WO2018097306A1 - 電動倍力装置 - Google Patents
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- B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
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- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
Definitions
- the present invention relates to an electric booster used for a brake device of a vehicle such as a four-wheeled vehicle.
- Some brake devices mounted on vehicles such as four-wheeled vehicles include an electric booster that controls an electric actuator to generate a brake fluid pressure in a master cylinder (see, for example, Patent Document 1).
- the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electric booster capable of improving the followability of an electric actuator.
- An electric booster includes an input member that moves forward and backward in response to an operation on a brake pedal, a piston that is arranged to be relatively movable with respect to the input member, and a forward and backward movement of the piston.
- a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and an operation amount of the input member are input to the control unit.
- a position detection unit for detecting a position of the member, and the control unit performs a pedaling force control for controlling the electric actuator based on a detection value of the pedaling force detection unit, and the position detection
- a position control unit that performs position control for controlling the electric actuator based on a detected value of the unit, and switches control of the electric actuator between the pedaling force control and the position control.
- the control unit includes a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and an operation amount of the input member.
- a position detecting unit for detecting the position of the input member, and the control unit detects a change in the position detected by the position detecting unit with respect to an amount of change in the pedaling force detected by the pedaling force detecting unit.
- the electric actuator is controlled based on the position detected by the position detection unit.
- the control unit includes a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and an operation amount of the input member.
- a position detecting unit for detecting the position of the input member, and the control unit detects a change in the position detected by the position detecting unit with respect to an amount of change in the pedaling force detected by the pedaling force detecting unit.
- the electric actuator is controlled based on the pedaling force detected by the pedaling force detector.
- the followability of the electric actuator can be improved.
- the electric booster according to the embodiment of the present invention is used in a brake device mounted on a four-wheel vehicle
- the booster housing H that forms the outer shell of the electric booster 20 is indicated by oblique lines (the overall shape of the booster housing is omitted).
- left and right front wheels 1L and 1R and left and right rear wheels 2L and 2R are provided below a vehicle body (not shown) constituting a vehicle body.
- the left and right front wheels 1L and 1R are respectively provided with front wheel side wheel cylinders 3L and 3R
- the left and right rear wheels 2L and 2R are respectively provided with rear wheel side wheel cylinders 4L and 4R.
- These wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R constitute a hydraulic disc brake or drum brake cylinder, and apply braking force to each wheel (front wheels 1L, 1R and rear wheels 2L, 2R). It is.
- the brake pedal 5 is provided on the front board (not shown) side of the vehicle body.
- the brake pedal 5 is depressed by the driver in the direction of arrow A in FIG. 1 when the vehicle is braked.
- the brake pedal 5 is connected to an input rod 21 of an electric booster 20 described later.
- brake fluid pressure is generated in the master cylinder 11 via the electric booster 20.
- the brake pedal 5 is provided with a pedaling force detector 6 and a displacement amount detector 7.
- the pedal effort detector 6 is connected to the brake pedal 5 (input rod 21) as a pedal effort detector.
- the pedaling force detector 6 detects a pedaling force (pedal pedaling force, ie, rod input F) as an operation amount of the brake pedal 5 and outputs a detection signal to a master pressure control unit 37 and the like which will be described later. That is, the pedaling force detector 6 detects the operation amount of the input rod 21 by the brake pedal 5.
- the displacement detector 7 is connected to the brake pedal 5 (input rod 21) as a position detector.
- the displacement detector 7 detects a stroke amount (displacement amount, that is, pedal stroke S) as an operation amount of the brake pedal 5 and outputs a detection signal to a master pressure control unit 37 described later. That is, the displacement detector 7 detects the operation amount of the input rod 21 by the brake pedal 5.
- the depression operation of the brake pedal 5 is transmitted to the master cylinder 11 serving as a hydraulic pressure source via an electric booster 20 described later.
- the electric booster 20 is provided between the brake pedal 5 and the master cylinder 11, and increases the pedaling force and transmits it to the master cylinder 11 when the brake pedal 5 is depressed.
- the electric booster 20 has a master pressure control unit 37 that controls the operation thereof.
- the master pressure control unit 37 controls the electric booster 20 to generate brake fluid pressure (M / C fluid pressure) in the master cylinder 11.
- the hydraulic pressure generated in the master cylinder 11 is sent to a hydraulic pressure supply device 39 (hereinafter referred to as ESC 39) to be described later via, for example, a pair of cylinder side hydraulic piping 38A and 38B.
- the ESC 39 distributes and supplies the hydraulic pressure from the master cylinder 11 to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, and 4R via the hydraulic pressure circuits 40 and 40 '. As a result, a braking force is applied to each wheel (each front wheel 1 and each rear wheel 2) as described above.
- the master cylinder 11 is activated by the driver's brake operation.
- the master cylinder 11 supplies the brake fluid pressure to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R that apply a braking force to the vehicle.
- the master cylinder 11 is constituted by a tandem master cylinder. That is, the master cylinder 11 includes a cylinder body 12, a primary piston 13, a secondary piston 14, a first hydraulic pressure chamber 15, a second hydraulic pressure chamber 16, a first return spring 17, and a second return spring 17.
- the return spring 18 is included.
- the cylinder body 12 is closed and closed with one side in the axial direction (left side in FIG. 2, right side in the right direction) being an open end and the other side (left side in FIG. 2, left side in the right direction) being the bottom. It is formed in a shape.
- the cylinder main body 12 is attached to the booster housing H of the electric booster 20, which will be described later, on the open end side.
- the cylinder body 12 is provided with first and second reservoir ports 12A and 12B connected to the reservoir 19.
- the cylinder body 12 is provided with first and second supply ports 12C, 12D connected to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R via cylinder side hydraulic pipes 38A, 38B and the like.
- the primary piston 13 is provided between the first hydraulic chamber 15 and the output rod 36 of the electric booster 20.
- One side of the primary piston 13 in the axial direction protrudes to the outside from the opening end side of the cylinder body 12, and an output rod 36 described later is in contact with it in a contact state.
- the other axial side of the primary piston 13 is inserted into the first hydraulic chamber 15 of the cylinder body 12 and a first return spring 17 is connected thereto.
- the secondary piston 14 is located in the cylinder body 12 and is provided between the first hydraulic pressure chamber 15 and the second hydraulic pressure chamber 16.
- a first return spring 17 is connected to one side of the secondary piston 14, and a second return spring 18 is connected to the other side of the secondary piston 14.
- the first hydraulic chamber 15 is defined in the cylinder body 12 between the primary piston 13 and the secondary piston 14.
- the second hydraulic chamber 16 is defined in the cylinder body 12 between the secondary piston 14 and the bottom of the cylinder body 12.
- the first return spring 17 is located in the first hydraulic chamber 15 and is disposed between the primary piston 13 and the secondary piston 14.
- the first return spring 17 urges the primary piston 13 toward the opening end side of the cylinder body 12.
- the second return spring 18 is located in the second hydraulic chamber 16 and is disposed between the bottom of the cylinder body 12 and the secondary piston 14. The second return spring 18 biases the secondary piston 14 toward the first hydraulic pressure chamber 15 side.
- the reservoir 19 is attached to the cylinder body 12 of the master cylinder 11.
- the reservoir 19 is configured as a hydraulic oil tank that stores brake fluid therein, and replenishes (supplies and discharges) brake fluid to the hydraulic pressure chambers 15 and 16 in the cylinder body 12. As shown in FIG. 2, when the first reservoir port 12A communicates with the first hydraulic chamber 15 and the second reservoir port 12B communicates with the second hydraulic chamber 16, Brake fluid can be supplied to or discharged from the hydraulic chambers 15 and 16.
- brake fluid pressure (M / C pressure) is generated in the fluid pressure chambers 15 and 16 of the master cylinder 11 as the primary piston 13 and the secondary piston 14 are displaced. It is supplied to the ESC 39 via the cylinder side hydraulic pipes 38A and 38B.
- the electric booster 20 is provided between the brake pedal 5 and the master cylinder 11.
- the electric booster 20 is fixed to the front wall of the vehicle compartment, which is a front board of the vehicle body, via a booster housing H that forms the outer shell of the electric booster 20.
- the electric booster 20 drives the electric motor 26 in accordance with the rod input F and the pedal stroke S when the driver depresses the brake pedal 5, thereby increasing the brake operation force (stepping force) and driving the master cylinder 11. It will be a booster that conveys to
- the electric booster 20 is an automatic brake applying mechanism that automatically applies a braking force (automatic brake) even if the driver does not perform a brake operation (pedal operation).
- the electric booster 20 generates a brake fluid pressure in the master cylinder 11 by driving the electric motor 26 in accordance with, for example, an automatic brake command from the master pressure control unit 37.
- the brake fluid pressure can be supplied to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R and the braking force can be automatically applied.
- the electric booster 20 includes a pedaling force detector 6, a displacement detector 7, an input rod 21, an electric actuator 25, a rotation sensor 27, a current sensor 28, a power piston 33, a reaction disk 35, an output rod 36, and a master pressure control unit. 37 etc.
- the input rod 21 is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the electric booster 20 and is connected to the brake pedal 5.
- the input rod 21 constitutes an input member that moves forward and backward by operating the brake pedal 5.
- the input rod 21 includes a rod member 22 and a piston member 23.
- the rod member 22 and the piston member 23 are inserted inside the linear motion mechanism 31 and the power piston 33 while being concentrically connected.
- the brake pedal 5 is connected to the protruding end on one side in the axial direction of the rod member 22.
- the other end of the rod member 22 in the axial direction has a spherical portion 22A and is inserted into the power piston 33.
- the intermediate portion of the rod member 22 is provided with a flange portion 22B that protrudes radially outward over the entire circumference.
- a first return spring 24 is provided between the flange portion 22 ⁇ / b> B and the power piston 33. The first return spring 24 constantly biases the input rod 21 (rod member 22) toward the power piston 33 toward one side in the axial direction.
- the piston member 23 is inserted into the power piston 33 so as to be movable relative to the power piston 33 in the axial direction (slidable).
- the piston member 23 includes a main body portion 23A provided to face the rod member 22, and a pressure receiving portion 23B provided to protrude from the main body portion 23A to the other side in the axial direction.
- a concave portion 23C is provided at a position corresponding to the spherical portion 22A of the rod member 22 on one side in the axial direction of the main body portion 23A.
- the spherical portion 22A of the rod member 22 is fixed to the concave portion 23C using means such as caulking.
- the tip surface of the pressure receiving portion 23B is a contact surface that contacts the reaction disc 35.
- a predetermined gap is formed between the distal end surface of the pressure receiving portion 23B and the reaction disk 35.
- the reaction disc 35 is deformed to fill the gap, the tip surface of the pressure receiving portion 23B contacts the reaction disc 35, and the thrust of the input rod 21 (the depression force) is reacted. Join disk 35.
- the electric actuator 25 operates to generate a brake fluid pressure in the master cylinder 11 of the vehicle and apply the brake fluid pressure to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R of the vehicle. That is, the electric actuator 25 moves the power piston 33 forward and backward in the axial direction of the master cylinder 11 and applies a thrust to the power piston 33 to displace the primary piston 13 and the secondary piston 14 of the master cylinder 11.
- the electric actuator 25 includes an electric motor 26, a speed reduction mechanism 29 that decelerates the rotation of the electric motor 26 and transmits the rotation to the cylindrical rotating body 30, and an axial direction of the power piston 33.
