WO2005021346A1 - ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

電気的にブレーキを作動させるブレーキシステムは、踏力センサとブレーキアームと、踏力センサとブレーキアームとの間に位置する踏力感生成機構を含む。ブレーキアームは、ブレーキペダルを保持する。踏力感生成機構は、踏力センサとブレーキアームとのそれぞれに回動自在に結合されて、ブレーキアームが移動するストロークに対して、非線形に変化する踏力を生成する。ブレーキアームの移動による踏力感生成機構を介しての引張り力に応じて、踏力センサは、踏力を検知し、電気的に作動するブレーキを制御する出力を発生する。

Description

明 細 書

ブレーキシステム 技術分野

本発明は自動車の電動ブレーキシステムに関する。 背景技術

油圧ブレーキシステムは乗用車、 大型トラック、 さらには航空機など 種々の乗物に採用されている。 近年になって、 電気的に作動する電動式 ブレーキ制御装置 （いわゆるブレーキパイワイヤ方式のブレーキシステ ム、 ブレーキバイワイヤとも呼ばれる） も、 一般に使用されている。 電 動ブレーキ制御装置においては、 一般にブレーキペダルの踏力が踏カセ ンサで検知され、 検知された踏力に応じて電子制御装置からの指令によ り電気モータ等が作動する。こうして、所定のブレーキ力が発生される。 通常、 電動式ブレーキ制御装置のブレーキペダル機構では、 上述のよ うな動作原理のため、 運転者は、 油圧ブレーキ制御装置のように、 ブレ —キ反力を直接ブレーキペダルを介して感じることができない。 そのた め、 電動式ブレーキ制御装置においては、 運転者が油圧ブレーキにおけ るようなブレーキ反力を感じることができるような、 反力発生機構が設 けられている。

図 5は、 従来の電動ブレーキシステムの一例の摸式図である。

図 6は、 従来のブレーキシステムの一例におけるペダル踏力とブレー キペダルのストロ一クの関係を示す。

図 5において、 ブレ一キア一ム 2 4 0の一端は、 支点 1 9 0で車体 5 0 0に取り付けられ、もう一端にはペダル 2 3 0が取り付けられている。 ブレーキアーム 2 4 0には、 支点 1 9 0とブレーキペダル 2 3 0との間 の支点 1 8 0に第 1のバネ座 1 3 0が取り付けられている。 第 1のパネ 座 1 3 0と第 2のパネ座 1 4 0との間には、 円錐型スプリング 1 5 0と それより高さ Lだけ短い円筒型スプリング 1 6 0が設けられている。 第 2のバネ座 1 4 0と車体 5 0 0の間に圧電素子 1 7 0が取り付けられて いる。

上記のように構成された従来のブレーキシステムの一例の動作を説明 する。

運転者がブレーキペダル 2 3 0を踏み始めると、 ブレーキア一ム 2 4 0に取り付けられた第 1のバネ座 1 3 0と第 2のバネ座 1 4 0の間にあ る円錐型スプリング 1 5 0を介して圧電素子 1 7 0に踏力が伝達される < この踏力は、 圧電素子 1 7 0において圧電効果により電気信号に変換さ れて、 制御装置 （図示せず） によって検出される。 制御装置は、 電動ブ レーキ （図示せず） を、 検出された踏力に応じて制御する。

図 6において、 横軸はペダルストローク、 縦軸はペダルにかかる踏力 を表わす。 ペダルストロークが、 図 5および図 6の Lの範囲では踏力は 円錐型スプリング 1 5 0による反力と釣り合う。 ペダルストロークが、 Lを越えると、 第 1のパネ座 1 3 0は、 円筒型スプリング 1 6 0に当接 する。 そのため、 踏力は、 円錐型スプリング 1 5 0と円筒型スプリング 1 6 0のそれぞれの反力の和と釣り合う。 したがって、 図 6で示すよう に、 ペダルストロークと踏力の関係は、 ペダルストロークが Lの点で折 れ点を持つ特性を示す。 この特性は油圧ブレーキにおけるペダルスト口 一クと踏力との関係の特性に近似している。

