JP6834839B2 - 車両用ブレーキシステム - Google Patents
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Description
電動ブレーキ装置が、前輪と後輪との他方とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、前記電動モータによってピストンを前進させることで前記摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータとを有し、かつ、制動力要求がないときには、前記摩擦部材と前記回転体との間にクリアランスを存在させるべく、設定後退端まで前記ピストンを後退させるように構成されており、
前記制御装置が、
前記液圧ブレーキ装置に対して、制動力要求が発生したときから、制動力要求の程度に応じた液圧制動力を発生させる制動力要求依拠制御を実行し、その一方で、
前記電動ブレーキ装置に対して、(a) 制動力要求が発生した後その制動力要求の程度が閾程度に増加するまでは、前記クリアランスを解消するためのクリアランス解消制御を、(b) 制動力要求の程度が前記閾程度に達した後には、制動力要求の程度に応じた電動制動力を発生させる制動力要求依拠制御を、実行するように構成された車両用ブレーキシステム。
前記制御装置が、制動力要求の程度を、前記ブレーキ操作部材の操作の量であるブレーキ操作量と、前記ブレーキ操作部材に加えられる力であるブレーキ操作力との少なくとも一方に基づいて、決定するように構成された( 1)項ないし( 4)項のいずれか1つに記載の車両用ブレーキシステム。
前記制御装置が、前記ブレーキ操作力を、前記マスタシリンダから供給される作動液の圧力に基づいて決定するように構成された( 5)項に記載の車両用ブレーキシステム。
前記制御装置が、車両全体に対する制動力要求のうちの前記回生制動力では賄いきれない不足制動力を前記液圧制動力と前記電動制動力とによって賄うように、前記液圧ブレーキ装置および前記電動ブレーキ装置の作動を制御するように構成された( 1)項ないし( 7)項のいずれか1つに記載の車両用ブレーキシステム。
実施例の車両用ブレーキシステムが搭載される車両は、図1に模式的示すように、前輪10F,後輪10Rが2つずつあるハイブリッド車両であり、2つの前輪10Fが駆動輪とされている。まず、車両駆動システムについて説明すれば、本車両に搭載されている車両駆動システムは、駆動源としてのエンジン12と、主に発電機として機能するジェネレータ14と、それらエンジン12,ジェネレータ14が連結される動力分割機構16と、もう1つの駆動源である電動モータ18とを有している。
回生ブレーキ装置30は、ハード的には、上記車両駆動システムの一部を構成するものと考えることができる。車両減速時には、前輪10Fの回転によって、電動モータ18は、バッテリ28からの電力の供給を受けずして回転する。その回転によって生じる起電力を利用して、電動モータ18は発電し、その発電した電力は、インバータ26Mを介して、バッテリ28に電気量として蓄積される。つまり、電動モータ18を発電機として機能させてバッテリ28が充電されるのである。充電された電気量に相当するエネルギの分だけ、前輪10Fの回転が、つまり、車両が減速させられる。本車両では、そのような回生ブレーキ装置30が構成されているのである。この回生ブレーキ装置30によって前輪10Fに付与される制動力(以下、「回生制動力」という場合がある)は、発電量に依拠するものであり、生じる回生制動力は、HB−ECU29が行うインバータ26Mの制御によって制御される。回生ブレーキ装置30は、一般的な構成のものを採用することができるため、回生ブレーキ装置30について詳しい説明は、省略することとする。
i)全体構成
液圧ブレーキ装置32は、大まかには、 (a)運転者によって操作されるブレーキ操作部材であるブレーキペダル40が連結されたマスタシリンダ42と、 (b)マスタシリンダ42からの作動液を自身を通過させることによって供給し、若しくは、自身が有するポンプ(後述する)によって加圧された作動液を調圧して供給するアクチュエータユニット44と、 (c)左右の前輪10Fに対してそれぞれ設けられて、アクチュエータユニット44からの作動液の圧力により、左右の前輪10Fの各々の回転を減速するための1対の車輪制動器46とを含んで構成されている。ちなみに、液圧ブレーキ装置32は、左右の前輪10Fに対応する2系統の装置とされている。
