JP6137742B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、補助ブレーキの利きを向上させるために自動でシフトダウンを行えるようにした自動変速機をもつ車両のブレーキ制御装置に関するものである。

従来、トラック等の大型車両では、主ブレーキ装置の補助として、アクセルオフ時や主ブレーキオン時に作動する排気ブレーキなどの補助ブレーキを備えている。この排気ブレーキなどの補助ブレーキは、運転者のスイッチ操作により補助ブレーキが有効な状態に設定されているときに、図４に示すように、運転者がアクセルペダルを解放(OFF)すると作動し、逆に、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、自動的にその補助ブレーキ状態を一時的に解除(OFF)し、車両を加速することができるように構成される。そして、この状態のまま運転者が再びアクセルペダルを解放(OFF)すると、自動的に補助ブレーキを再び作動させるように構成される。

一方、排気ブレーキなどの補助ブレーキは、高速道路などを走行中で変速機（トランスミッション）が高い段数にシフトアップされていると、ギヤ比の関係から、あまり減速作用を得られないことがある。そこで、近年普及してきた機械式自動変速機を備えた車両では、図４に示すように、補助ブレーキの作動にあたって、変速機を高い段数から低い段数に自動的に変速するシフトダウンを行い、補助ブレーキによる制動力を高めるシフトダウン制御が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２４６３２１号公報

しかし、シフトダウン制御により補助ブレーキの作動時における制動力を高めると、運転者がアクセルペダルを解放したときの減速作用により、運転者が目標としている車速を直ちに下回り、再び運転者がアクセルペダルを踏み込んで再加速させるという動作が繰り返される、いわゆる波状運転になり易い傾向にあった。このように、シフトダウン制御を行うスイッチを動作状態に操作設定したまま、アクセルペダルを使って急な加速および急な減速を繰り返す、いわゆる「波状運転」は、走行距離あたりの燃料消費量がきわめて大きくなる不具合があった。

この点を解消するために、波状運転になった場合に、シフトダウン制御を禁止して、補助ブレーキの減速作用を弱めることも考えられる。しかし、このシフトダウン制御は、運転者の意志により、そのスイッチ操作により行われるものであり、そのシフトダウン制御を欲する運転者がそのスイッチを操作したのにもかかわらず、シフトダウン制御が行われないとすると、運転者に大きな違和感を生じさせる不具合がある。

本発明の目的は、アクセルペダルを使って急加速および急減速を繰り返す運転操作について、運転者に違和感を生じさせることなく、実質的な急加速および急減速を禁止して、走行距離あたりの燃料消費量を抑制し得るブレーキ制御装置を提供することにある。

本発明は、アクセルオフの間に補助ブレーキの作動に伴うシフトダウンを実行可能な自動変速機を備えた車両のブレーキ制御装置の改良である。

その特徴ある構成は、アクセルペダルの操作頻度が所定条件を越えたことを検出する検出手段と、アクセルペダルの操作頻度が所定条件を越えたことを検出手段が検出するとシフトダウンとともに作動する補助ブレーキが発生する制動力を減少させる作動強度変更制御手段とを備えたところにある。

ここで、検出手段は、アクセルペダルが所定振幅を越えて所定時間内に所定回数を越えて繰り返し操作されたときに、アクセルペダルの操作頻度が所定の条件を越えたと判断することが好ましい。

また、前方車両との車間距離を測定する距離センサと、距離センサが検出する車間距離をしきい値と比較する車間距離判断手段とを更に備え、作動強度変更制御手段は、車間距離がしきい値を越えている場合に補助ブレーキが発生する制動力の減少を許容し、車間距離がしきい値以下であった場合に補助ブレーキが発生する制動力の減少を禁止するように制御することが好ましい。

本発明のブレーキ制御装置では、補助ブレーキの作動に伴うシフトダウンの実行を許容する。このため、アクセルペダルを使って急加速および急減速を繰り返す運転操作にあっても、その減速時には、シフトダウンが実行される。このシフトダウン制御は、運転者の意志により、そのスイッチ操作により行われるものであるので、運転者に大きな違和感を生じさせるようなことはない。

その一方、本発明では、急加速および急減速を繰り返す運転操作により、検出手段がアクセルペダルの操作頻度が所定条件を越えたことを検出すると、作動強度変更制御手段が、それ以降の補助ブレーキが発生する制動力を減少させる。すると、減速度は下がり、実質的な急加速および急減速は禁止され、走行距離あたりの燃料消費量を従来より抑制することができる。