- the linear motion mechanism 31 etc. which convert to a displacement are comprised.
- the electric motor 26 is configured by using, for example, a DC brushless motor, and includes a rotating shaft 26A serving as a motor shaft (output shaft), a rotor (not shown) such as a permanent magnet attached to the rotating shaft 26A, a coil, and the like. Stator (not shown). An end portion on one axial side of the rotation shaft 26A is rotatably supported by the booster housing H via a rolling bearing 26B.
- the electric motor 26 is provided with a rotation sensor 27 called a resolver, and a current sensor 28 that detects a motor current Mi that is an energization amount of the motor current.
- the rotation sensor 27 detects the motor rotation position (rotation angle) Mp of the electric motor 26 (rotation shaft 26 ⁇ / b> A) and outputs a detection signal to the master pressure control unit 37.
- the master pressure control unit 37 performs feedback control of the electric motor 26 (that is, the power piston 33) in accordance with this rotational position signal.
- the rotation sensor 27 has a function as piston position detection means (rotation detection means) for detecting the absolute displacement of the power piston 33 with respect to the vehicle body based on the detected motor rotation position Mp of the electric motor 26.
- the speed reduction mechanism 29 is configured as a belt speed reduction mechanism, for example.
- the speed reduction mechanism 29 includes a drive pulley 29A attached to the rotating shaft 26A of the electric motor 26, a driven pulley 29B attached to the cylindrical rotating body 30, and a belt 29C wound therebetween. Has been.
- the speed reduction mechanism 29 decelerates the rotation of the rotating shaft 26 ⁇ / b> A of the electric motor 26 at a predetermined speed reduction ratio and transmits it to the cylindrical rotating body 30.
- the cylindrical rotating body 30 is rotatably supported by the booster housing H via a rolling bearing 30A.
- the linear motion mechanism 31 is configured as a ball screw mechanism, for example.
- the linear motion mechanism 31 includes a cylindrical (hollow) linear motion member 32 provided on the inner peripheral side of the cylindrical rotating body 30 so as to be movable in the axial direction via a plurality of balls.
- a power piston 33 is inserted from an opening on the other axial side of the linear motion member 32.
- the flange 33 ⁇ / b> B of the power piston 33 is in contact with the other axial end of the linear motion member 32.
- the linear motion member 32 can displace the inner peripheral side of the cylindrical rotating body 30 to the other side (front side) in the axial direction integrally with the power piston 33.
- the power piston 33 is provided between the input rod 21 and the output rod 36.
- the power piston 33 constitutes a piston arranged so as to be movable relative to the input rod 21.
- the power piston 33 includes a cylindrical portion 33A into which the piston member 23 of the input rod 21 is inserted, a flange portion 33B with which the other end of the linear motion member 32 abuts, and a contact portion 33C that faces the reaction disk 35. I have.
- the power piston 33 is moved by the operation of the electric actuator 25 in order to generate a brake fluid pressure in the master cylinder 11 and apply the brake fluid pressure to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R.
- the second return spring 34 is provided between the flange 33B of the power piston 33 and the booster housing H.
- the second return spring 34 constantly biases the power piston 33 in the braking release direction (arrow B direction). As a result, when the brake operation is released, the power piston 33 is returned to the initial position by the driving force generated by the electric motor 26 rotating toward the braking release side and the urging force of the second return spring 34.
- the reaction disk 35 is provided between the power piston 33 and the input rod 21 and the output rod 36.
- the reaction disk 35 is formed, for example, as a disk made of an elastic resin material such as rubber, and contacts the input rod 21 and the power piston 33.
- the reaction disk 35 transmits the pedaling force (thrust) transmitted from the brake pedal 5 to the input rod 21 and the thrust (boost thrust) transmitted from the electric actuator 25 to the power piston 33 to the output rod 36.
- the reaction disk 35 distributes the reaction force of the braking hydraulic pressure generated in the master cylinder 11 to the input rod 21 and the power piston 33.
- the output rod 36 is provided between the power piston 33 and the primary piston 13 of the master cylinder 11.
- the output rod 36 outputs the thrust of the input rod 21 and / or the thrust of the power piston 33 to the primary piston 13 of the master cylinder 11.
- the output rod 36 is provided with a large-diameter flange portion 36A on one end side. One side of the flange portion 36A is recessed in a concave shape, and a reaction disk 35 is fitted therein.
- the output rod 36 presses the primary piston 13 of the master cylinder 11 based on the thrust of the input rod 21 and / or the thrust of the power piston 33.
- the linear motion mechanism 31 has back drivability, and the cylindrical rotating body 30 can be rotated by a linear motion (movement in the axial direction) of the linear motion member 32.
- a linear motion moving in the axial direction
- the booster housing H functions as a stopper that regulates the return position of the power piston 33 via the linear motion member 32.
- the other end of the linear motion member 32 is in contact with the flange 33B of the power piston 33 from the rear (right side in FIG. 1). For this reason, the power piston 33 can move away from the linear motion member 32 independently. That is, for example, when an abnormality occurs in the electric booster 20, such as when the electric motor 26 becomes defective due to disconnection or the like, the linear motion member 32 is moved together with the power piston 33 by the spring force of the second return spring 34. Returned to the retracted position. Thereby, dragging of the brake can be suppressed.
- the output rod 36 is displaced toward the master cylinder 11 via the reaction disk 35 based on the advance of the input rod 21, and hydraulic pressure is generated in the master cylinder 11. Can do.
- the input rod 21 moves forward by a predetermined amount
- the front end of the main body 23A of the piston member 23 comes into contact with the power piston 33 (the inner wall thereof).
- the hydraulic pressure can be generated in the master cylinder 11.
- the speed reduction mechanism 29 is not limited to the belt speed reduction mechanism, and may be configured using other types of speed reduction mechanisms such as a gear speed reduction mechanism.
- the linear motion mechanism 31 that converts a rotational motion into a linear motion can be constituted by, for example, a rack-pinion mechanism or the like.
- the speed reduction mechanism 29 is not necessarily provided.
- the rotor of the electric motor 26 is provided on the cylindrical rotating body 30, and the stator of the electric motor 26 is disposed around the cylindrical rotating body 30.
- the cylindrical rotating body 30 may be directly rotated by 26.
- linear motion mechanism 31 and the power piston 33 are made into the different bodies, you may comprise each part integrally, for example, the power piston 33 is included in the linear motion mechanism 31.
- the linear motion member 32 may be integrated.
- the master pressure control unit 37 includes, for example, a microcomputer as a booster ECU, and constitutes a controller that electrically drives and controls the electric actuator 25 of the electric booster 20. That is, the master pressure control unit 37 moves the power piston 33 in accordance with the operation amount of the input rod 21 by the brake pedal 5 to generate brake fluid pressure in the master cylinder 11.
- the master pressure control unit 37 is provided with a memory (not shown) such as a flash memory, a ROM, and a RAM. This memory performs, for example, a process for calculating a motor current command Ci of the electric motor 26 described later.
- the control processing program see FIG. 3) and the like are stored.
- the master pressure control unit 37 includes a motor position command calculation unit 37A, first to third motor torque command calculation units 37B1 to 37B3, and a motor current command calculation unit 37C.
- the input side of the master pressure control unit 37 includes a pedaling force detector 6 that detects the pedaling force of the brake pedal 5, a displacement amount detector 7 that detects the amount of displacement of the brake pedal 5, a rotation sensor 27 of the electric motor 26, and a current sensor. 28, connected to a vehicle data bus (not shown) and the like.
- the output side of the master pressure control unit 37 is connected to the electric motor 26, a vehicle data bus, and the like.
- the master pressure control unit 37 variably controls the brake fluid pressure generated in the master cylinder 11 by the electric actuator 25 in accordance with detection signals from the pedaling force detector 6 and the displacement amount detector 7, and the electric booster 20 It also has a function of determining whether or not is operating normally.
- the hydraulic pressure generated in the master cylinder 11 is sent to the ESC 39 via, for example, a pair of cylinder side hydraulic pipes 38A and 38B.
- the ESC 39 distributes and supplies the hydraulic pressure from the master cylinder 11 to the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R. As a result, braking force is applied to each wheel (front wheels 1L, 1R and rear wheels 2L, 2R) of the vehicle.
- the input side of the motor position command calculation unit 37A is connected to the displacement amount detector 7.
- the output side of the motor position command calculation unit 37A is connected to the first motor torque command calculation unit 37B1.
- This motor position command calculation unit 37A is based on the pedal stroke S of the input rod 21 input from the displacement detector 7, and the motor position command Cp corresponding to the position of the power piston 33 capable of realizing a desired boost ratio. Is calculated.
- the input side of the first motor torque command calculation unit 37B1 is connected to the motor position command calculation unit 37A and the rotation sensor 27.
- the output side of the first motor torque command calculation unit 37B1 is connected to the third motor torque command calculation unit 37B3.
- the first motor torque command calculation unit 37B1 constitutes a position control unit that performs position control (stroke control) of the electric actuator 25 based on the detection value of the displacement detector 7. That is, the first motor torque command calculation unit 37B1 is based on the deviation between the motor position command Cp input from the motor position command calculation unit 37A and the motor rotation position Mp of the electric motor 26 input from the rotation sensor 27 ( The motor torque command ⁇ 1 by the pedal stroke S is calculated using the feedback control.
- the input side of the second motor torque command calculation unit 37B2 is connected to the pedaling force detector 6.
- the output side of the second motor torque command calculation unit 37B2 is connected to the third motor torque command calculation unit 37B3.
- the second motor torque command calculation unit 37B2 constitutes a pedaling force control unit that controls the pedaling force of the electric actuator 25 based on the detection value of the pedaling force detector 6. That is, the second motor torque command calculation unit 37B2 calculates the motor torque command ⁇ 2 based on the rod input F input from the pedaling force detector 6.
- the input side of the third motor torque command calculation unit 37B3 is connected to the pedal force detector 6, the displacement amount detector 7, and the first and second motor torque command calculation units 37B1 and 37B2.
- the output side of the third motor torque command calculation unit 37B3 is connected to the motor current command calculation unit 37C.
- the third motor torque command calculation unit 37B3 switches position control and pedaling force control, which will be described later, based on the pedal stroke S, rod input F, and motor torque commands ⁇ 1, ⁇ 2, and outputs the final motor torque command Ct. calculate.
- the input side of the motor current command calculation unit 37C is connected to the third motor torque command calculation unit 37B3 and the current sensor 28.
- the output side of the motor current command calculation unit 37C is connected to the electric motor 26 of the electric actuator 25.
- the motor current command calculation unit 37C calculates the motor current command Ci using feedback control based on the motor current Mi based on the final motor torque command Ct.
- the cylinder side hydraulic pipes 38A and 38B connect between the master cylinder 11 and the ESC 39.
- the upstream side of the cylinder side hydraulic pipe 38A is connected to the first supply port 12C
- the downstream side of the cylinder side hydraulic pipe 38A is connected to the front wheel via the first hydraulic circuit 40 of the ESC 39.
- the side wheel cylinder 3L and the rear wheel side wheel cylinder 4R are connected.
- the upstream side of the cylinder side hydraulic pipe 38B is connected to the second supply port 12D
- the downstream side of the cylinder side hydraulic pipe 38B is connected to the front wheel side wheel via the second hydraulic circuit 40 'of the ESC 39. It is connected to the cylinder 3R and the rear wheel side wheel cylinder 4L.