マスタシリンダ42は、図2に示すように、ハウジング内部に、ブレーキペダル40に連結されるとともに互いに直列的に配置された2つのピストン42aと、そのピストン42aの移動によって自身に導入された作動液が加圧される2つの加圧室42bとを含むタンデム型のシリンダ装置であり、作動液を大気圧下において貯留する低圧源としてのリザーバ48が付設されている。つまり、リザーバ48は、マスタシリンダ42の近傍に配置され、そのリザーバ48からの作動液が、2つの加圧室42bの各々において加圧されるようになっている。そして、マスタシリンダ42は、ブレーキペダル40に加えられた力(以下、「ブレーキ操作力」と言う場合がある)に応じた圧力の作動液を、2つの前輪10Fに対応した2つの系統ごとに、アクチュエータユニット44に供給する。詳しく言えば、アクチュエータユニット44には、マスタシリンダ42から供給された作動液を自身を通過して車輪制動器46に向かわせる液通路が設けられており、本液圧ブレーキ装置32は、その液通路を一部とするマスタシリンダ42から車輪制動器46へ作動液を供給するための液通路、すなわち、1対のマスタ液通路50を備える。つまり、本液圧ブレーキ装置32では、マスタシリンダ42から、それらマスタ液通路50を介して、車輪制動器46のそれぞれに、作動液が供給可能とされているのである。なお、車輪制動器46は、後に説明するホイールシリンダを有しており、詳しくは、作動液は、そのホイールシリンダに供給される。
アクチュエータユニット44は、先に説明した2つのマスタ液通路50をそれぞれ遮断する常開型(非励磁状態において開弁状態となる形式を意味する)の電磁式開閉弁である2つのマスタカット弁56と、2系統に対応した1対のポンプ60と、それらポンプ60を駆動させるモータ62と、2系統に対応した1対の電磁式リニア弁(電磁式制御弁)である1対の制御保持弁64と、それら制御保持弁64と直列的に配置された2つの常閉型の電磁式開閉弁である1対の開通弁66とを含んで構成されている。本液圧ブレーキ装置32では、単一のリザーバしか設けられておらず、2つのポンプ60は、上述のリザーバ48から、作動液を汲み上げるようにされており、そのために、2つのポンプ60とリザーバ48とを繋ぐリザーバ液通路68が設けられており、そのリザーバ液通路68の一部が、アクチュエータユニット44内に形成されている。それぞれのポンプ60は、吐出側において、上述の1対のマスタ液通路50に繋がっており、それらマスタ液通路50の各々の一部分を介して、1対の車輪制動器46に、加圧された作動液をそれぞれ供給するようにされている。なお、それぞれのポンプ60の吐出側には、それぞれのポンプ60への作動液の逆流を防止するために、逆止弁70が設けられている。また、アクチュエータユニット44内には、2系統に対応して、それぞれのポンプ60と並列にマスタ液通路50とリザーバ液通路68とを繋ぐ1対の帰還液通路72が形成されており、それら帰還液通路72の各々に、上記制御保持弁64,開通弁66が設けられている。ちなみに、開通弁66は、帰還液通路72を開通させるための弁であるため、帰還路開通弁66と呼ぶことがあることとする。逆の見方をすれば、非励磁状態において帰還液通路72を遮断している弁であるため、遮断弁と解することも可能である。なお、本アクチュエータユニット44では、1対のポンプ60と、モータ62とを含んで、高圧源として機能する1つのポンプ装置73が構成されていると考えることができ、そのポンプ装置73と、マスタシリンダ42を介さずにリザーバ48に繋がる上記リザーバ液通路68と、上記1対の帰還液通路72と、上記1対の制御保持弁64と、上記1対の帰還路開通弁66とを含んで、ポンプ装置73からの作動液をそれの圧力を制御しつつ1対の車輪制動器46のそれぞれに供給する制御液圧供給装置74が構成されていると考えることができる。
前輪10Fの各々の回転を止めるための車輪制動器46は、図3に模式的に示すようなディスクブレーキ装置である。この車輪制動器46は、前輪10Fと一体的に回転する回転体としてのディスクロータ80と、前輪10Fを回転可能に保持するキャリアに移動可能に支持されたキャリパ82とを含んで構成されている。キャリパ82には、それの一部をハウジングとするホイールシリンダ84が内蔵されている、ホイールシリンダ84が有するピストン86の先端側、および、キャリパ82のホイールシリンダ84が内蔵されている部分の反対側には、それらにそれぞれ係止され、かつ、ディスクロータ80を挟んで対向する1対のブレーキパッド(摩擦部材の一種である)88が設けられている。