ここで、車両の制動力の減少を、前方車両との車間距離が少ない状態で行うことは好ましくない。このため、前方車両との車間距離がしきい値を越えている場合に補助ブレーキが発生する制動力の減少を許容し、車間距離がしきい値以下であった場合に補助ブレーキが発生する制動力の減少を禁止することにより、前方車両との車間距離が少ない状態で実行されるようなことを回避することができる。

本発明実施形態のブレーキ制御装置を含む車両の構成図である。 そのブレーキ制御装置の動作を示すフローチャートである。 そのブレーキ制御装置におけるアクセルペダルと補助ブレーキとシフトダウンと制動力との関係を示す図である。 従来のアクセルペダルと補助ブレーキとシフトダウンと制動力との関係を示す図３に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のブレーキ制御装置を適用した車両１０の要部構成を示す。この車両１０はトラック等の大型車両であって、この車両１０には、図示しないが、前輪１７ａ及び後輪１７ｂの回転を直接的に制動可能な主ブレーキ装置と、その主ブレーキ装置を運転者の意志により稼働させるブレーキペダルが設けられる。そして、この車両１０には、主ブレーキ装置の補助として、アクセルペダル１１が踏み込まれていないアクセルオフ時や、その主ブレーキ装置が稼働したときに作動する、補助ブレーキとしての排気ブレーキ１３が設けられる。

この補助ブレーキとしての排気ブレーキ１３は、エンジン１２の排気通路に配設され、その排気ブレーキ１３の制御装置である補助ブレーキＥＣＵ（電子制御ユニット）１４が備えられる。エンジン１２には変速機１５が連結され、シャフト１６を介して後輪１７ｂが更に連結される。エンジン１２の出力を車輪に伝達する変速機１５は、自動変速の制御装置である自動変速ＥＣＵ１８により制御される機械式自動変速機１５であって、車速等の条件に応じて排気ブレーキ１３の作動に伴うシフトダウンを実行することが可能なように構成される。

また、この車両１０には、エンジン１２の制御装置であるエンジンＥＣＵ１９が設けられ、このエンジンＥＣＵ１９からはエンジン１２における燃料噴射装置１２ａにその制御出力が接続される。また、この車両１０には、更に、オートクルーズコントロール（ＡＣＣ）機能を実行するオートクルーズＥＣＵ２１が備えられる。このオートクルーズ用に、前方を走行する前方車両等の前方障害物を検出し、前方車両との車間距離や相対速度、方位を検知するミリ波レーダ等の距離センサ２２が車両１０の前部に設けられる。

また、車両１０には、アクセルペダル１１の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２４と、補助ブレーキである排気ブレーキ１３や、その排気ブレーキが稼働したときにシフトダウンを可能にする操作スイッチ２６が設けられる。そして、上述した補助ブレーキＥＣＵ１４，自動変速ＥＣＵ１８，エンジンＥＣＵ１９，距離センサ２２，アクセルセンサ２４及び操作スイッチ２６等は、図示しない他の機器と共にＣＡＮ（Controller Area Network）２３を介して連結され、互いに交信可能に構成される。

そして、運転者がアクセルペダル１１の踏み込みを解除して、そのアクセルペダル１１が解放された事実をアクセルセンサ２４が検出して出力すると、エンジンＥＣＵ１９は、エンジン１２に供給される燃料流量を、エンジン１２の回転がアイドリング速度で維持するために必要な最小量にするように構成される。このため、変速機１５において走行ギヤが選択され、相応の速度で車両１０が走行中に、アクセルペダル１１が解放された事実をアクセルセンサ２４が検出して出力すると、アイドリング速度で維持されようとするエンジン１２が後輪１７ｂの回転を制動する、いわゆるエンジンブレーキの状態になる。

この実施の形態における排気ブレーキ１３は、エンジン１２の排気通路に開閉弁を設ける構造のものであり、このエンジンブレーキの状態のときに、運転者が操作スイッチ２６を操作することにより、補助ブレーキＥＣＵ１４はエンジン１２の排気通路に設けられた開閉弁を閉じるように構成される。そして、開閉弁が閉じられると、エンジン１２は回転速度をさらに減速させ、これにより排気ブレーキ１３は、車両１０に対して実質的にブレーキとして作用することになる。そして、この実施の形態における開閉弁は、エンジン１２の排気通路の閉じる量を可変可能に構成されたものが用いられるものとする。