- a hydraulic pressure sensor (not shown) for detecting the brake hydraulic pressure of the master cylinder 11 is provided in the cylinder side hydraulic pressure pipe 38A.
- the ESC 39 is disposed between the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R and the master cylinder 11.
- the ESC 39 connects the master cylinder 11 and each of the wheel cylinders 3L, 3R, 4L, 4R to circulate the hydraulic fluid and has two systems of hydraulic circuits, a first hydraulic circuit 40 and a second hydraulic circuit 40 ′. It has.
- the ESC 39 has a wheel pressure control unit 41 that controls its operation.
- the wheel pressure control unit 41 controls the drive of the ESC 39, thereby supplying brake fluid from the first hydraulic circuit 40 and the second hydraulic circuit 40 'to each wheel cylinder 3L, 3R, 4L, 4R.
- brake fluid pressure of each wheel cylinder 3L, 3R, 4L, 4R is controlled to increase, decrease or hold.
- brake control such as boost control, braking force distribution control, brake assist control, antilock brake control (ABS), traction control, vehicle stabilization control including skid prevention, and slope start assist control is executed.
- the brake device provided with the electric booster 20 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
- the master pressure control unit 37 outputs a start command to the electric motor 26 by a detection signal from the pedaling force detector 6 or the displacement amount detector 7 to rotationally drive the electric motor 26, and the rotation is transmitted via the speed reduction mechanism 29.
- the rotation of the cylindrical rotating body 30 is converted into the axial displacement of the power piston 33 by the linear motion mechanism 31.
- the power piston 33 of the electric booster 20 advances substantially integrally with the input rod 21 toward the cylinder body 12 of the master cylinder 11, and a pedaling force (thrust force) applied to the input rod 21 from the brake pedal 5.
- a booster thrust applied to the power piston 33 from the electric actuator 25 is generated in the first and second hydraulic chambers 15 and 16 of the master cylinder 11.
- the input rod 21 connected to the brake pedal 5 receives the pressure in the first hydraulic pressure chamber 15 and transmits it to the brake pedal 5 as a brake reaction force.
- the driver of the vehicle is given a tread response through the input rod 21, thereby improving the operational feeling of the brake pedal 5 and maintaining a good pedal feeling.
- FIG. 3 shows a control process performed by the master pressure control unit 37.
- the control process of FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined control cycle, that is, every predetermined time (for example, 10 ms) while the master pressure control unit 37 is energized, for example.
- the characteristic line in FIG. 4 shows an example of the relationship between the rod input F (stepping force) and the pedal stroke S (position).
- the characteristic line of the pedal stroke S with respect to the rod input F is a downwardly convex curve. Specifically, in the region where the rod input F is small, the inclination of the pedal stroke S with respect to the rod input F is large, and this inclination is small according to the rod input. That is, the inclination I of the pedal stroke S with respect to the rod input F is large in a region where the rod input F is small, and decreases as the rod input F increases.
- step 1 the master pressure control unit 37 calculates motor torque commands ⁇ 1, ⁇ 2. That is, the first motor torque command calculation unit 37B1 calculates the motor torque command ⁇ 1 based on the motor position command Cp and the motor rotation position Mp. Further, the second motor torque command calculation unit 37B2 calculates a motor torque command ⁇ 2 based on the rod input F.
- the process proceeds to Step 3 and the third motor torque command calculation unit 37B3 finally sets the motor torque command ⁇ 1. Selected as the correct motor torque command Ct.
- the first threshold value I1 is set to a value larger than the slope Im, which is an intermediate value in the range of values that the slope I can take.
- the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is larger than the change amount ⁇ F of the rod input F. 37 performs position control.
- the process proceeds to step 4 and the third motor torque command calculation unit 37B3 finally outputs the motor torque command ⁇ 2. Selected as the correct motor torque command Ct.
- the second threshold value I2 is set to a value smaller than the slope Im. Accordingly, as shown in FIG. 4, in the region T2 where the slope I is smaller than the second threshold value I2, the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is smaller than the change amount ⁇ F of the rod input F. 37 performs pedaling force control.
- step 2 When the slope I calculated in step 2 is equal to or less than the first threshold value I1 and equal to or greater than the second threshold value I2 (I2 ⁇ I ⁇ I1), the process proceeds to step 5 and a third motor torque command calculation unit is performed.
- 37B3 selects a command obtained by combining the motor torque command ⁇ 1 and the motor torque command ⁇ 2 as a final motor torque command Ct.
- the master pressure control unit 37 performs composite control of position control and pedaling force control.
- the combined control of the position control and the pedaling force control calculates a new motor torque command by combining the motor torque command ⁇ 1 and the motor torque command ⁇ 2.
- the new motor torque command may be an average value of the motor torque commands ⁇ 1, ⁇ 2, or depending on whether the slope I is close to either the first threshold value I1 or the second threshold value I2.
- the ratio of synthesis may be changed.
- the master pressure control unit 37 switches between the pedal force control and the position control when switching the control of the electric actuator 25 (that is, when switching from the pedal force control to the position control, or when switching from the position control to the pedal force control).
- the control of the electric actuator 25 is switched through control based on both (composite control).
- the first threshold value I1 and the second threshold value I2 can be set to values sufficiently separated to smoothly switch between the position control and the pedaling force control. That is, since different motor torque commands Ct are calculated for the position control and the pedaling force control, the behavior of the electric motor 26 may become unstable if it is immediately switched. Therefore, the interval between the first threshold value I1 and the second threshold value I2 is set as the minimum interval in which the control method can be switched without causing the behavior of the electric motor 26 to become unstable when the control method is switched. Is done.
- the first threshold value I1 and the second threshold value I2 are the relationship between the rod input F (stepping force) and the pedal stroke S (position) (characteristics in FIG. 4), the resolution of the pedaling force detector 6, and the displacement amount detector 7. For example, calculation, simulation, experiment, or the like is performed so that necessary performance (responsiveness, followability) can be obtained in consideration of the resolution of the above.
- step 6 the motor current command calculation unit 37C uses feedback control by the motor current Mi based on the final motor torque command Ct calculated in any of the above steps 3 to 5 (for example, motor torque
- the motor current command Ci is calculated (from the deviation between the motor current corresponding to the command Ct and the actual motor current Mi).
- the master pressure control unit 37 variably controls the brake fluid pressure generated in the master cylinder 11 by the electric actuator 25 of the electric booster 20 based on the motor current command Ci.
- the master pressure control unit 37 controls the electric actuator 25 by switching between the pedaling force control and the position control.
- optimal brake control can be performed by switching the pedal force control and the position control in accordance with the state of the brake pedal 5 such as the start of depression of the brake pedal 5 or the like.
- accurate brake control can be realized without the need for a sensor having high resolution, so that the tracking of the electric actuator 25 can be improved while achieving both cost reduction and high accuracy control. be able to.
- the master pressure control unit 37 controls the electric actuator 25 by switching the pedaling force control and the position control based on the relationship between the change amount ⁇ F of the rod input F and the change amount ⁇ S of the pedal stroke S.
- the inclination I can be obtained from the ratio between the change amount ⁇ F of the rod input F and the change amount ⁇ S of the pedal stroke S, and the pedal force control and the position control can be switched using the inclination I.
- the control can be easily switched, the cost can be suppressed.
- the master pressure control unit 37 of the first embodiment controls the electric actuator 25 by position control in a region where the change amount ⁇ S of the pedal stroke S with respect to the change amount ⁇ F of the rod input F is large.
- the electric actuator 25 is controlled by the pedaling force control.
- the master pressure control unit 37 performs position control based on the pedal stroke S in a region where the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is large, and based on the rod input F in a region where the change amount ⁇ F of the rod input F is large.
- Pedal force control Accordingly, the brake control can be performed without using the pedal stroke S in the region where the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is small, and without using the rod input F in the region where the change amount ⁇ F of the rod input F is small.
- the resolution (detection accuracy) of the pedal force detector 6 and the displacement amount detector 7 is relatively low, the influence of errors on the brake control can be made relatively small.
- the master pressure control unit 37 switches the control of the electric actuator 25 through the composite control based on both the pedaling force control and the position control. Accordingly, since the composite control is performed while the pedaling force control is switched to the position control, or while the pedaling force control is switched to the pedaling force control, it is possible to prevent the control from switching suddenly. As a result, the pedal force control and the position control can be switched smoothly, so that the behavior of the electric motor 26 can be prevented from becoming unstable.
- control processing for switching between position control and pedaling force control is executed by the electric booster 20 including the reaction disk 35.
- the spring constant of the reaction disk is generally larger than the spring constant of the offset spring
- the sensitivity of the pedal reaction force with respect to the position of the power piston 33 is set to be higher than that using the offset spring. You can make it bigger.
- the resolution of the sensor required when the reaction disk 35 is used can be made lower than the resolution of the sensor required when the offset spring is used.
- accurate brake control can be realized without the need for a sensor having high resolution, so that costs can be suppressed.
- FIGS. 1, 2, 5, and 6 show an electric booster according to a second embodiment of the present invention.
- the feature of the second embodiment resides in that the condition for switching from pedal force control to position control is different from the condition for switching from position control to pedal force control. Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- the electric booster 51 according to the second embodiment is similar to the electric booster 20 of the first embodiment in that the pedaling force detector 6, the displacement detector 7, the input rod 21, the electric actuator 25, the rotation A sensor 27, a current sensor 28, a power piston 33, a reaction disk 35, an output rod 36, a master pressure control unit 52, and the like are provided.
- the master pressure control unit 52 is a motor position command calculation unit 52A, first to third motor torque command calculation units 52B1 to 52B3, and a motor current command calculation unit. 52C.
- the master pressure control unit 52 is different from the switching condition from the pedal force control to the position control and the switching condition from the position control to the pedal force control in the first embodiment. It is different from 37.
- FIG. 5 shows a control process performed by the master pressure control unit 52.
- the control process of FIG. 5 is repeatedly executed at a predetermined control cycle, that is, every predetermined time (for example, 10 ms) while the master pressure control unit 37 is energized, for example.
- the characteristic line of FIG. 6 shows an example of the relationship between the rod input F (stepping force) and the pedal stroke S (position), as in FIG.
- Step 11 the first and second motor torque command calculation units 52B1 and 52B2 of the master pressure control unit 52 are similar to Step 1 of the first embodiment. Calculate motor torque commands ⁇ 1 and ⁇ 2.
- step 12 the third motor torque command calculation unit 52B3 of the master pressure control unit 52 determines whether the previous selection was the motor torque command ⁇ 1 or ⁇ 2. That is, the third motor torque command calculation unit 52B3 uses the rod input F by the treading force detector 6 or the pedal by the displacement detector 7 when the process for calculating the previous motor current command Ci is performed. It is determined which of the strokes S.
- step 13 the gradient I of the pedal stroke S with respect to the rod input F is calculated as in step 2 of the first embodiment. If the slope I calculated in step 13 is larger than the second threshold value I2 (I> I2), the process proceeds to step 15. If the slope I calculated in step 13 is equal to or smaller than the second threshold value I2 (I ⁇ I2), the process proceeds to step 16.
- step 14 the gradient I of the pedal stroke S with respect to the rod input F is calculated in the same manner as in step 2 of the first embodiment. If the slope I calculated in step 14 is equal to or greater than the first threshold value I1 (I ⁇ I1), the process proceeds to step 15. If the slope I calculated in step 14 is smaller than the first threshold value I1 (I ⁇ I1), the process proceeds to step 16.