上述の例は、 特開平 9一 2 5 4 7 7 8号公報に開示されている。

このように構成された従来のブレーキシステムの一例において、 ブレ —キアーム 2 4 0は、 支点 1 9 0を中心として、 回転運動をする。 した がって、 支点 1 8 0も回転運動をする。 そのため、 第 1のばね座 1 3 0 が円錐型スプリング 1 5 0を押す際に、 第 1のばね座 1 3 0は、 円錐型 スプリング 1 5 0を、 その中心軸に沿ってではなく回転しながら押すた め、 こじりが発生しやすい。 そのため、 圧電素子 1 7 0には、 正確に踏 力が伝達することができず、 踏力の検出精度が低下する傾向がある。 また、 ブレーキシステムにおいて、 ブレーキバイワイヤと油圧ブレー キを併用することもある。上述の従来の電動ブレーキシステムの一例は、 ブレーキバイワイヤのみに適用される構成を有しており、 油圧ブレーキ との併用は困難である。 発明の開示

本発明の電気的にブレーキを作動させるブレーキシステムは、 踏カセ ンサとブレーキペダルを保持するブレーキアームと、 踏カ感生成機構と を含む。

踏カ感生成機構は、 踏力センサとブレーキアームとの間に位置して、 踏力センサとブレーキアームとのそれぞれに回動自在に結合されて、 ブ レーキアームが移動するス卜ロークに対して、 非線形に変化する踏力を 生成する。

ブレーキアームの移動による踏カ感生成機構を介しての引張り力に応 じて、 踏力センサは、 踏カを検知し、 電気的に作動するブレーキを制御 する出力を発生する。

以上の構成においては、 踏力センサが正確に踏力を検出することがで きる。 また、 このブレーキシステムは、 電動ブレーキにも、 油圧ブレー キにも適用され得る。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施の形態のブレーキシステムの構造を示す断面図 である。

図 2は、 本発明の実施の形態のブレーキシステムにおけるペダル踏力 とブレーキペダルのストロークの関係を示す。

図 3は、 本発明の実施の形態のブレーキシステムの踏カ感生成機構に 用いられる他のパネの構成を示す側断面図である。

図 4 Aは、 本発明の実施の形態のブレーキシステムの踏カ感生成機構 に用いられるもう一つの他のパネの平面図である。

図 4 Bは、 本発明の実施の形態のブレーキシステムの踏カ感生成機構 に用いられるもう一つの他のパネの、 その左側に半断面を示す側面図で ある。

図 5は、 従来の電動ブレーキシステムの一例の摸式図である。

図 6は、 従来のブレーキシステムの一例におけるペダル踏力とブレー キペダルのストロークの関係を示す。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図 1は、 本発明の実施の形態におけるブレーキシステムの構造を示す 断面図である。

図 2は、 このブレーキシステムにおけるペダル踏力とブレーキペダル のストロークの関係、 すなわち踏力特性を示す。

本実施の形態の電動ブレーキシステムの基本的な構成を、 以下に説明 する。 車体 5 0に取り付けられた第 1のフレーム 2 2をべ一スとして、 ブレ ーキペダル 2 3、 ブレーキアーム 2 4、 第 1の支点軸 2 5、 第 1のリン ク 2 6、 第 1の連結軸 2 7、 第 2の連結軸 2 8、 第 2のリンク 2 9、 第 2の支点軸 3 0、 第 3の連結軸 3 1、 連結部 3 2によってリンク機構が 構成されている。 このリンク機構は、 オペレーションロッド 3 3を介し て油圧ブレーキのマスタシリンダ 3 5につながっている。 ここで、 第 1 のフレーム 2 2は、 車体 5 0に取り付けられている。 ブレーキア一ム 2 4は、 第 1の支点軸 2 5によって、 第 1のフレーム 2 2に取り付けられ ている。 ブレーキアーム 2 4は、 第 1の支点軸 2 5側の反対側の端にブ レーキペダル 2 3を有している。

ブレーキアーム 2 4は、 第 1の連結軸 2 7によって、 第 1のリンク 2 6と結合している。 第 1のリンク 2 6は、 第 2の連結軸 2 8によって、 第 2のリンク 2 9と結合している。 第 2のリンク 2 9は、 第 2の支点軸 3 0で、 第 1のフレーム 2 2に取り付けられている。 第 2のリンク 2 9 は、 さらに、 第 3の連結軸 3 1によって、 オペレーションロッド 3 3に 連結する連結部 3 2に結合している。 オペレーションロッド 3 3は、 マ スタシリンダ 3 5に結合している。