この実施の形態における操作スイッチ２６は、その操作レバー２６ａを運転者が傾倒させるように構成され、図１の点線で示す基本状態がオフ状態を示し、このオフ状態ではエンジンブレーキ状態であっても、排気通路に設けられた開閉弁を閉じないように構成される。そして、その操作レバー２６ａをオフ状態から一段階傾倒させて、破線で示す第一傾倒状態にすると、エンジンブレーキ状態において排気通路に設けられた開閉弁を僅かに閉じるように構成され、その操作レバー２６ａを破線で示す第一傾倒状態から更に一段階傾倒させて一点鎖線で示す第二傾倒状態にすると、エンジンブレーキ状態において排気通路に設けられた開閉弁を更に閉じるように構成される。即ち、この実施の形態における排気ブレーキ１３は、開閉弁を僅かに閉じる「弱作動」と、その開閉弁を更に閉じる「強作動」の２段階において制動可能に構成され、「強作動」時の作動強度を１００％とすると、「弱作動」時の作動強度は、その３０〜７０％に減少させるように構成される。

そして、この実施の形態における操作スイッチ２６は、その操作レバー２６ａを一点鎖線で示す第二傾倒状態から更に一段階傾倒させて実線で示す第三傾倒状態にすると、エンジンブレーキ状態において排気ブレーキ１３を「強作動」の状態に維持しつつ、更に変速機１５におけるシフトダウンを行うように構成される。変速機１５におけるシフトダウンは自動変速ＥＣＵ１８が変速機１５を制御することにより実現される。即ち、自動変速ＥＣＵ１８は、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが実線で示す第三傾倒状態になるように傾倒操作されている状態において、エンジンブレーキ状態になると、変速機１５におけるシフトダウンを行うように構成される。

また、上述したＣＡＮ２３には、補助ブレーキＥＣＵ１４に指令を出して補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動強度を変更し得る作動強度変更制御手段である作動強度変更制御ＥＣＵ２７が接続され、補助ブレーキＥＣＵ１４，自動変速ＥＣＵ１８，エンジンＥＣＵ１９，距離センサ２２，アクセルセンサ２４及び操作スイッチ２６等と互いに交信可能に構成される。そして、この作動強度変更制御ＥＣＵ２７には、アクセルペダル１１の操作頻度が所定条件を越えたことを検出する検出手段であるペダル頻度演算回路２７ａと、距離センサ２２が検出する前方車両との車間距離をしきい値と比較する車間距離判断手段である車間距離演算回路２７ｂが設けられる。

そして、この作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、ペダル頻度演算回路２７ａのアクセルペダル１１の操作頻度が所定条件を越えたとする出力により、それ以降の排気ブレーキ１３の作動強度を減少させるように構成される。また、この作動強度変更制御手段である作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、車間距離演算回路２７ｂの出力により、車間距離がしきい値を越えている場合に補助ブレーキの作動強度の減少を許容し、車間距離が前記しきい値以下であった場合に補助ブレーキの作動強度の減少を禁止するように構成される。

次に、このように構成されたブレーキ制御装置の動作を説明する。

図２に示すように、まず、変速機１５において走行ギヤが選択され、相応の速度で車両１０が走行中に、運転者がアクセルペダル１１の踏み込みを解除してエンジンブレーキの状態にすると、そのアクセルペダル１１が解放された事実はアクセルセンサ２４により検出されて出力される。この検出出力によりエンジンブレーキ状態である（Ｓ１）ことを検知した作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、次に、運転席にある操作スイッチ２６が操作されて、その操作レバー２６ａが図１の点線で示すオフ状態以外の状態になっているか否か確認する（Ｓ２）。即ち、補助ブレーキである排気ブレーキ１３は、運転者により使用するかどうかを選択できるようになっている。その結果、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の点線で示すオフ状態であった場合は、補助ブレーキを解除（Ｓ６）、即ち排気ブレーキ１３の図示しない開閉弁を開制御して、リターンする。

一方、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の点線で示すオフ状態以外の位置である場合は、運転者により排気ブレーキ１３を使用する意思が表されたものであり、この場合、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、次に、運転席にある操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の実線で示す第三傾倒状態になっているか否か確認する（Ｓ３）。即ち、補助ブレーキ作動時のシフトダウンを行う意思表示がなされているか否か確認する。その結果、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の実線で示す第三傾倒状態になっていない場合には、シフトダウンすることなく、補助ブレーキＥＣＵ１４に指令を出して、操作レバー２６ａの操作位置に基づいて、排気ブレーキ１３を強作動又は弱作動させ（Ｓ７）、リターンする。

即ち、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の破線で示す第一傾倒状態であると、排気通路に設けられた開閉弁を僅かに閉じて排気ブレーキ１３を弱作動させ、その操作レバー２６ａが図１の一点鎖線で示す第二傾倒状態であると、排気通路に設けられた開閉弁を弱作動の場合よりも更に閉じて排気ブレーキ１３を強作動させる。よって、運転者が補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動に伴うシフトダウンを好まない場合には、シフトダウンが実行されないように選択することができる。