- step 15 as in step 3 of the first embodiment, the third motor torque command calculation unit 52B3 selects the motor torque command ⁇ 1 as the final motor torque command Ct.
- step 16 as in step 4 of the first embodiment, the third motor torque command calculation unit 52B3 selects the motor torque command ⁇ 2 as the final motor torque command Ct.
- the master pressure control unit 52 performs position control, and the region T2 where the slope I is smaller than the second threshold I2 is The master pressure control unit 52 performs pedaling force control. Further, in the regions T3a and T3b where the slope I is equal to or less than the first threshold value I1 and equal to or greater than the second threshold value I2, the values used when the process of calculating the previous motor current command Ci is performed are the rod input Depending on whether F or pedal stroke S, the pedal force control and the position control are switched.
- the switching condition from the pedaling force control to the position control and the switching condition from the position control to the pedaling force control are set as different conditions.
- the master pressure control unit 52 performs position control in the region T3a that is equal to or less than the first threshold value I1 and equal to or greater than the second threshold value I2. That is, when the brake pedal 5 is depressed (when the depression amount increases), the position control continues from the region T1 to the region T3a.
- the master pressure control unit 52 performs the pedaling force control in the region T3b that is equal to or less than the first threshold value I1 and equal to or greater than the second threshold value I2. That is, when the depression of the brake pedal 5 is released (when the depression amount decreases), the depression force control is continued from the region T2 to the region T3b.
- the master pressure control unit 52 switches between position control and pedaling force control with hysteresis.
- step 17 similarly to step 6 of the first embodiment, the motor current command calculation unit 52C uses the motor current Mi based on the final motor torque command Ct calculated in steps 15 and 16 above.
- the motor current command Ci is calculated using feedback control.
- the process returns to the start via the return, and the processes after step 11 are repeated.
- the master pressure control unit 52 is configured such that the switching condition from the pedaling force control to the position control and the switching condition from the position control to the pedaling force control are different conditions.
- position control is performed in a region where the rod input F is small, and the control is switched from position control to pedaling force control when the rod input F changes from a region where the rod input F is small to a large region and the slope I becomes equal to or less than the second threshold I2.
- pedal force control is performed in a region where the rod input F is large, and the pedal force control is switched to the position control when the gradient I changes from a large region to a small region and the slope I becomes equal to or greater than the first threshold value I1.
- the third motor torque command calculation unit 37B3 of the master pressure control unit 37 calculates the slope I between the change amount ⁇ F of the rod input F and the change amount ⁇ S of the pedal stroke S.
- the motor torque commands ⁇ 1, ⁇ 2 are selected.
- the present invention is not limited to this.
- the change amount ⁇ F of the rod input F and the change amount ⁇ S of the pedal stroke S are compared (for example, the difference between the change amount ⁇ F and the change amount ⁇ S is calculated).
- the position control may be performed when the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is large, and the pedaling force control may be performed when the change amount ⁇ S of the pedal stroke S is small.
- the change amount ⁇ F of the rod input F and the change amount ⁇ S of the pedal stroke S may be compared by comparing the ratio of the input value) (for example, calculating the difference between the ratio and the ratio). The same applies to the second embodiment.
- the change amount ⁇ F may be compared with the signal value of the change amount ⁇ S, and the change amount ⁇ F of the rod input F may be compared with the change amount ⁇ S of the pedal stroke S. That is, the RAM values may be directly compared based on the sensor bit rate of the change amount ⁇ F and the sensor bit rate of the change amount ⁇ S.
- the electric booster based on the embodiment described above, for example, the following modes can be considered.
- the electric booster includes an input member that moves forward and backward in response to an operation on a brake pedal, a piston that is arranged to be relatively movable with respect to the input member, An electric actuator that moves the piston forward and backward, and a control unit that controls the electric actuator according to an operation amount of the input member by the brake pedal to move the piston to generate a brake fluid pressure in the master cylinder.
- the control unit includes a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and a position detection unit for detecting a position of the input member as an operation amount of the input member.
- control unit controls the electric actuator based on the detection value of the position detection unit and the pedal force control unit that controls the electric actuator based on the detection value of the pedal force detection unit.
- a position control unit that performs position control to switch the control of the electric actuator between the pedaling force control and the position control. Thereby, the followability of the electric actuator can be improved.
- control unit is configured to perform the pedal force control and the position control based on a relationship between the change amount of the pedal force and the change amount of the position.
- the control of the electric actuator is switched between.
- the control unit controls the electric actuator by the position control in a region where the change amount of the position with respect to the change amount of the pedal force is large,
- the electric actuator is controlled by the pedaling force control in a region where the amount of change in the position relative to the pedaling force variation is small.
- the control unit switches the control of the electric actuator through control based on both the pedaling force control and the position control. .
- a switching condition from the pedaling force control to the position control and a switching condition from the position control to the pedaling force control are provided. Is different. As a result, hunting due to switching of the control method can be suppressed, and a brake feeling without a sense of incongruity can be realized.
