するように本発明の一実施形態によるブレーキ液圧制御が、ベースとなるABS制御と並列的に実行される。
ステップS12において、液圧ユニットが減圧駆動中であるかまたは保持駆動中であるかを判断する。減圧駆動中であるかまたは保持駆動中であるかの判断は、ECU10から込め弁113および減圧弁123への駆動信号に基づいて判断することができる。すなわち、ECU10が、込め弁113に込め弁113を閉鎖する信号を送信し且つ減圧弁123に減圧弁123を開く信号を送信した状態を減圧中であると判断し、込め弁113および減圧弁123の両者を閉じる信号をECU10が両者に送信した状態を保持駆動中であると判断できる。より簡単に、減圧駆動中であるか保持駆動中であるかを区別せずに、単に込め弁113を閉鎖する信号を込め弁113に送信した状態を、減圧駆動中または保持駆動中(すなわち、すくなくとも増圧中ではない)であると判断してもよい。他の実施形態として、減圧駆動中または保持駆動中であるかを、液圧センサ14を用いて判断してもよい。すなわち、液圧センサ14により測定した液圧値の時間変化により減圧駆動中または保持駆動中であるかを判断できる。
ステップS14において、液圧ユニットが減圧駆動中または保持駆動中でない場合は、ECU10内のタイマーをリセットする。
ステップS16において、液圧ユニットが減圧駆動中または保持駆動中の場合は、ECU10内のタイマーを加算する。
ステップS18においてタイマー値を所定値と比較する。つまり減圧駆動または保持駆動が開始されてからの経過時間を所定時間と比較する。タイマー値が所定値より小さい場合は、ステップS12に戻る。つまり、ステップS12〜ステップS18により、減圧駆動または保持駆動が開始されてからの時間経過がカウントされることになる。このタイマー値の所定時間は、たとえば、後に説明する強制的な減圧駆動および増圧駆動の駆動周波数が約2Hzから約4Hzになるようにすることができる。つまり、所定値は約0.25秒(約4Hz)から約0.5秒(約2Hz)の範囲とすることができる。他の実施形態においては、この所定値はこの範囲よりも大きくても小さくてもよい。また、この所定値は、車両の運転中に変更されることのない固定値とすることができる。もちろん、この所定値を車両の運転中に変更される変動値とすることもできる。たとえば、強制的な減圧駆動および増圧駆動の駆動周波数が、最初の強制的な減圧駆動および増圧駆動からの経過時間(または減圧駆動および増圧駆動の駆動回数)とともに大きくなるようにすることができる。あるいは、この所定値は車両の運転中に路面状態や車両の走行状態、車輪状態等に応じて変更されるように構成されてもよい。たとえば、路面状態に応じた所定値の変更の一例として、路面が低摩擦路面の場合は、駆動周波数を大きくし、路面が高摩擦路面の場合は、駆動周波数を小さくするようにしてもよい。また、車両の走行状態に応じた所定値の変更の一例として、車両が高速走行時の場合は、駆動周波数を大きくし、車両が低速走行時の場合は、駆動周波数を小さくするようにしてもよい。また、車輪状態に応じて所定値の変更の一例として、車輪のスリップ率が大きいときは、駆動周波数を大きくするようにして、車輪のスリップ率が小さいときは、駆動周波数を小さくするようにしてもよい。
ステップS18においてタイマー値が所定値以上であると判断された場合、ステップS20において液圧ユニットを減圧駆動する。具体的には減圧弁123を所定時間だけ開放するように駆動する。この減圧弁123の所定の駆動時間は、車両の運転中に変更されることのない固定値とすることができる。たとえば、減圧弁123の駆動時間は5msとすることができる。ハードウェアの性能で達成し得る最短時間、具体的には1bar程度減圧するように減圧弁の駆動時間を制御してもよい。減圧弁123の所定の駆動時間を、車両の運転中に路面状態や車両の走行状態等に応じて変更するように構成してもよい。たとえば、路面が低摩擦路の場合は、減圧弁123の駆動時間を大きくし、路面が高摩擦路面の場合は、減圧弁123の駆動時間を小さくするようにしもよい。また、車両が剛性の低い(液損の大きい)ブレーキを有するの場合は、減圧弁123の駆動時間を大きくし、車両が剛性の高い(液損の小さい)ブレーキを有する場合は、減圧弁123の駆動時間を小さくしてもよい。また、車輪液圧が大きいときには駆動時間を小さくし、車輪液圧が小さいときには駆動時間を大きくしてもよい。減圧弁123の駆動時間をどのように設定するにしても、この駆動時間はベースとなるABSの動作性能に実質的に影響を与えないような値にすることが好ましい。具体的には、ステップS20およびステップS22による減圧弁および増圧弁の駆動によりベースとなるABS動作時の制動力の変化が約±0.5%の範囲内になるようにすることが望ましい。