逆に、操作スイッチ２６の操作レバー２６ａが図１の実線で示す第三傾倒状態になっているときには、次に、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、車両１０が、いわゆる波状運転であるか否かを判断する（Ｓ４）。この波状運転であるか否かの判断は、アクセルセンサ２４の検出出力によりペダル頻度演算回路１７ａにより行われ、アクセルペダル１１が所定振幅を越えて所定時間内に所定回数を越えて繰り返し操作されたときに、アクセルペダル１１の操作頻度が所定の条件を越えたとして、波状運転であると判断する。

即ち、現時点のアクセル開度から「所定振幅」である開度α％までの間を、「所定時間内」であるｔ秒間に、「所定回数」であるｎ回にわたりアクセルペダル１１の操作が繰り返されると、アクセルペダル１１の操作頻度が所定の条件を越えたとして、波状運転であると判断される。ここで、この「開度α」は例えば８０〜１００％であり、「所定回数ｎ」は１〜５回程度であり、「所定時間ｔ」は１〜２０秒程度に設定することが適当である。具体的に例示すると、たとえば、現時点のアクセル開度から開度１００％までの間を２０秒間に少なくとも２回にわたり開閉制御を繰り返す操作が行われると、波状運転であると判断することができる。

その結果、波状運転でないと判断されると、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、自動変速ＥＣＵ１８に指令を出して変速機１５をシフトダウンさせ、それとともに補助ブレーキＥＣＵ１４に指令を出して、排気ブレーキ１３を強作動させ（Ｓ９）、リターンする。

一方、波状運転であると判断されると、次に、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、別のシフトダウン条件が成立するか否かを判断する（Ｓ５）。この実施の形態における別のシフトダウン条件とは、前方を走行する車両１０との車間距離との関係である。そして、前方車両１０との車間距離は距離センサ２２により測定され、車間距離判断手段である車間距離演算回路２７ｂは、距離センサ２２が検出する車間距離を所定のしきい値と比較する。ここで、「しきい値」としては、例えば４０〜６０ｍを設定することができる。

その結果、前方車両との車間距離がしきい値以下であった場合、前方車両との車間距離が比較的短いことになり、この場合、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、自動変速ＥＣＵ１８に指令を出して変速機１５をシフトダウンさせ、それとともに補助ブレーキＥＣＵ１４に指令を出して、排気ブレーキ１３を強作動させ（Ｓ９）、リターンする。即ち、車間距離がしきい値以下であった場合に補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動強度の減少を禁止する。これにより、車両１０を減速させる制動力の低下は防止され、前方車両との車間距離が、運転者の意志に反してそれ以上近づくようなことを回避することができる。

一方、前方車両との車間距離がしきい値を越えている場合、前方車両との車間距離が比較的長いことになり、この場合、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、自動変速ＥＣＵ１８に指令を出して変速機１５をシフトダウンさせるけれども、それとともに補助ブレーキＥＣＵ１４に指令を出して、操作レバー２６ａが第三傾倒状態にあるにもかかわらず、排気ブレーキ１３を弱作動させ（Ｓ８）、リターンする。即ち、作動強度変更制御ＥＣＵ２７は、波状運転であって、かつ車間距離がしきい値を越えている場合にのみ、補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動強度を減少させる。

補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動状態及び実行されたシフトダウンは、リターンされた後に、アクセルペダル１１が踏み込まれてエンジンブレーキ状態でなくなった場合（Ｓ１）、又は操作スイッチ２６による操作レバー２６ａが図１の点線で示すオフ状態になった場合（Ｓ２）に、補助ブレーキ及びシフトダウンは解除されることになる（Ｓ６）。

以上述べたように、本発明のブレーキ制御装置では、操作レバー２６ａを図１の実線で示す第三傾倒状態にすると、図３に示すように、アクセルペダル１１の踏み込みが解除されたエンジンブレーキ状態において、補助ブレーキである排気ブレーキ１３は作動し、それとともに変速機１５におけるシフトダウンは実行される。このため、アクセルペダル１１を使って急加速および急減速を繰り返す運転操作にあっても、その減速時には、シフトダウンが実行される。このシフトダウン制御は、運転者の意志により、そのスイッチ２６を操作することにより行われるものであるので、運転者に大きな違和感を生じさせるようなことはない。