- the electric booster includes an input member that moves forward and backward in response to an operation on the brake pedal, a piston that is arranged to be relatively movable with respect to the input member, An electric actuator that moves the piston forward and backward, and a control unit that controls the electric actuator according to an operation amount of the input member by the brake pedal to move the piston to generate a brake fluid pressure in the master cylinder.
- the control unit includes a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and a position detection unit for detecting a position of the input member as an operation amount of the input member.
- control unit is detected by the position detection unit when the change amount of the position detected by the position detection unit with respect to the change amount of the pedal force detected by the pedal force detection unit is large.
- the electric actuator is controlled based on the position. Thereby, cost can be suppressed and accurate brake control can be realized.
- the electric booster includes an input member that moves forward and backward in response to an operation on the brake pedal, a piston that is disposed to be relatively movable with respect to the input member, An electric actuator that moves the piston forward and backward, and a control unit that controls the electric actuator according to an operation amount of the input member by the brake pedal to move the piston to generate a brake fluid pressure in the master cylinder.
- the control unit includes a pedaling force detection unit for detecting a pedaling force acting on the input member as an operation amount of the input member, and a position detection unit for detecting a position of the input member as an operation amount of the input member.
- control unit detects when the change amount of the position detected by the position detection unit with respect to the change amount of the pedal force detected by the pedal force detection unit is small.
- the electric actuator is controlled based on the pedal force. Thereby, cost can be suppressed and accurate brake control can be realized.
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Abstract
電動アクチュエータの追従性を向上できる電動倍力装置を提供する。 電動倍力装置は、入力部材とピストンと電動アクチュエータと制御部とを備える。制御部には、入力部材の操作量として入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、入力部材の操作量として入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続される。制御部は、踏力検出部の検出値に基づき電動アクチュエータを制御する踏力制御を実施する踏力制御部と、位置検出部の検出値に基づき電動アクチュエータを制御する位置制御を実施する位置制御部と、を備える。制御部は、電動アクチュエータの制御を踏力制御と位置制御との間で切換える。
Description
本発明は、四輪自動車等の車両のブレーキ装置に用いられる電動倍力装置に関する。
四輪自動車等の車両に搭載されるブレーキ装置には、電動アクチュエータを制御してマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
ところで、電動倍力装置の電動アクチュエータを、ブレーキペダルの踏力に応じて制御する場合を考える。この場合、ブレーキペダルの踏み始め等、踏力の変化量に対してペダルストロークの変化量が大きくなる場合には、高い分解能を有する踏力センサが必要となり、踏力センサの分解能によっては電動アクチュエータの制御への追従性が低下する虞がある。
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電動アクチュエータの追従性を向上できる電動倍力装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による電動倍力装置は、ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と、を備える。
本発明の一実施形態による電動倍力装置は、前記制御部には、前記入力部材の操作量として入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する踏力制御を実施する踏力制御部と、前記位置検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する位置制御を実施する位置制御部と、を備え、前記電動アクチュエータの制御を前記踏力制御と前記位置制御との間で切換える。
また、本発明の一実施形態による電動倍力装置は、前記制御部には、前記入力部材の操作量として入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が大きいときは、前記位置検出部により検出される前記位置に基づいて前記電動アクチュエータを制御する。
さらに、本発明の一実施形態による電動倍力装置は、前記制御部には、前記入力部材の操作量として入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が小さいときは、前記踏力検出部により検出される前記踏力に基づいて前記電動アクチュエータを制御する。
本発明の上述した実施形態による電動倍力装置によれば、電動アクチュエータの追従性を向上できる。
以下、本発明の実施の形態による電動倍力装置を四輪自動車に搭載されるブレーキ装置に用いた場合を例に挙げて、添付図面に従って詳細に説明する。なお、図1では、電動倍力装置20の外殻を形成するブースタハウジングHは斜線を用いて示している(ブースタハウジングの全体形状は省略している)。
図1ないし図4は、本発明の第1の実施の形態を示している。図1において、左,右の前輪1L,1Rと左,右の後輪2L,2Rとは、車両のボディを構成する車体(図示せず)の下側に設けられている。左,右の前輪1L,1Rには、それぞれ前輪側ホイールシリンダ3L,3Rが設けられ、左,右の後輪2L,2Rには、それぞれ後輪側ホイールシリンダ4L,4Rが設けられている。これらのホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rは、液圧式のディスクブレーキまたはドラムブレーキのシリンダを構成し、夫々の車輪(前輪1L,1Rおよび後輪2L,2R)毎に制動力を付与するものである。
ブレーキペダル5は、車体のフロントボード(図示せず)側に設けられている。このブレーキペダル5は、車両のブレーキ操作時に運転者によって図1中の矢示A方向に踏込み操作される。ブレーキペダル5には、後述の電動倍力装置20の入力ロッド21が接続されている。これにより、ブレーキペダル5が踏込み操作されると、マスタシリンダ11には電動倍力装置20を介してブレーキ液圧が発生する。また、ブレーキペダル5には、踏力検出器6と変位量検出器7とが設けられている。
踏力検出器6は、踏力検出部として、ブレーキペダル5(入力ロッド21)に連結されている。この踏力検出器6は、ブレーキペダル5の操作量としての踏力(ペダル踏力、即ちロッド入力F)を検出し、その検出信号を後述のマスタ圧制御ユニット37等に出力する。即ち、踏力検出器6は、ブレーキペダル5による入力ロッド21の操作量を検出する。
変位量検出器7は、位置検出部として、ブレーキペダル5(入力ロッド21)に連結されている。この変位量検出器7は、ブレーキペダル5の操作量としてのストローク量(変位量、即ちペダルストロークS)を検出し、その検出信号を後述のマスタ圧制御ユニット37等に出力する。即ち、変位量検出器7は、ブレーキペダル5による入力ロッド21の操作量を検出する。
ここで、ブレーキペダル5の踏込み操作は、後述の電動倍力装置20を介して油圧源となるマスタシリンダ11に伝達される。電動倍力装置20は、ブレーキペダル5とマスタシリンダ11との間に設けられ、ブレーキペダル5の踏込み操作時に踏力を増力してマスタシリンダ11に伝える。このとき、電動倍力装置20は、その作動を制御するマスタ圧制御ユニット37を有している。マスタ圧制御ユニット37は、電動倍力装置20を駆動制御することによって、マスタシリンダ11にブレーキ液圧(M/C液圧)を発生させる。
マスタシリンダ11に発生した液圧は、例えば一対のシリンダ側液圧配管38A,38Bを介して後述の液圧供給装置39(以下、ESC39という)に送られる。このESC39は、マスタシリンダ11からの液圧を液圧回路40,40′を介して各ホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rに分配、供給する。これにより、前述のように車輪(各前輪1、各後輪2)毎に制動力が付与される。
次に、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ11について、図1を参照して説明する。
マスタシリンダ11は、運転者のブレーキ操作により作動する。マスタシリンダ11は、車両に制動力を付与するホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rへ制動液圧を供給する。図1に示すように、マスタシリンダ11は、タンデム型マスタシリンダにより構成されている。即ち、マスタシリンダ11は、シリンダ本体12と、プライマリピストン13と、セカンダリピストン14と、第1の液圧室15と、第2の液圧室16と、第1の戻しばね17と、第2の戻しばね18とを含んで構成されている。
シリンダ本体12は、軸方向の一側(図2の左,右方向の右側)が開口端となり、他側(図2の左,右方向の左側)が底部となって閉塞された有底筒状に形成されている。シリンダ本体12は、その開口端側が後述する電動倍力装置20のブースタハウジングHに取付けられている。シリンダ本体12には、リザーバ19と接続される第1,第2のリザーバポート12A,12Bが設けられている。また、シリンダ本体12には、シリンダ側液圧配管38A,38B等を介してホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rと接続される第1,第2のサプライポート12C,12Dが設けられている。
プライマリピストン13は、第1の液圧室15と電動倍力装置20の出力ロッド36との間に位置して設けられている。このプライマリピストン13の軸方向の一側は、シリンダ本体12の開口端側から外部に突出し、後述の出力ロッド36が突当て状態で当接されている。一方、プライマリピストン13の軸方向の他側は、シリンダ本体12の第1の液圧室15内に挿嵌され、第1の戻しばね17が接続されている。
セカンダリピストン14は、シリンダ本体12内に位置して、第1の液圧室15と第2の液圧室16との間に設けられている。セカンダリピストン14の一側には、第1の戻しばね17が接続され、セカンダリピストン14の他側には、第2の戻しばね18が接続されている。
第1の液圧室15は、プライマリピストン13とセカンダリピストン14との間でシリンダ本体12内に画成されている。第2の液圧室16は、セカンダリピストン14とシリンダ本体12の底部との間でシリンダ本体12内に画成されている。
第1の戻しばね17は、第1の液圧室15内に位置してプライマリピストン13とセカンダリピストン14との間に配設されている。第1の戻しばね17は、プライマリピストン13をシリンダ本体12の開口端側に向けて付勢している。一方、第2の戻しばね18は、第2の液圧室16内に位置してシリンダ本体12の底部とセカンダリピストン14との間に配設されている。第2の戻しばね18は、セカンダリピストン14を第1の液圧室15側に向けて付勢している。
ここで、ブレーキペダル5が矢示A方向に踏込み操作されると、マスタシリンダ11のシリンダ本体12内では、プライマリピストン13とセカンダリピストン14とがシリンダ本体12の底部側に向かって変位する。このとき、第1,第2のリザーバポート12A,12Bが、プライマリピストン13とセカンダリピストン14とにより遮断されると、第1,第2の液圧室15,16内のブレーキ液により、マスタシリンダ11からブレーキ液圧(M/C圧)が発生する。一方、ブレーキペダル5の操作が解除されると、プライマリピストン13とセカンダリピストン14とが、第1,第2の戻しばね17,18によりシリンダ本体12の開口部側(図1中の矢示B方向側)に向かって変位する。
リザーバ19は、マスタシリンダ11のシリンダ本体12に取付けられている。このリザーバ19は、内部にブレーキ液を貯溜する作動油タンクとして構成され、シリンダ本体12内の液圧室15,16にブレーキ液を補充(給排)する。図2に示すように、第1のリザーバポート12Aが第1の液圧室15に連通され、第2のリザーバポート12Bが第2の液圧室16に連通しているときは、リザーバ19と液圧室15,16との間でブレーキ液の供給または排出を行うことができる。