電動ブレーキ装置34は、図1に示すように、後輪10Rの各々の回転を止めるための1対の車輪制動器100を含んで構成されている。ちなみに、車輪制動器100の各々自体を「電動ブレーキ装置」と呼ぶことも可能である。各車輪制動器100は、図4に示すように、電動ブレーキアクチュエータ110(以下、単に「アクチュエータ110」と略す場合がある)が中心的な構成要素として配設されたブレーキキャリパ120(以下、単に「キャリパ120」と略す場合がある)と、車輪(本実施例では、後輪)とともに回転する回転体としてのディスクロータ122とを含んで構成されている。
キャリパ120は、ディスクロータ122を跨ぐようにして、車輪を回転可能に保持するキャリア(図示を省略する)に設けられたマウント(図示を省略する)に、軸線方向(図の左右方向)に移動可能に保持されている。1対のブレーキパッド(以下、単に「パッド」と略す場合がある)124a,124bは、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ122を挟むようにしてマウントに保持されている。パッド124a,124bの各々は、ディスクロータ122に接触する側に位置する摩擦部材126と、その摩擦部材126を支持するバックアッププレート128とを含んで構成されている。
アクチュエータ110は、図5に示すように、上述のハウジング140,上述のピストン142の他、駆動源としての電動モータ144,電動モータ144の回転を減速させるための減速機構146,その減速機構146を介して減速された電動モータ144の回転によって回転させられる入力軸148,その入力軸148の回転動作をピストン142の前進後退動作に変換する動作変換機構150等を含んで構成されている。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方,右方を後方と呼ぶこととする。
i)制御システム
本車両用ブレーキシステムの制御、詳しくは、制動力F(各種制動力の総称である)の制御は、図1に示す制御システムによって行われる。具体的には、液圧ブレーキ装置32の制御は、液圧ブレーキ装置用電子制御ユニット(以下、「HY−ECU」と略す場合がある)230によって行われ、電動ブレーキ装置34の制御は、各車輪制動器100ごとに設けられた2つの電動ブレーキ装置用電子制御ユニット(以下、「EM−ECU」と略す場合がある)232によって行われる。HY−ECU230は、コンピュータと、液圧ブレーキ装置32を構成する各機器のドライバ(駆動回路)等とを含んで構成され、EM−ECU232は、コンピュータと、電動ブレーキ装置34を構成する各機器のドライバ(駆動回路)等とを含んで構成されている。先に説明したように、回生ブレーキ装置30の制御は、HB−ECU29によって行われる。
本車両用ブレーキシステムにおける制動力の基本的な制御、言い換えれば、通常時における制御は、以下のようにして行われる。ちなみに、電動ブレーキ装置34は、2つの車輪制動器100を有しており、また、それぞれにEM−ECU232が設けられているが、説明を解りやすくするため、それら車輪制動器100,EM−ECU232を、それぞれ1つのものとして扱うこととする。通常時は、液圧ブレーキ装置32のアクチュエータユニット44に配設されているマスタカット弁56は閉弁されており、マスタ圧センサ76によって検出されるマスタ圧PMは、ストロークシミュレータ54の弾性体のばね定数に依存した圧力、つまり、ブレーキペダル40に加わる運転者の操作力であるブレーキ操作力σを指標するものとなる。そこで、まず、ブレーキ操作力σに基づいて、詳しく言えば、検出されたマスタ圧PMに基づいて、車両全体に必要な制動力F(4つの車輪10に付与される制動力Fの合計)である必要全体制動力FSUM *が決定される。具体的には、マスタ圧PMに操作力依拠ゲインασを掛けることによって、必要全体制動力FSUM *を求める。ちなみに、ブレーキ操作力σは、ブレーキペダル40の操作の程度、つまり、ブレーキ操作の程度を示す操作値の一種であり、必要全体制動力FSUM *を示すパラメータと考えることができるものである。
以下、上述の構成の車両用ブレーキシステムが抱える問題,上記制動力要求依拠制御によって生じる問題を説明し、その問題を解決するために実施例の車両ブレーキシステムにおいて実行される特別な制御について説明する。