また、本発明のブレーキ制御装置では、アクセルペダル１１の踏み込みと解除が頻繁に繰り返されると波状運転と認識され、それ以降のアクセルペダル１１の踏み込みが解除されたエンジンブレーキ状態において、補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動強度は、図３の破線で示す従来の状態から実線で示すように低下する。すると、アクセルペダル１１の踏み込みが解除された時のエンジンブレーキによる減速が緩和される結果、実質的な急加速および急減速は禁止される。これにより、走行距離あたりの燃料消費量を従来より抑制することができる。

ここで、補助ブレーキである排気ブレーキ１３の作動強度を減少させることは、走行する車両１０の制動力を減少させることになるので、前方車両との車間距離が少ない状態で実行させることは好ましくない。このため、前方車両との車間距離がしきい値を越えている場合に補助ブレーキの作動強度の減少を許容し、車間距離がしきい値以下であった場合に補助ブレーキの作動強度の減少を禁止することにより、前方車両との車間距離が少ない状態で排気ブレーキ１３の作動強度を減少させるようなことを回避することができる。

なお、上述した実施の形態では、単一の操作スイッチ２６を用いて、排気ブレーキ１３と変速機１５におけるシフトダウンの双方のスイッチとしたけれども、排気ブレーキ１３の操作スイッチと変速機１５におけるシフトダウンの操作スイッチを別々に設けるようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、補助ブレーキが排気ブレーキ１３である場合を説明したけれども、補助ブレーキは主ブレーキ装置を補助し得る限り、排気ブレーキ１３に限られない。例えば、補助ブレーキはリターダであっても良い。図示しないが、リターダは大型車両などに利用されている電気制動装置である。広く知られた形態では、車軸を駆動するためのプロペラ軸に連結されて回転する発電機を設け、この発電機の電気出力に抵抗器を接続する構造のものである。運転席に設けたスイッチ操作によりリターダを制動状態に操作すると、この発電機の出力電流は抵抗器に流れ、プロペラ軸の機械的な負荷が大きくなり車両は制動状態となる。そして、その抵抗値を変更することにより、補助ブレーキであるリターダを強作動又は弱作動させることが可能になるものである。

更に、上述した実施の形態では、作動強度変更制御手段である作動強度変更制御ＥＣＵ２７を独立に形成してＣＡＮ２３に接続し、補助ブレーキＥＣＵ１４，自動変速ＥＣＵ１８，エンジンＥＣＵ１９，距離センサ２２，アクセルセンサ２４及び操作スイッチ２６等と互いに交信可能にした場合を説明したけれども、補助ブレーキの作動強度を減少させる作動強度変更制御手段は別に独立して設けなくても良い。例えば、補助ブレーキＥＣＵ１４，自動変速ＥＣＵ１８，エンジンＥＣＵ１９，オートクルーズＥＣＵ２１に、補助ブレーキの作動強度を減少させる作動強度変更制御手段としての回路を設けるようにしても良い。

１０ 車両
１１ アクセルペダル
１３ 補助ブレーキ
１５ 自動変速機
２２ 距離センサ
２７ 作動強度変更制御ＥＣＵ（作動強度変更制御手段）
２７ａ ペダル頻度演算回路（検出手段）
２７ｂ 車間距離演算回路（車間距離判断手段）

Claims (3)

1. アクセルオフの間に補助ブレーキ(13)の作動に伴うシフトダウンを実行可能な自動変速機(15)を備えた車両(10)のブレーキ制御装置において、
   アクセルペダル(11)の操作頻度が所定条件を越えたことを検出する検出手段(27a)と、
   前記アクセルペダル(11)の操作頻度が所定条件を越えたことを前記検出手段(27a)が検出するとシフトダウンとともに作動する前記補助ブレーキ(13)が発生する制動力を減少させる作動強度変更制御手段(27)と
   を備えたことを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 検出手段(27a)は、アクセルペダル(11)が所定振幅を越えて所定時間内に所定回数を越えて繰り返し操作されたときに、アクセルペダル(11)の操作頻度が所定の条件を越えたと判断する請求項１記載のブレーキ制御装置。
3. 前方車両との車間距離を測定する距離センサ(22)と、
   前記距離センサ(22)が検出する車間距離をしきい値と比較する車間距離判断手段(27b)と
   を更に備え、
   作動強度変更制御手段(27)は、前記車間距離が前記しきい値を越えている場合に補助ブレーキ(13)が発生する制動力の減少を許容し、前記車間距離が前記しきい値以下であった場合に前記補助ブレーキ(13)が発生する制動力の減少を禁止するように制御する
   請求項１又は２記載のブレーキ制御装置。

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