一方、第1のリザーバポート12Aがプライマリピストン13により第1の液圧室15から遮断され、第2のリザーバポート12Bがセカンダリピストン14により第2の液圧室16から遮断されると、リザーバ19と液圧室15,16との間のブレーキ液の供給および排出が断たれる。この場合、マスタシリンダ11の液圧室15,16内には、プライマリピストン13およびセカンダリピストン14の変位に伴ってブレーキ液圧(M/C圧)が発生し、このブレーキ液圧は、一対のシリンダ側液圧配管38A,38Bを介してESC39に供給される。
次に、電動倍力装置20の具体的な構成について、図1を参照して説明する。
電動倍力装置20は、ブレーキペダル5とマスタシリンダ11との間に位置して設けられている。電動倍力装置20は、電動倍力装置20の外殻を形成するブースタハウジングHを介して、車体のフロントボードである車室前壁に固定される。電動倍力装置20は、運転者によるブレーキペダル5の踏込み操作時に、ロッド入力FおよびペダルストロークSに応じて電動モータ26を駆動することにより、ブレーキ操作力(踏力)を増力してマスタシリンダ11に伝える倍力機構(ブースタ)となるものである。これに加えて、電動倍力装置20は、運転者のブレーキ操作(ペダル操作)がなくても、自動的に制動力(自動ブレーキ)を付与する自動ブレーキ付与機構となるものである。
即ち、電動倍力装置20は、例えば、マスタ圧制御ユニット37からの自動ブレーキ指令に応じて電動モータ26を駆動することにより、マスタシリンダ11内にブレーキ液圧を発生させる。これにより、運転者のブレーキ操作に拘わらず、各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4R内にブレーキ液圧を供給し、自動的に制動力を付与することができる。
電動倍力装置20は、踏力検出器6、変位量検出器7、入力ロッド21、電動アクチュエータ25、回転センサ27、電流センサ28、パワーピストン33、リアクションディスク35、出力ロッド36、マスタ圧制御ユニット37等を備えている。
入力ロッド21は、電動倍力装置20に対して軸方向の移動を可能に設けられ、ブレーキペダル5に接続されている。この入力ロッド21はブレーキペダル5の操作により進退移動する入力部材を構成している。入力ロッド21は、ロッド部材22とピストン部材23とを備えている。ロッド部材22とピストン部材23は、同心に連結された状態で、直動機構31およびパワーピストン33の内側に挿通されている。この場合、ロッド部材22の軸方向の一側となる突出端には、ブレーキペダル5が連結される。
これに対して、ロッド部材22の軸方向の他側は、その先端が球形部22Aとなってパワーピストン33内に挿入されている。ロッド部材22の中間部には、全周にわたって径方向外側に突出する鍔部22Bが設けられている。鍔部22Bとパワーピストン33との間には、第1の戻しばね24が設けられている。第1の戻しばね24は、パワーピストン33に対して入力ロッド21(ロッド部材22)を軸方向の一側に向けて常時付勢する。
ピストン部材23は、パワーピストン33に対して軸方向の相対移動を可能(摺動可能)にパワーピストン33内に挿嵌されている。ピストン部材23は、ロッド部材22に対向して設けられた本体部23Aと、該本体部23Aから軸方向の他側に突出して設けられた受圧部23Bとを備えている。本体部23Aの軸方向の一側には、ロッド部材22の球形部22Aと対応する位置に凹部23Cが設けられている。凹部23Cには、ロッド部材22の球形部22Aが、例えばかしめ等の手段を用いて固着されている。
一方、受圧部23Bの先端面は、リアクションディスク35と当接する当接面となっている。例えば、ブレーキペダル5が操作されていないときは、受圧部23Bの先端面とリアクションディスク35との間に所定の隙間が形成される。ブレーキペダル5が踏込み操作され液圧が発生すると、リアクションディスク35が変形し隙間を埋めて受圧部23Bの先端面とリアクションディスク35とが当接し、入力ロッド21の推力(踏込み力が)がリアクションディスク35に加わる。
電動アクチュエータ25は、車両のマスタシリンダ11で制動液圧を発生させて、車両のホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rへ制動液圧を付与すべく作動する。即ち、電動アクチュエータ25は、パワーピストン33をマスタシリンダ11の軸方向に進退移動させ、該パワーピストン33に推力を付与することにより、マスタシリンダ11のプライマリピストン13およびセカンダリピストン14を変位させる。このために、電動アクチュエータ25は、電動モータ26と、該電動モータ26の回転を減速して筒状回転体30に伝える減速機構29と、筒状回転体30の回転をパワーピストン33の軸方向変位に変換する直動機構31等とにより構成されている。
電動モータ26は、例えばDCブラシレスモータを用いて構成され、モータ軸(出力軸)となる回転軸26Aと、該回転軸26Aに取付けられた永久磁石等のロータ(図示せず)と、コイル等のステータ(図示せず)とを備えている。回転軸26Aの軸方向一側の端部は、転がり軸受26Bを介してブースタハウジングHに回転可能に支持されている。
電動モータ26には、レゾルバと呼ばれる回転センサ27と、モータ電流の通電量であるモータ電流Miを検出する電流センサ28が設けられている。回転センサ27は、電動モータ26(回転軸26A)のモータ回転位置(回転角)Mpを検出し、その検出信号をマスタ圧制御ユニット37に出力する。マスタ圧制御ユニット37は、この回転位置信号に従って電動モータ26(即ち、パワーピストン33)のフィードバック制御を行う。また、回転センサ27は、検出した電動モータ26のモータ回転位置Mpに基づいて車体に対するパワーピストン33の絶対変位を検出するピストン位置検出手段(回転検出手段)としての機能を備えている。
減速機構29は、例えば、ベルト減速機構として構成されている。減速機構29は、電動モータ26の回転軸26Aに取付けられた駆動プーリ29Aと、筒状回転体30に取付けられた従動プーリ29Bと、これらの間に巻装されたベルト29Cとを含んで構成されている。減速機構29は、電動モータ26の回転軸26Aの回転を所定の減速比で減速して筒状回転体30に伝達する。筒状回転体30は、ブースタハウジングHに転がり軸受30Aを介して回転可能に支持されている。
直動機構31は、例えば、ボールネジ機構として構成されている。直動機構31は、筒状回転体30の内周側に複数のボールを介して軸方向に移動可能に設けられた筒状(中空)の直動部材32を備えている。直動部材32の内側には、パワーピストン33が直動部材32の軸方向他側の開口から挿入されている。直動部材32の軸方向他端は、パワーピストン33の鍔部33Bが当接している。これにより、直動部材32は、筒状回転体30の内周側を、パワーピストン33と一体になって軸方向の他側(前側)に変位することができる。
パワーピストン33は、入力ロッド21と出力ロッド36との間に位置して設けられている。このパワーピストン33は、入力ロッド21に対して相対移動可能に配置されたピストンを構成している。パワーピストン33は、入力ロッド21のピストン部材23が挿嵌されている筒部33Aと、直動部材32の他端が当接する鍔部33Bと、リアクションディスク35に対面する当接部33Cとを備えている。パワーピストン33は、マスタシリンダ11で制動液圧を発生させて、ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rに制動液圧を付与すべく、電動アクチュエータ25の作動により移動するものである。
第2の戻しばね34は、パワーピストン33の鍔部33BとブースタハウジングHとの間に設けられている。第2の戻しばね34は、パワーピストン33を、制動解除方向(矢示B方向)に常時付勢する。これにより、パワーピストン33は、ブレーキ操作の解除時に、電動モータ26が制動解除側に回転することによる駆動力と第2の戻しばね34の付勢力とにより、初期位置まで戻される。
リアクションディスク35は、パワーピストン33および入力ロッド21と出力ロッド36との間に設けられている。リアクションディスク35は、例えば、ゴム等の弾性樹脂材料からなる円板として形成され、入力ロッド21とパワーピストン33とに当接する。リアクションディスク35は、ブレーキペダル5から入力ロッド21に伝わる踏力(推力)と、電動アクチュエータ25からパワーピストン33に伝わる推力(ブースタ推力)とを、出力ロッド36に伝達する。換言すれば、リアクションディスク35は、マスタシリンダ11で発生する制動液圧の反力を、入力ロッド21とパワーピストン33とに分配する。
出力ロッド36は、パワーピストン33とマスタシリンダ11のプライマリピストン13との間に位置して設けられている。出力ロッド36は、入力ロッド21の推力および/またはパワーピストン33の推力を、マスタシリンダ11のプライマリピストン13に出力するものである。出力ロッド36は、一端側に大径のフランジ部36Aが設けられている。フランジ部36Aは、その一側が凹状に窪んで、内部にリアクションディスク35が嵌合されている。出力ロッド36は、入力ロッド21の推力および/またはパワーピストン33の推力に基づいて、マスタシリンダ11のプライマリピストン13を押圧する。
ここで、直動機構31は、バックドライバビリティを有しており、直動部材32の直線運動(軸方向移動)によって筒状回転体30を回転させることができる。図1に示すように、パワーピストン33が戻り位置まで後退したときには、直動部材32の一端(後端)がブースタハウジングHに当接する。ブースタハウジングHは、直動部材32を介してパワーピストン33の戻り位置を規制するストッパとして機能する。
パワーピストン33の鍔部33Bには、直動部材32の他端が後方(図1の右方)から当接している。このため、パワーピストン33が直動部材32から離れて単独で前進できるようになっている。即ち、例えば、電動モータ26が断線等によって作動不良になる等、電動倍力装置20に異常が発生した場合は、直動部材32は、第2の戻しばね34のばね力によってパワーピストン33と共に後退位置に戻される。これにより、ブレーキの引き摺りを抑制することができる。
一方、制動力を付与するときは、入力ロッド21の前進に基づいて、リアクションディスク35を介して出力ロッド36をマスタシリンダ11側に向けて変位させ、該マスタシリンダ11に液圧を発生させることができる。このとき、入力ロッド21が所定量前進すると、ピストン部材23の本体部23Aの前端がパワーピストン33(の内壁)に当接する。これにより、入力ロッド21とパワーピストン33との両方の前進に基づいて、マスタシリンダ11に液圧を発生させることができる。
なお、減速機構29は、ベルト減速機構に限らず、例えば歯車減速機構等の他の形式の減速機構を用いて構成してもよい。また、回転運動を直線運動に変換する直動機構31は、例えばラック-ピニオン機構等によって構成することもできる。さらに、減速機構29は、必ずしも設ける必要はなく、例えば、筒状回転体30に電動モータ26のロータを設けると共に、電動モータ26のステータを筒状回転体30の周囲に配置して、電動モータ26により筒状回転体30を直接的に回転させるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、直動機構31とパワーピストン33とを別体としているが、それぞれの一部を一体化して構成してもよく、例えば、パワーピストン33に直動機構31のうちの直動部材32とを一体にしてもよい。
マスタ圧制御ユニット37は、ブースタ用ECUとして例えばマイクロコンピュータ等からなり、電動倍力装置20の電動アクチュエータ25を電気的に駆動制御する制御部を構成している。即ち、マスタ圧制御ユニット37は、ブレーキペダル5による入力ロッド21の操作量に応じて、パワーピストン33を移動させて、マスタシリンダ11内にブレーキ液圧を発生させる。このマスタ圧制御ユニット37には、フラッシュメモリ、ROM,RAM等のメモリ(図示せず)が設けられ、このメモリには、例えば後述する電動モータ26のモータ電流指令Ciを算出する処理を行うための制御処理プログラム(図3参照)等が格納されている。図2に示すように、マスタ圧制御ユニット37は、モータ位置指令算出部37A、第1~第3のモータトルク指令算出部37B1~37B3、モータ電流指令算出部37Cを備えている。
マスタ圧制御ユニット37の入力側は、ブレーキペダル5の踏力を検出する踏力検出器6と、ブレーキペダル5の変位量を検出する変位量検出器7と、電動モータ26の回転センサ27および電流センサ28、車両データバス(図示せず)等とに接続されている。
マスタ圧制御ユニット37の出力側は、電動モータ26、車両データバス等に接続されている。そして、マスタ圧制御ユニット37は、踏力検出器6や変位量検出器7からの検出信号に従って電動アクチュエータ25によりマスタシリンダ11内に発生させるブレーキ液圧を可変に制御すると共に、電動倍力装置20が正常に動作しているか否か等を判別する機能も有している。
マスタシリンダ11に発生した液圧は、例えば一対のシリンダ側液圧配管38A,38Bを介してESC39に送られる。このESC39は、マスタシリンダ11からの液圧を各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rに分配して供給する。これにより、車両の各車輪(前輪1L,1Rおよび後輪2L,2R)に制動力が付与される。
モータ位置指令算出部37Aの入力側は、変位量検出器7に接続されている。また、モータ位置指令算出部37Aの出力側は、第1のモータトルク指令算出部37B1に接続されている。このモータ位置指令算出部37Aは、変位量検出器7から入力された入力ロッド21のペダルストロークSに基づいて、所望の倍力比を実現可能なパワーピストン33の位置に相当するモータ位置指令Cpを算出する。
第1のモータトルク指令算出部37B1の入力側は、モータ位置指令算出部37Aと回転センサ27とに接続されている。また、第1のモータトルク指令算出部37B1の出力側は、第3のモータトルク指令算出部37B3に接続されている。この第1のモータトルク指令算出部37B1は、変位量検出器7の検出値に基づき、電動アクチュエータ25を位置制御(ストローク制御)する位置制御部を構成している。即ち、第1のモータトルク指令算出部37B1は、モータ位置指令算出部37Aから入力されたモータ位置指令Cpと回転センサ27から入力された電動モータ26のモータ回転位置Mpとの偏差に基づいて(フィードバック制御を用いて)、ペダルストロークSによるモータトルク指令τ1を算出する。
第2のモータトルク指令算出部37B2の入力側は、踏力検出器6に接続されている。また、第2のモータトルク指令算出部37B2の出力側は、第3のモータトルク指令算出部37B3に接続されている。この第2のモータトルク指令算出部37B2は、踏力検出器6の検出値に基づき、電動アクチュエータ25を踏力制御する踏力制御部を構成している。即ち、第2のモータトルク指令算出部37B2は、踏力検出器6から入力されたロッド入力Fに基づき、モータトルク指令τ2を算出する。
第3のモータトルク指令算出部37B3の入力側は、踏力検出器6と変位量検出器7と第1,第2のモータトルク指令算出部37B1,37B2とに接続されている。また、第3のモータトルク指令算出部37B3の出力側は、モータ電流指令算出部37Cに接続されている。この第3のモータトルク指令算出部37B3は、ペダルストロークSとロッド入力Fとモータトルク指令τ1,τ2とに基づき、後述する位置制御と踏力制御とを切換えて、最終的なモータトルク指令Ctを算出する。