液圧ブレーキ装置32の構成からすれば、上記制動力要求依拠制御において目標液圧制動力FHY *が0になった場合に、つまり、制動力非要求時に、アクチュエータユニット44から車輪制動器46のホイールシリンダ84に供給される作動液の液圧であるホイールシリンダ圧PWが0とされる。しかしながら、ホイールシリンダ圧PWが大気圧より低下しない限り、即座にはピストン86は後退しないことから、摩擦部材であるブレーキパッド88がディスクロータ80に摺接した状態で前輪10Fが回転する現象、すなわち、引き摺り現象が生じる。車両のその後の運行によって、徐々にではあるがピストン86が後退して引き摺り現象が解消するものの、引き摺り現象は、前輪10Fの回転抵抗となるため、車両駆動エネルギのロス、つまり、燃費の悪化の一因となる。
液圧ブレーキ装置32は、図1および図2から解るように、アクチュエータユニット44と車輪制動器46との間が比較的長い作動液通路によって繋がれており、また、引き摺り状態が解消された状態から液圧制動力FHYを発生させるまでには、ピストン86をある程度の距離だけ前進させなければならない。そのため、アクチュエータユニット44から高圧の作動液が供給されたとしても、ホイールシリンダ84内の作動液の圧力は、直ちには上昇せず、実質的な液圧制動力FHYの発生に対して遅れが生じる。つまり、液圧制動力遅れが発生する。上記液圧ブレーキ装置32は、アクチュエータユニット44において高圧の作動液を畜液するアキュムレータを有しておらず、制動力要求の発生時にポンプ60が作動させられて高圧の作動液が作り出されるように構成されているため、液圧制動力遅れは、問題となる程度ではないがある程度大きくなる。
本実施例の車両用ブレーキシステムでは、電動ブレーキ装置34において上述の離間制御を実行し、かつ、液圧ブレーキ装置32と電動ブレーキ装置34との上記応答性における差を利用して、制動力要求発生時に、電動ブレーキ装置34において上述のクリアランスを解消するための制御であるクリアランス解消制御が、電動ブレーキ装置34に対して実行される。詳しく言えば、クリアランス解消制御は、液圧制動力遅れΔtHYの間にクリアランスを解消するように実行される。実行可能なクリアランス解消制御として、例えば2つの異なるタイプの制御が準備されており、実行にあたって、それらのうちの設定された1つのものが選択されるようになっている。以下、それら2つのクリアランス解消制御を、第1クリアランス解消制御,第2クリアランス解消制御と呼びつつ、順次説明する。なお、クリアランス解消制御のコンセプトについての理解の容易化のため、以下、自動ブレーキに依拠した制動力要求ではなく、ブレーキペダル40の操作に依拠した制動力要求、つまり、ブレーキ操作に基づく制動力要求に限定した説明を行うこととする。
第1クリアランス解消制御は、制動力要求が発生したときに開始され、制動力要求の程度が閾程度に増加するまで行われる。制動力要求の程度が閾程度に達した後には、電動ブレーキ装置34に対して、先に説明した基本的な制御である制動力要求依拠制御が実行される。ちなみに、液圧ブレーキ装置32に対しては、第1クリアランス解消制御は実行されず、制動力要求が発生したときから、上記制動力要求依拠制御が実行される。
第2クリアランス解消制御の実行では、簡単に言えば、その実行の時間が、ブレーキ操作の速度に応じて変更するようにされている。概して言えば、液圧ブレーキ装置32における液圧制動力遅れΔtHYは、ブレーキ操作の速度によって変化する。詳しく言えば、比較的速いブレーキ操作のときは、図8(a)のグラフが示すように、不足制動力FIS,液圧制動力FHYの増加勾配は急であり、液圧制動力遅れΔtHY1は、短くなっている。一方で、比較的遅いブレーキ操作のときは、図8(b)のグラフが示すように、不足制動力FIS,液圧制動力FHYの増加勾配は緩やかであり、液圧制動力遅れΔtHY2は、長くなっている。このような現象を考慮して、制動力要求の程度である不足制動力FISの増加勾配dFISに基づいて、第2クリアランス解消制御が実行される時間を変更するようにされている。
上記クリアランス解消制御を含む本実施例の車両用ブレーキシステムの制御は、主にHY−ECU230が、図9にフローチャートを示すブレーキ制御プログラムを、短い時間ピッチ(例えば、数msec〜数十msec)で繰り返し実行することによって、行われる。上述の第1クリアランス解消制御と上述の第2クリアランス解消制御とのいずれを行うかについては、設定によって変更可能とされている。以下に、ブレーキ制御プログラムに従う制御処理について、図9のフローチャートに沿って説明する。
上記実施例の車両用ブレーキシステムは、回生ブレーキ装置30を有するシステムであるが、本発明の車両用ブレーキシステムは、回生ブレーキ装置を備えないシステム、つまり、液圧ブレーキ装置と電動ブレーキ装置とによって構成されるシステムであってもよい。また、上記実施例の車両ブレーキシステムは、前輪10Fに対して液圧ブレーキ装置32が、後輪10Rに対して電動ブレーキ装置34が、それぞれ設けられていたが、逆に、前輪10Fに対して電動ブレーキ装置が設けられ、後輪10Rに対して液圧ブレーキ装置が設けられたシステムであってもよい。