ここで、 第 2の引っ掛け部 9は、 ブレーキペダル 2 3と第 1の支点軸 2 5の中間で、 ブレーキアーム 2 4に取り付けられている。

また、 第 1のフレーム 2 2に固定された第 2のフレーム 2 1にはセン サ固定部 2 0が取り付けられている。 センサ固定部 2 0に踏力センサ 8 が取り付けられている。 踏力センサ 8は、 圧電素子や歪抵抗素子などの 引っ張り力を検出できる素子を含んでいる。

踏カ感生成機構 1 2は、 踏力センサ 8とブレーキアーム 2 4との間に 位置する。 踏カ感生成機構 1 2は、 踏力センサ 8とブレーキアーム 2 4 とのそれぞれに回動自在に結合されて、 ブレーキアーム 2 4が移動する ストロークに対して、 非線形に変化する踏力を生成する。

ブレーキアーム 2 4の移動による踏カ感生成機構 1 2を介しての引張 り力に応じて、 踏力センサ 8は、 踏カを検知し、 電気的に作動するブレ —キを制御する出力を発生する。

踏カ感生成機構 1 2は、 筐体と筐体内に配置されたパネと、 筐体内に 配置されて、 バネをブレーキアーム 2 4の移動に応じて伸縮させる移動 機構を含む。 移動機構とブレーキアーム 2 4が回動自在に結合されてい るので、 踏カ感生成機構 1 2は、 ブレーキアーム 2 4と回動自在に結合 される。

すなわち、 踏カ感生成機構 1 2は、 シリンダ 4からなる筐体を有して いる。 踏力センサ 8との接続部 8 aに接続された円環状の第 1の引っ掛 け部 7に、 シリンダ 4に固定された第 1のフック 5が引っ掛けられる。 踏カ感生成機構 1 2の筐体であるシリンダ 4には、 第 1のコイルバネ 1と、 それと同軸で長さの短い第 2のコイルバネ 2と、 ピストン 3が内 蔵されている。 ここで、 第 1のコイルパネ 1と第 2のコイルパネ 2は、 筐体内に配置されたパネを構成する。 ピストン 3は、 第 1のコイルパネ と第 2のコイルパネを、 ブレーキアーム 2 4の移動に応じて伸縮させる 移動機構として動作する。

ピストン 3は、 第 1のコイルバネ 1と第 2のコイルバネ 2に当接する 当接部 3 aと、 当接部 3 aに接続された軸 3 bを含む。

当接部 3 aは、 面、 十字、 円に十字を組み合わせた形のように、 軸 3 bの移動にしたがって、 バネを伸縮させることのできる形状を有する。 移動機構すなわちピストン 3の軸 3 bの当接部 3 aと他の側の先端に 第 2のフック 6が設けられている。 第 2のフック 6は、 ブレーキアーム 2 4に取り付けられた第 2の引っ掛け部 9に引っ掛けられる。

第 2の引っ掛け部 9は、 第 2のフック 6が引っかけられる円状の孔を 含む板で構成されている。

以上のように構成されたブレーキシステムについて、 その動作をさら に、 説明する。

運転者がブレーキペダル 2 3を踏み始めると、 前述のリンク機構を介 して踏力がオペレ一ションロッド 3 3により、 マスタシリンダ 3 5に加 えられブレーキ油圧を発生する。 このとき、 ブレーキの反力は、 上述の 踏カ感生成機構 1 2が発生させている。

図 2は、 この踏カ感生成機構 1 2のペダル踏力とブレーキペダル 2 3 のストロークの関係、 すなわち踏力特性を示す。

図 2に示されるように、 ペダルストロークが増していくと、 あるぺダ ルス卜ローク以上で、 急激【こ反力が増す非線形の特性を示す。 この特性 は、 油圧ブレーキにおける踏カ感に近似している。