モータ電流指令算出部37Cの入力側は、第3のモータトルク指令算出部37B3と電流センサ28とに接続されている。また、モータ電流指令算出部37Cの出力側は、電動アクチュエータ25の電動モータ26に接続されている。このモータ電流指令算出部37Cは、最終的なモータトルク指令Ctに基づき、モータ電流Miによるフィードバック制御を用いてモータ電流指令Ciを算出する。
シリンダ側液圧配管38A,38Bは、マスタシリンダ11とESC39との間を接続している。具体的には、シリンダ側液圧配管38Aの上流側は、第1のサプライポート12Cに接続され、シリンダ側液圧配管38Aの下流側は、ESC39の第1液圧回路40を介して、前輪側ホイールシリンダ3Lと後輪側ホイールシリンダ4Rとに接続されている。また、シリンダ側液圧配管38Bの上流側は、第2のサプライポート12Dに接続され、シリンダ側液圧配管38Bの下流側は、ESC39の第2液圧回路40′を介して、前輪側ホイールシリンダ3Rと後輪側ホイールシリンダ4Lとに接続されている。この場合、シリンダ側液圧配管38Aには、マスタシリンダ11のブレーキ液圧を検出する液圧センサ(図示せず)が設けられている。
ESC39は、各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rとマスタシリンダ11との間に配設されている。ESC39は、マスタシリンダ11と各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rとを接続して作動液を流通させる、第1液圧回路40と第2液圧回路40′との2系統の液圧回路を備えている。また、ESC39は、その作動を制御するホイール圧制御ユニット41を有している。
ホイール圧制御ユニット41は、ESC用ECUとして、ESC39の駆動制御をすることにより、第1液圧回路40および第2液圧回路40′から各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rにブレーキ液を供給することで、各ホイールシリンダ3L,3R,4L,4Rのブレーキ液圧を増圧、減圧または保持する制御を行う。これにより、例えば倍力制御、制動力分配制御、ブレーキアシスト制御、アンチロックブレーキ制御(ABS)、トラクション制御、横滑り防止を含む車両安定化制御、坂道発進補助制御等のブレーキ制御が実行される。
本実施の形態による電動倍力装置20を備えたブレーキ装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
まず、車両の運転者がブレーキペダル5を踏込み操作すると、これにより入力ロッド21が矢示A方向に押込まれると共に、電動倍力装置20の電動アクチュエータ25がマスタ圧制御ユニット37により作動制御される。即ち、マスタ圧制御ユニット37は、踏力検出器6または変位量検出器7からの検出信号により電動モータ26に起動指令を出力して電動モータ26を回転駆動し、その回転が減速機構29を介して筒状回転体30に伝えられると共に、筒状回転体30の回転は、直動機構31によりパワーピストン33の軸方向変位に変換される。
これにより、電動倍力装置20のパワーピストン33は、マスタシリンダ11のシリンダ本体12内に向けて入力ロッド21とほぼ一体的に前進し、ブレーキペダル5から入力ロッド21に付与される踏力(推力)と電動アクチュエータ25からパワーピストン33に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ11の第1,第2の液圧室15,16内に発生する。
一方、ブレーキペダル5に連結された入力ロッド21は、第1の液圧室15内の圧力を受圧し、これをブレーキ反力としてブレーキペダル5へと伝える。この結果、車両の運転者には入力ロッド21を介して踏み応えが与えられるようになり、これによって、ブレーキペダル5の操作感を向上でき、ペダルフィーリングを良好に保つことができる。
次に、マスタ圧制御ユニット37が行うモータ電流指令Ciを算出する処理について、図3および図4を用いて説明する。この場合、図3の流れ図は、マスタ圧制御ユニット37で行われる制御処理を示している。図3の制御処理は、例えば、マスタ圧制御ユニット37に通電している間、所定の制御周期で、即ち、所定時間(例えば、10ms)毎に繰り返し実行される。一方、図4の特性線は、ロッド入力F(踏力)とペダルストロークS(位置)との関係の一例を示している。
図4に示すように、一般に車両のブレーキ装置においては、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの特性線は、下に凸の曲線となっている。具体的には、ロッド入力Fが小さい領域では、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの傾きは大きく、ロッド入力に従ってこの傾きは小さくなっている。即ち、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの傾きIは、ロッド入力Fが小さい領域では大きく、ロッド入力Fが大きくなるに従って小さくなる。
図3の制御処理が開始されると、ステップ1では、マスタ圧制御ユニット37は、モータトルク指令τ1,τ2を算出する。即ち、第1のモータトルク指令算出部37B1は、モータ位置指令Cpとモータ回転位置Mpとに基づき、モータトルク指令τ1を算出する。また、第2のモータトルク指令算出部37B2は、ロッド入力Fに基づき、モータトルク指令τ2を算出する。
ステップ2では、マスタ圧制御ユニット37の第3のモータトルク指令算出部37B3は、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの傾きIを算出する。具体的には、第3のモータトルク指令算出部37B3は、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとの比率(I=ΔS/ΔF)を算出する。そして、第3のモータトルク指令算出部37B3は、傾きIに基づいてモータトルク指令τ1,τ2を選択して、最終的なモータトルク指令Ctを算出する。即ち、第3のモータトルク指令算出部37B3は、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとの関係に基づいて、踏力制御と位置制御とを切換えて電動アクチュエータ25を制御する。
ステップ2で算出した傾きIが、第1の閾値I1よりも大きい場合(I>I1)は、ステップ3に移行して、第3のモータトルク指令算出部37B3は、モータトルク指令τ1を最終的なモータトルク指令Ctとして選択する。この場合、第1の閾値I1は、傾きIが取り得る値の範囲の中間値である傾きImよりも大きい値に設定する。これにより、図4に示すように、傾きIが第1の閾値I1よりも大きい領域T1は、ロッド入力Fの変化量ΔFに対してペダルストロークSの変化量ΔSが大きいため、マスタ圧制御ユニット37は位置制御を行う。
ステップ2で算出した傾きIが、第2の閾値I2よりも小さい場合(I<I2)は、ステップ4に移行して、第3のモータトルク指令算出部37B3は、モータトルク指令τ2を最終的なモータトルク指令Ctとして選択する。この場合、第2の閾値I2は、傾きImよりも小さい値に設定する。これにより、図4に示すように、傾きIが第2の閾値I2よりも小さい領域T2は、ロッド入力Fの変化量ΔFに対してペダルストロークSの変化量ΔSが小さいため、マスタ圧制御ユニット37は踏力制御を行う。
ステップ2で算出した傾きIが、第1の閾値I1以下であり第2の閾値I2以上である場合(I2≦I≦I1)は、ステップ5に移行して、第3のモータトルク指令算出部37B3は、モータトルク指令τ1とモータトルク指令τ2との合成による指令を最終的なモータトルク指令Ctとして選択する。これにより、図4に示すように、傾きIが第1の閾値I1以下であり第2の閾値I2以上である領域T3は、位置制御と踏力制御とをスムーズに切り換えるために、マスタ圧制御ユニット37は位置制御と踏力制御との合成制御を行う。
この場合、位置制御と踏力制御との合成制御は、モータトルク指令τ1とモータトルク指令τ2との合成によって新たなモータトルク指令を算出する。具体的には、新たなモータトルク指令は、モータトルク指令τ1,τ2の平均値にしてもよいし、傾きIが第1の閾値I1と第2の閾値I2とのいずれかに近いかによって、合成の割合を変更してもよい。これにより、マスタ圧制御ユニット37は、電動アクチュエータ25の制御を切換えるとき(即ち、踏力制御から位置制御に切換えるとき、または、位置制御から踏力制御に切換えるとき)に、踏力制御と位置制御との両方に基づく制御(合成制御)を介して、電動アクチュエータ25の制御を切換える。
ここで、第1の閾値I1と第2の閾値I2とは、位置制御と踏力制御とをスムーズに切り換えるのに十分に離れた値に設定することができる。即ち、位置制御と踏力制御とでは、異なるモータトルク指令Ctが算出されるため、直ちに切換えると電動モータ26の挙動が不安定になる虞がある。このため、第1の閾値I1と第2の閾値I2との間は、制御方法を切換える際に電動モータ26の挙動が不安定とならずに、制御方法を切換えることができる最小の区間として設定される。第1の閾値I1、および、第2の閾値I2は、ロッド入力F(踏力)とペダルストロークS(位置)との関係(図4の特性)、踏力検出器6の分解能、変位量検出器7の分解能等を考慮して、必要な性能(応答性、追従性)が得られるように、例えば、計算、シミュレーション、実験等により求める。
次に、ステップ6では、モータ電流指令算出部37Cは、上記ステップ3~5のいずれかで算出した最終的なモータトルク指令Ctに基づき、モータ電流Miによるフィードバック制御を用いて(例えば、モータトルク指令Ctに対応するモータ電流と実際のモータ電流Miとの偏差から)モータ電流指令Ciを算出する。これにより、マスタ圧制御ユニット37は、モータ電流指令Ciに基づいて、電動倍力装置20の電動アクチュエータ25がマスタシリンダ11内に発生させるブレーキ液圧を可変に制御する。ステップ6で、モータ電流指令Ciを算出したら(電動モータ26に出力したら)、リターンを介してスタートに戻り、ステップ1以降の処理を繰り返す。
かくして、第1の実施の形態では、マスタ圧制御ユニット37は、踏力制御と位置制御とを切換えて、電動アクチュエータ25を制御している。これにより、ブレーキペダル5の踏み始め等といったブレーキペダル5の状況に合わせて、踏力制御と位置制御とを切換えることにより、最適なブレーキ制御を行うことができる。この結果、高い分解能を有するセンサを必要とせずに精度の良いブレーキ制御を実現することができるので、コストの抑制と高い精度での制御とを両立して、電動アクチュエータ25の追従性を向上することができる。
また、マスタ圧制御ユニット37は、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとの関係に基づいて、踏力制御と位置制御とを切換えて、電動アクチュエータ25を制御している。これにより、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとの比率から傾きIを求めて、該傾きIを用いて踏力制御と位置制御とを切換えることができる。この結果、簡易に制御を切換えることができるので、コストを抑制することができる。
ところで、ロッド入力Fの変化量ΔFが小さい領域では、踏力検出器6の分解能を高める必要があり、ペダルストロークSの変化量ΔSが小さい領域では、変位量検出器7の分解能を高める必要がある。しかしながら、第1の実施の形態のマスタ圧制御ユニット37は、ロッド入力Fの変化量ΔFに対するペダルストロークSの変化量ΔSが大きい領域では、位置制御により電動アクチュエータ25を制御し、ロッド入力Fの変化量ΔFに対するペダルストロークSの変化量ΔSが小さい領域では、踏力制御により電動アクチュエータ25を制御している。これにより、ロッド入力Fを検出する踏力検出器6およびペダルストロークSを検出する変位量検出器7の分解能を高めることなく、精度の良いブレーキ制御を実現することができる。
具体的には、マスタ圧制御ユニット37は、ペダルストロークSの変化量ΔSが大きい領域ではペダルストロークSに基づいて位置制御を行い、ロッド入力Fの変化量ΔFが大きい領域ではロッド入力Fに基づいて踏力制御を行っている。これにより、ペダルストロークSの変化量ΔSが小さい領域ではペダルストロークSを用いず、ロッド入力Fの変化量ΔFが小さい領域ではロッド入力Fを用いずにブレーキ制御を行うことができる。この結果、踏力検出器6および変位量検出器7の分解能(検出精度)が比較的低くても、ブレーキ制御への誤差の影響を比較的小さくすることができる。
また、マスタ圧制御ユニット37は、電動アクチュエータ25の制御を切換えるときに、踏力制御と位置制御との両方に基づく合成制御を介して、電動アクチュエータ25の制御を切換えている。これにより、踏力制御から位置制御に切換わる間、または、位置制御から踏力制御に切換わる間に合成制御を行っているので、制御が急に切換わることを抑制できる。この結果、踏力制御と位置制御とをスムーズに切換えることができるので、電動モータ26の挙動が不安定となるのを抑制できる。
また、第1の実施の形態では、位置制御と踏力制御とを切換える制御処理を、リアクションディスク35を備えた電動倍力装置20において実行している。この場合、一般的にリアクションディスクのばね定数はオフセットばねのばね定数よりも大きいため、パワーピストン33の位置に対するペダル反力の感度を、オフセットばねを用いた場合に比べて、リアクションディスク35を用いた場合の方を大きくすることができる。これにより、リアクションディスク35を用いた場合に必要となるセンサの分解能は、オフセットばねを用いた場合に必要となるセンサの分解能よりも低くすることができる。この結果、高い分解能を有するセンサを必要とせずに精度の良いブレーキ制御を実現することができるので、コストを抑制することができる。
次に、図1,図2,図5,図6に、本発明の第2の実施の形態による電動倍力装置を示す。第2の実施の形態の特徴は、踏力制御から位置制御への切換条件と、位置制御から踏力制御への切換条件とを異なる条件とすることにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
第2の実施の形態による電動倍力装置51は、第1の実施の形態の電動倍力装置20と同様に、踏力検出器6、変位量検出器7、入力ロッド21、電動アクチュエータ25、回転センサ27、電流センサ28、パワーピストン33、リアクションディスク35、出力ロッド36、マスタ圧制御ユニット52等を備えている。
マスタ圧制御ユニット52は、第1の実施の形態のマスタ圧制御ユニット37と同様に、モータ位置指令算出部52A、第1~第3のモータトルク指令算出部52B1~52B3、モータ電流指令算出部52Cを備えている。この場合、マスタ圧制御ユニット52は、踏力制御から位置制御への切換条件と、位置制御から踏力制御への切換条件とを異なる条件とする点で、第1の実施の形態のマスタ圧制御ユニット37と異なっている。
次に、マスタ圧制御ユニット52が行うモータ電流指令Ciを算出する処理について、図5および図6を用いて説明する。この場合、図5の流れ図は、マスタ圧制御ユニット52で行われる制御処理を示している。図5の制御処理は、例えば、マスタ圧制御ユニット37に通電している間、所定の制御周期で、即ち、所定時間(例えば、10ms)毎に繰り返し実行される。一方、図6の特性線は、図4と同様に、ロッド入力F(踏力)とペダルストロークS(位置)との関係の一例を示している。
図5の制御処理が開始されると、ステップ11では、マスタ圧制御ユニット52の第1,第2のモータトルク指令算出部52B1,52B2は、第1の実施の形態のステップ1と同様に、モータトルク指令τ1,τ2を算出する。