Claims (7)
- 前輪と後輪との一方に対して設けられて作動液の圧力に依存した制動力である液圧制動力を発生させる液圧ブレーキ装置と、前輪と後輪との他方に対して設けられて電動モータが発揮する力に依存した制動力である電動制動力を発生させる電動ブレーキ装置と、それら液圧ブレーキ装置および電動ブレーキ装置の作動を制御する制御装置とを備えた車両用ブレーキシステムであって、
電動ブレーキ装置が、前輪と後輪との他方とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、前記電動モータによってピストンを前進させることで前記摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータとを有し、かつ、制動力要求がないときには、前記摩擦部材と前記回転体との間にクリアランスを存在させるべく、設定後退端まで前記ピストンを後退させるように構成されており、
前記制御装置が、
前記液圧ブレーキ装置に対して、制動力要求が発生したときから、制動力要求の程度に応じた液圧制動力を発生させる制動力要求依拠制御を実行し、その一方で、
前記電動ブレーキ装置に対して、(a) 制動力要求が発生した後、その制動力要求の程度が、制動力要求の発生に対しての前記液圧ブレーキ装置による液圧制動力の実質的な発生の遅れである液圧制動力遅れに基づいて設定されている閾程度に増加するまでは、前記クリアランスを解消するためのクリアランス解消制御を、(b) 制動力要求の程度が前記閾程度に達した後には、制動力要求の程度に応じた電動制動力を発生させる制動力要求依拠制御を、実行するように構成された車両用ブレーキシステム。 - 前記クリアランス解消制御が、制動力要求の程度が前記閾程度となるときに前記クリアランスが解消されるような速度で前記ピストンを前進させるようにして実行される請求項1に記載の車両用ブレーキシステム。
- 前記制御装置が、制動力要求の増加勾配に基づいて、制動力要求の発生からその制動力要求の程度が前記閾程度となるまでの時間である閾時間を推定し、前記電動ブレーキ装置に対して、前記閾時間が経過するまでは前記クリアランス解消制御を実行し、前記閾時間が経過した後には前記制動力要求依拠制御を実行するように構成された請求項1または請求項2に記載の車両用ブレーキシステム。
- 当該車両用ブレーキシステムが、運転者によって操作されるブレーキ操作部材を備え、
前記制御装置が、制動力要求の程度を、前記ブレーキ操作部材の操作の量であるブレーキ操作量と、前記ブレーキ操作部材に加えられる力であるブレーキ操作力との少なくとも一方に基づいて、決定するように構成された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の車両用ブレーキシステム。 - 前記液圧ブレーキ装置が、前輪と後輪との一方に設けられてその一方の回転を制動する車輪制動器と、前記ブレーキ操作部材が連結されるとともに前記車輪制動器に作動液を供給するためのマスタシリンダとを有し、
前記制御装置が、前記ブレーキ操作力を、前記マスタシリンダから供給される作動液の圧力に基づいて決定するように構成された請求項4に記載の車両用ブレーキシステム。 - 前記制御装置が、制動力要求の程度が前記閾程度となるまでは、制動力要求の程度を、前記ブレーキ操作量と前記ブレーキ操作力との両方に基づいて決定し、制動力要求の程度が前記閾程度に達した後には、前記ブレーキ操作力に基づいて決定するように構成された請求項4または請求項5に記載の車両用ブレーキシステム。
- 当該車両用ブレーキシステムが、前輪と後輪との少なくとも一方に対して設けられてその前輪と後輪との少なくとも一方の回転による発電を利用した制動力である回生制動力を発生させる回生ブレーキ装置を備え、
前記制御装置が、車両全体に対する制動力要求のうちの前記回生制動力では賄いきれない不足制動力を前記液圧制動力と前記電動制動力とによって賄うように、前記液圧ブレーキ装置および前記電動ブレーキ装置の作動を制御するように構成された請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載の車両用ブレーキシステム。
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