次に、ステップS22において液圧ユニットを増圧駆動する。具体的には、減圧弁123を閉じ、込め弁113を開く。そのため、マスターシリンダ103からブレーキ液がホイールシリンダ115に流れるため、運転者がブレーキフィーリングを得ることができる。この増圧駆動はステップS20の減圧駆動の直後に行われる。また、増圧駆動量はステップS20の減圧駆動量に一致させる。つまり、ステップS20で減圧した分だけ増圧する。なお、他の実施形態として、ステップS20およびステップS22の順序を逆にして、増圧してから減圧してもよい。
ステップS20およびステップS22の減圧駆動および増圧駆動後に、ステップS14においてタイマーをリセットする。
このように、本発明の実施形態によるブレーキ液圧制御装置は、タイマーの所定値で規定される所定の周期で、ホイールシリンダ圧の減圧および増圧を行うので、運転者がブレーキフィーリングを得ることができ、運転者に安心感を与えることができる。また、このときの減圧量および増圧量は、ベースとなるABS動作性能(たとえば、制動距離)に実質的に影響を与えない。
以下に、上述のブレーキ液圧制御装置およびブレーキ液圧制御方法が適用される具体的な状況を図4を参照しながら説明する。
図4は、車両のブレーキが運転者により操作され、ベースとなるABSおよび本発明によるブレーキ液圧制御が作動する状況を示している。特に、図4はベースとなるABSの作動中に最適なスリップ率が達成され、長い保持モードが継続する状況を示している。図4(a)は車体速度および車輪速度の経時変化を示し、図4(b)は、ホイールシリンダ内115の液圧値の経時変化を示し、図4(c)は、ECU10内のタイマー値の経時変化を示している。
運転者によりハンドブレーキレバー101(図1参照)またはフットブレーキペダルが操作されると、車輪速度とともに車体速度が減少し始める(t0)。そして、車輪がロックし始め、車輪速度が急激に落ちる(t1)。ここでABSが作動し、図3のフローチャートのステップS10に入る。ABSが作動すると、自動的にホイールシリンダ115は減圧されて、車輪のロックが解消され始める(t1〜t2)。液圧ユニットが減圧モードおよび保持モードの時は、ステップS12〜ステップS18により経過時間がカウントされる。しかし、図4のt1〜t3の段階では、タイマーのカウンタ値は所定値Tに達しない。その後、ABSの動作により、時間t3において、最適なスリップ率が達成される。したがって、このt3以降、長い保持モードが続く。図4(c)のように、タイマー値が所定値Tに達すると、ステップS20およびステップS22によりホイールシリンダ115が強制的に減圧および増圧される(t4)。このホイールシリンダ115の強制的な減圧および増圧がない状態では、マスターシリンダ103内のブレーキ液は、ホイールシリンダ115側に伝達されないので、運転者はブレーキペダルおよびフットブレーキペダルが硬くなったような拒絶感を持つ。しかし、本発明においては、周期的に強制的な減圧および増圧を繰り返すので、運転者がブレーキフィーリングを得ることができ、この拒絶感を緩和することができる。また、減圧量および増圧量は僅かであるので、ベースとなるABSの動作性能に実質的に影響を与えず、操舵性を確保しつつ最適な制動距離を達成することができる。
以上のように、本発明のブレーキ液圧制御装置およびブレーキ液圧制御方法によれば、ABS動作において長い減圧モードまたは保持モードが継続するときなどでも、周期的なブレーキフィーリングが得られ、運転者に安心感を与えることができる。また、ベースとなるABSアルゴリズムに変更を加えずに、ABSの動作中に図3で示す動作フローを追加するだけであるので汎用的である。また、ABSの外的要素(エンジンの引きずりなど)に対しても、ABSの制御時におけるブレーキフィーリングを改善することができる。