ステップ12では、マスタ圧制御ユニット52の第3のモータトルク指令算出部52B3は、前回の選択がモータトルク指令τ1,τ2のいずれかであったかを判定する。即ち、第3のモータトルク指令算出部52B3は、前回のモータ電流指令Ciを算出する処理を行った場合に用いた値が、踏力検出器6によるロッド入力F、または変位量検出器7によるペダルストロークSのいずれであったかを判定する。
ステップ12で判定した前回の選択がモータトルク指令τ1である場合は、ステップ13に移行する。ステップ13では、第1の実施の形態のステップ2と同様に、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの傾きIを算出する。そして、ステップ13で算出した傾きIが、第2の閾値I2よりも大きい場合(I>I2)は、ステップ15に移行する。また、ステップ13で算出した傾きIが、第2の閾値I2以下である場合(I≦I2)は、ステップ16に移行する。
一方、ステップ12で判定した前回の選択がモータトルク指令τ2である場合は、ステップ14に移行する。ステップ14では、第1の実施の形態のステップ2と同様に、ロッド入力Fに対するペダルストロークSの傾きIを算出する。そして、ステップ14で算出した傾きIが、第1の閾値I1以上である場合(I≧I1)は、ステップ15に移行する。また、ステップ14で算出した傾きIが、第1の閾値I1よりも小さい場合(I<I1)は、ステップ16に移行する。
ステップ15では、第1の実施の形態のステップ3と同様に、第3のモータトルク指令算出部52B3は、モータトルク指令τ1を最終的なモータトルク指令Ctとして選択する。
一方、ステップ16では、第1の実施の形態のステップ4と同様に、第3のモータトルク指令算出部52B3は、モータトルク指令τ2を最終的なモータトルク指令Ctとして選択する。
この場合、図6に示すように、傾きIが第1の閾値I1よりも大きい領域T1は、マスタ圧制御ユニット52は位置制御を行い、傾きIが第2の閾値I2よりも小さい領域T2は、マスタ圧制御ユニット52は踏力制御を行う。また、傾きIが、第1の閾値I1以下であり第2の閾値I2以上である領域T3a、T3bは、前回のモータ電流指令Ciを算出する処理を行った場合に用いた値が、ロッド入力F、またはペダルストロークSのいずれであったかにより、踏力制御と位置制御と切換える。
即ち、マスタ圧制御ユニット52は、踏力制御から位置制御への切換条件と、位置制御から踏力制御への切換条件とを、異なる条件として設定される。これにより、前回の選択がモータトルク指令τ1であった場合は、マスタ圧制御ユニット52は、第1の閾値I1以下であり第2の閾値I2以上である領域T3aは、位置制御を行う。即ち、ブレーキペダル5が踏込まれるとき(踏込み量が増大するとき)は、位置制御が領域T1から領域T3aまで継続する。一方、前回の選択がモータトルク指令τ2であった場合は、マスタ圧制御ユニット52は、第1の閾値I1以下であり第2の閾値I2以上である領域T3bは、踏力制御を行う。即ち、ブレーキペダル5の踏込みが解除されるとき(踏込み量が減少するとき)は、踏力制御が領域T2から領域T3bまで継続する。このように、第2の実施の形態では、マスタ圧制御ユニット52は、ヒステリシスをもって、位置制御と踏力制御とを切換える。
次に、ステップ17では、第1の実施の形態のステップ6と同様に、モータ電流指令算出部52Cは、上記ステップ15,16で算出した最終的なモータトルク指令Ctに基づき、モータ電流Miによるフィードバック制御を用いてモータ電流指令Ciを算出する。ステップ17で、モータ電流指令Ciを算出したら(電動モータ26に出力したら)、リターンを介してスタートに戻り、ステップ11以降の処理を繰り返す。
かくして、第2の実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第2の実施の形態によれば、マスタ圧制御ユニット52は、踏力制御から位置制御への切換条件と、位置制御から踏力制御への切換条件とを、異なる条件とする構成としている。
これにより、ロッド入力Fが小さい領域では位置制御を行い、ロッド入力Fが小さい領域から大きい領域に変化して傾きIが第2の閾値I2以下になったときに位置制御から踏力制御に切換えることができる。また、ロッド入力Fが大きい領域では踏力制御を行い、ロッド入力Fが大きい領域から小さい領域に変化して傾きIが第1の閾値I1以上になったときに踏力制御から位置制御に切換えることができる。この結果、位置制御と踏力制御との切換わりにヒステリシスをもたせることができるので、制御方法の切換えによるハンチングを抑制し、違和感のないブレーキフィーリングを実現することができる。
なお、上述した第1の実施の形態では、マスタ圧制御ユニット37の第3のモータトルク指令算出部37B3は、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとの傾きIを算出して、モータトルク指令τ1,τ2を選択する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとを比較して(例えば、変化量ΔFと変化量ΔSとの差を算出して)、ペダルストロークSの変化量ΔSが大きい場合は位置制御を行い、ペダルストロークSの変化量ΔSが小さい場合は踏力制御を行う構成としてもよい。
この場合、例えば、ペダルストロークSの最大値に対する現在値の比(現在ストローク値/フルストローク値)と、ペダルストロークSの最大値におけるロッド入力Fに対する現在値(現在ロッド入力値/フルストロークにおけるロッド入力値)の比とを比較する(例えば、比と比との差を算出する)ことにより、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとを比べる構成としてもよい。このことは、第2の実施の形態でも同様である。
また、変化量ΔFの信号化後の値と変化量ΔSの信号化後の値とを比較して、ロッド入力Fの変化量ΔFとペダルストロークSの変化量ΔSとを比べる構成としてもよい。即ち、変化量ΔFのセンサビットレートと変化量ΔSのセンサビットレートとに基づき、RAM値を直接比較する構成としてもよい。
ところで、車輪に設けられる電動ディスクブレーキの制御として、電動ディスクブレーキのピストンの高推力領域では推力制御のみを行い、低推力領域では推力制御とモータ回転位置の位置制御との配分を変化させる制御を行うことが考えられる。一方、電動倍力装置の制御として、入力部材とプライマリピストンとの相対変位を用いる相対変位制御と、マスタシリンダ内のブレーキ液圧を用いる液圧制御とを、回生制動の有無、ホイール圧制御装置による制動の有無、坂道発進補助制御の有無、停車中か否か等に応じて切換えるようにすることが考えられる。しかし、仮に、これらの技術が知られていたとしても、本発明の電動倍力装置を導き出すことは当業者に困難であると考える。
以上説明した実施形態に基づく電動倍力装置として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
電動倍力装置の第1の態様としては、電動倍力装置は、ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と、を備える。前記制御部には、前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する踏力制御を実施する踏力制御部と、前記位置検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する位置制御を実施する位置制御部と、を備え、前記電動アクチュエータの制御を前記踏力制御と前記位置制御との間で切換える。これにより、電動アクチュエータの追従性を向上することができる。
電動倍力装置の第2の態様としては、第1の態様において、前記制御部は、前記踏力の変化量と前記位置の変化量との関係に基づいて、前記踏力制御と前記位置制御との間で前記電動アクチュエータの制御を切換える。これにより、簡易に制御を切換えることができるので、コストを抑制することができる。
電動倍力装置の第3の態様としては、第2の態様において、前記制御部は、前記踏力の変化量に対する前記位置の変化量が大きい領域では、前記位置制御により前記電動アクチュエータを制御し、前記踏力の変化量に対する前記位置の変化量が小さい領域では、前記踏力制御により前記電動アクチュエータを制御する。これにより、センサの分解能を高めることなく、精度の良いブレーキ制御を実現することができる。
電動倍力装置の第4の態様としては、第1または第2の態様において、前記制御部は、前記踏力制御と前記位置制御との両方に基づく制御を介して、前記電動アクチュエータの制御を切換える。これにより、センサの分解能(検出精度)が比較的低くても、ブレーキ制御への誤差の影響を比較的小さくすることができる。
電動倍力装置の第5の態様としては、第1または第2の態様において、前記制御部において、前記踏力制御から前記位置制御への切換条件と、前記位置制御から前記踏力制御への切換条件とは、異なっている。これにより、制御方法の切換えによるハンチングを抑制し、違和感のないブレーキフィーリングを実現することができる。
電動倍力装置の第6の態様としては、電動倍力装置は、ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と、を備える。前記制御部には、前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が大きいときは、前記位置検出部により検出される前記位置に基づいて前記電動アクチュエータを制御する。これにより、コストを抑制して、精度の良いブレーキ制御を実現することができる。
電動倍力装置の第7の態様としては、電動倍力装置は、ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と、を備える。前記制御部には、前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と、が接続され、前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が小さいときは、前記踏力検出部により検出される前記踏力に基づいて前記電動アクチュエータを制御する。これにより、コストを抑制して、精度の良いブレーキ制御を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上述した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
本願は、2016年11月28日出願の日本特許出願番号2016-230063号に基づく優先権を主張する。2016年11月28日出願の日本特許出願番号2016-230063号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。
5 ブレーキペダル、 6 踏力検出器(踏力検出部)、 7 変位量検出器(位置検出部)、 11 マスタシリンダ、 20,51 電動倍力装置、 21 入力ロッド(入力部材)、 25 電動アクチュエータ、 33 パワーピストン(ピストン)、 37,52 マスタ圧制御ユニット(制御部)、 37B1,52B1 第1のモータトルク指令算出部(位置制御部)、 37B2,52B2 第2のモータトルク指令算出部(踏力制御部)
Claims (7)
- 電動倍力装置であって、
ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、
該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、
該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、
前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と
を備え、
前記制御部には、
前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、
前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と
が接続され、
前記制御部は、
前記踏力検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する踏力制御を実施する踏力制御部と、
前記位置検出部の検出値に基づき前記電動アクチュエータを制御する位置制御を実施する位置制御部と
を備え、
前記電動アクチュエータの制御を前記踏力制御と前記位置制御との間で切換える
電動倍力装置。 - 請求項1に記載の電動倍力装置であって、
前記制御部は、前記踏力の変化量と前記位置の変化量との関係に基づいて、前記踏力制御と前記位置制御との間で前記電動アクチュエータの制御を切換える
電動倍力装置。 - 請求項2に記載の電動倍力装置であって、
前記制御部は、前記踏力の変化量に対する前記位置の変化量が大きい領域では、前記位置制御により前記電動アクチュエータを制御し、前記踏力の変化量に対する前記位置の変化量が小さい領域では、前記踏力制御により前記電動アクチュエータを制御する
電動倍力装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電動倍力装置であって、
前記制御部は、前記踏力制御と前記位置制御との両方に基づく制御を介して、前記電動アクチュエータの制御を切換える
電動倍力装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電動倍力装置であって、
前記制御部において、前記踏力制御から前記位置制御への切換条件と、前記位置制御から前記踏力制御への切換条件とは、異なっている
電動倍力装置。 - 電動倍力装置であって、
ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、
該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、
該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、
前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と
を備え、
前記制御部には、
前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、
前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と
が接続され、
前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が大きいときは、前記位置検出部により検出される前記位置に基づいて前記電動アクチュエータを制御する
電動倍力装置。 - 電動倍力装置であって、
ブレーキペダルへの操作に応じて進退移動する入力部材と、
該入力部材に対して相対移動可能に配置されたピストンと、
該ピストンを進退移動させる電動アクチュエータと、
前記ブレーキペダルによる前記入力部材の操作量に応じて前記電動アクチュエータを制御して前記ピストンを移動させてマスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる制御部と
を備え、
前記制御部には、
前記入力部材の操作量として該入力部材に作用する踏力を検出するための踏力検出部と、
前記入力部材の操作量として該入力部材の位置を検出するための位置検出部と
が接続され、
前記制御部は、前記踏力検出部により検出される前記踏力の変化量に対する前記位置検出部により検出される前記位置の変化量が小さいときは、前記踏力検出部により検出される前記踏力に基づいて前記電動アクチュエータを制御する
電動倍力装置。
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