本実施の形態では高さの異なる 2つのコイルパネ 1， 2により前述の 踏カ感を得ている。 すなわち、 運転者がブレーキペダル 2 3を踏み始め たときは、 第 1のコイルバネ 1だけが、 ピストン 3に圧縮され、 運転者 はその反力を踏カ感として感じる。 さらに運転者がブレーキペダル 2 3 を踏みこみ、 ペダルストロークが大きくなると、 第 1のコイルパネ 1に 加えて、 第 2のコイルパネ 2も、 ピストン 3に圧縮されるため、 急激に 反力が増す。 このとき、 運転者は大きな踏カ感を得る。

以上の長さの異なる第 1のコイルバネ 1と、 第 2のコイルパネ 2を用 いた踏カ感生成機構 1 2においては、 第 1のコイルバネ 1と第 2のコィ ルバネ 2の長さの差に応じて、 踏カ感を変化させることができる。

ブレーキ操作、 すなわちブレーキペダル 2 3が踏み込まれることにし たがって、 ブレーキア一ム 2 4が踏カ感生成機構 1 2を引っ張る。 この とき、 踏カ感生成機構 1 2の引っ張り力が、 第 1の引っ掛け部 7に接続 された接続部 8 aにかかる。 したがって、 その引っ張り力は、 踏力セン サ 8にかかり、 踏力センサ 8は、 踏力を検出する。

踏力センサ 8は、 引っ張り力を検出できる圧電素子や歪抵抗素子など を含んでいる。 この圧電素子や歪抵抗素子は、 第 1の引っかけ部 7と接 続部 8 aにかかる引っ張り力を電気信号に変換する。 この電気信号は、 制御装置 （図示せず） によって検出される。 制御装置は、 電動ブレーキ (図示せず） を、 検出された引っ張り力、 すなわち、 踏力に応じて制御 する。 すなわち、 ブレーキアームの移動による踏カ感生成機構 1 2を介 しての引張り力に応じて、 踏力センサ 8は、 踏カを検知し、 電気的に作 動するブレーキを制御する出力を発生する。

このとき、 ブレーキ操作に伴いブレーキアーム 2 4は、 第 1の支点軸 2 5を中心とする回転運動をしている。 この回転運動に対して、 ブレー キアーム 2 4と踏力センサ 8のそれぞれと踏カ感生成機構 1 2との連結 部は、 回動自在な連結をしている。 すなわち、 第 2のフック 6と第 2の 引っ掛け部 9、 第 1のフック 5と第 1の引っ掛け部 7のそれぞれの連結 は、 回動自在な連結をしている。

そのため、 踏力センサ 8に対して、 こじり等の軸方向以外へかかる力 の発生はほとんどない。 したがって、 踏力センサ 8は、 正確に踏カを検 出することができる。

すなわち、 第 2のフック 6と第 2の引っ掛け部 9、 第 1のフック 5と 第 1の引っ掛け部 7のそれぞれの回動自在な連結は、 簡単な構造でブレ ーキペダルへの踏力を踏力センサに正確に伝達する。 したがって、 ブレ —キア一ム 2 4の回転運動が、 踏力センサ 8の軸方向にほぼ平行な引つ 張り力を生成する。

踏カ感生成機構 1 2の筐体であるシリンダ 4内に配置されるパネとし て、 図 3に示すような、 その軸方向の中間部がくびれた形状を有するコ ィルばねであるつづみ形コイルバネ（Hour glass-shaped coil spring) 1 0を用いてもよい。

この構成により、 より滑らかな油圧ブレーキに近い踏カ感を一つのバ ネで実現できる。

また、 踏カ感生成機構 1 2の筐体であるシリンダ 4内に配置されるバ ネとして、 図 4A、 図 4 Bに示すような竹の子パネ （Volute spring) 1 1を用いてもよい。 ここで 「竹の子バネ （Volute spring) 」 は、 バネ性 をもつ材料の板をスパイラル状に巻くように、 そのスパイラルの軸の方 向に伸びた図 4 A、 図 4 Bに示すようなパネを意味する。

この構成により、 衝撃耐久性の高い踏カ感生成機構を実現できる。 上述の実施の形態においては、 電動ブレーキにも油圧ブレーキにも併 用される電動ブレーキシステムについて説明した。