なお、以上の実施形態においては、ABSの制御時におけるブレーキフィーリングの改善例を説明したが、本発明はABS制御時だけでなく、一般的に車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整する機能が実行されるときに適用できる。たとえば、前述したEBD制御時においても本発明を同様に適用できる。
また、本発明によるブレーキ液圧制御方法は、常に動作するようにしなくてもよく、一定の条件を満たす場合に、ホイールシリンダを強制減圧および増圧する本発明の機能を停止するようにしてもよい。一定の条件とは、運転者のブレーキフィーリングよりも、ベースとなるABSの機能やEBDの機能を最優先すべき場合である。たとえば、路面の摩擦係数μが高い路面から低い路面にジャンプし一定以上の車輪スリップが生じているとき、車両が一定速度以下の低速であるとき、車両が一定速度以上の高速であるとき、カーブを走行しているとき、などにホイールシリンダを強制減圧および増圧する本発明の機能を停止するようにすることができる。

Claims (10)

  1. 車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置のブレーキ制御方法であって、
    (a)ホイールシリンダのブレーキ液圧に対して保持または減圧駆動が連続して行われている時間期間を算出するステップと、
    (b)算出された前記時間期間が所定時間に達した後に、ホイールシリンダへの増圧および減圧を行うにあたり、前記増圧の増圧量および前記減圧の減圧量が同一となるように前記アクチュエータの駆動を制御するステップと、
    を有するブレーキ制御方法。
  2. 請求項1に記載のブレーキ制御方法であって、ステップ(a)における時間期間は、前記ホイールシリンダへブレーキ液圧を供給するための込め弁(113)への駆動信号に基づいて算出する、ブレーキ制御方法。
  3. 請求項1または2に記載のブレーキ制御方法であって、前記時間期間が前記所定時間に達すると同時に前記時間期間をリセットして、前記時間期間の算出を新たに再開する、ブレーキ制御方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のブレーキ制御方法であって、前記所定時間は車体走行状態、車輪状態、及び路面状態のうち少なくとも1つに依存して決定される、ブレーキ制御方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のブレーキ制御方法であって、前記ブレーキ制御方法はABS制御と並列的に実行される、ブレーキ制御方法。
  6. 車両のホイールシリンダのブレーキ液圧を運転者による操作を介さずに自動的に調整するアクチュエータを搭載した液圧式ブレーキ装置であって、
    (a)ホイールシリンダのブレーキ液圧に対して保持または減圧駆動が連続して行われている時間期間を算出する手段と、
    (b)算出された前記時間期間が所定時間に達した後に、ホイールシリンダへの増圧および減圧を行うにあたり、前記増圧の増圧量および前記減圧の減圧量が同一となるように前記アクチュエータの駆動を制御する手段と、
    を有するブレーキ装置。
  7. 請求項6に記載のブレーキ装置であって、手段(a)における時間期間は、前記ホイールシリンダへブレーキ液圧を供給するための込め弁(113)への駆動信号に基づいて算出する、ブレーキ装置。
  8. 請求項6又は7に記載のブレーキ装置であって、前記時間期間が前記所定時間に達すると同時に前記時間期間をリセットして、前記時間期間の算出を新たに再開する手段を有するブレーキ装置。
  9. 請求項6乃至8のいずれか一項に記載のブレーキ装置であって、前記所定時間は車体走行状態、車輪状態、及び路面状態のうち少なくとも1つに依存して決定される、ブレーキ装置。
  10. 請求項6乃至9のいずれか一項に記載のブレーキ装置であって、前記手段の各々は、ABS制御と並列的に実行することができる、ブレーキ装置。
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