この実施の形態の電動ブレーキシステムは、 電動ブレーキのみが使用 される場合にも適用される。 また、 この実施の形態の電動ブレーキシス テムは、 油圧ブレーキのみが使用される場合にも適用される。 産業上の利用可能性

本発明のブレーキシステムにおいては、 踏力センサとブレーキアーム の間に踏カ感生成機構が設けられる。このブレーキシステムにおいては、 運転者は、 ブレーキペダルの踏力として、 油圧ブレーキの非線形の踏力 感に近いブレーキ操作感を得る。 また、 踏力センサは、 正確に踏カを検 出することが可能である。 同時に本発明においては、 電動ブレーキにも 油圧ブレーキにも適用可能なブレーキシステムが提供される。 したがつ て、 自動車の電動ブレーキシステムとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 電気的にブレーキを作動させるブレーキシステムであって、 踏力センサと

ブレーキアームと、

前記踏力センサと前記ブレーキアームとの間に位置して、 前記踏 力センサと前記ブレーキアームとのそれぞれに回動自在に結合されて、 前記ブレーキアームが移動するストロークに対して、 非線形に変化する 踏力を生成する踏カ感生成機構と

を含み、

前記ブレーキアームの移動による前記踏カ感生成機構を介して の引張り力に応じて、 前記踏力センサは、 踏カを検知し、 電気的に作動 する前記ブレーキを制御する出力を発生する

ブレーキシステム。

2 . 請求項 1に記載のブレーキシステムであって、

前記踏カ感生成機構は、

筐体と、

前記筐体内に配置されたパネと、

前記筐体内に配置され前記パネを前記ブレーキアームの 移動に応じて伸縮させる移動機構と

を含み、

前記移動機構と前記ブレーキアームが回動自在に結合されて、 前 記ブレーキアームが移動するストロークに対して、 前記パネが非線形に 変化する踏力を生成する ブレーキシステム。

3 . 請求項 1に記載のブレーキシステムであって、

前記踏力センサは、 前記踏力センサに接続された第 1の引っかけ 部を含み、

前記踏カ感生成機構は、 第 1のフックと第 2のフックを含み、 前記ブレーキア一ムは、 第 2の引っかけ部を含み、

前記第 1のフックが、 前記第 1の引っ掛け部に架けられて、 前記第 2のフックが、 前記第 2の引っ掛け部に架けられて、 前記踏力センサと前記ブレーキアームとのそれぞれは、 前記踏力 感生成機構と、 回動自在に接続される

ブレーキシステム。

4 . 請求項 2に記載のブレーキシステムであって、

前記踏力センサは、 前記踏力センサに接続された第 1の引っかけ 部を含み、

前記踏カ感生成機構は、 第 1のフックと第 2のフックを含み、 前記ブレーキアームは、 第 2の引っ掛け部を含み、

前記第 1のフックが、 前記第 1の引っ掛け部に架けられて、 前記第 2のフックが、 前記第 2の引っ掛け部に架けられて、 前記踏力センサと前記ブレーキアームとのそれぞれは、 前記踏力 感生成機構と、 回動自在に接続される

ブレーキシステム。

5 . 請求項 2と 4のいずれかに記載のブレーキシステムであって、 前記パネは、 第 1のコイルパネと、 前記第 1のコイルパネより長 さの短い第 2のコイルパネとを含み、

前記移動機構は、 前記ブレーキアームに結合されたビストンで構 成され、

前記ブレーキアームの移動に応じて、 前記ピストンが移動して、 前記第 1のパネと前記第 2のパネとを伸縮させる

ブレーキシステム。

6 . 請求項 2と 4のいずれかに記載のブレーキシステムであって, 前記パネは、 つづみ形コイルパネで構成され、

前記移動機構は、 前記ブレーキアームに結合されたピストンで構 成され、

前記ブレーキアームの移動に応じて、 前記ピストンが移動して、 前記つづみ形コイルパネを伸縮させる

ブレーキシステム。

7 . 請求項 2と 4のいずれかに記載のブレーキシステムであって， 前記バネは、 竹の子パネで構成され、

前記移動機構は、 前記ブレーキアームに結合されたピストンであ り、

前記ブレーキアームが移動に応じて、 前記ビストンが移動して、 前記竹の子パネを伸縮させる

ブレーキシステム。