WO2019077973A1 - 車両のブレーキシステム - Google Patents

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WO2019077973A1
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WO
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pitch angle
vehicle
braking force
brake system
wheel side
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PCT/JP2018/036336
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English (en)
French (fr)
Inventor
京士朗 伊多倉
安島　俊幸
貴廣 伊藤
松原　謙一郎
後藤　大輔
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • 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
    • B60T13/74—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 with electrical assistance or drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • 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
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • 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
    • B60T8/26—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels

Definitions

  • the present invention relates to a brake system for performing a braking operation of a vehicle, and more particularly to a brake system for a vehicle capable of adjusting a distribution ratio of braking forces of front wheels and rear wheels.
  • a brake system which applies a braking force to wheels in accordance with the amount of depression of a brake pedal.
  • a brake system has been proposed which individually controls the braking forces of the front and rear wheels.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-217671
  • an actuator for controlling the brake fluid pressure is provided to control the distribution of the braking force of the front wheel and the rear wheel according to a control command from the brake control unit (ECU).
  • Patent Document 1 compares the case where braking force distribution on the actual braking force distribution characteristic line is made with the case where braking force distribution on the ideal braking force distribution characteristic is made.
  • the ratio of the braking force distribution on the front wheels in the case of the braking force distribution on the power distribution characteristic line lower than the ratio of the braking force distribution on the front wheels in the case of the braking force distribution on the ideal braking force distribution characteristic.
  • a wheel braking force generating means for generating a wheel braking force on a wheel on the rear wheel side is applied to the wheel on the rear wheel side between immediately before and at the time of braking.
  • the “nose dive” of the automobile is suppressed by distributing the braking force distribution of the front wheels and the rear wheels so that the braking force on the rear wheel side becomes larger than the ideal distribution. be able to.
  • the braking force distribution is set to be larger than the ideal distribution on the rear wheel side, but the distribution ratio is always set to be constant.
  • the distribution of the braking force is not always constant, and the pitch angle of the car is only determined when the stepping operation of the brake pedal at the time of braking or deceleration exceeds a predetermined threshold. Considering that the fluctuation is large, the distribution of braking force on the rear wheel side is increased.
  • the object of the present invention is to provide a novel vehicle which can improve the comfort of riding comfort by dynamically adjusting the distribution ratio of the braking force of the front wheel and the rear wheel according to the change of the posture of the vehicle at the time of braking. It is in providing a brake system.
  • a feature of the present invention resides in distributing the braking force to the front wheel side braking mechanism and the rear wheel side braking mechanism according to a detection value regarding the inclination of the vehicle in the longitudinal direction with respect to a target value regarding the inclination in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the present invention it is possible to dynamically adjust the distribution ratio of the braking force of the front wheel and the rear wheel according to the change of the posture of the vehicle at the time of braking, and to improve the comfort of riding comfort.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining control steps implemented by the braking control means shown in FIG. 4; It is an explanatory view explaining braking operation of a 1st embodiment of the present invention. It is an explanatory view explaining an effect of braking operation of a 1st embodiment of the present invention. It is an explanatory view explaining braking operation of a 2nd embodiment of the present invention. It is an explanatory view explaining an effect of braking operation of a 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an outline of a brake system of a car
  • FIG. 2 and FIG. 3 show outlines of respective braking mechanisms on the front wheel side and the rear wheel side
  • FIG. 4 shows a structure of braking control means of the brake system.
  • FIG. 5 shows the control flow.
  • a motor vehicle 1 is provided with a pair of front wheels 2R, 2L and a pair of rear wheels 3R, 3L, and a front wheel side braking mechanism consisting of a hydraulic brake mechanism for applying a braking force to the front wheels 2R, 2L.
  • a rear wheel side braking mechanism 5 (see FIG. 3) including an electric braking mechanism that applies a braking force to the rear wheels 3R and 3L is provided.
  • the front wheel side braking mechanism 4 and the rear wheel side braking mechanism 5 may be in the reverse relationship with each other.
  • both the front wheel side braking mechanism and the rear wheel side braking mechanism may be configured by an electric brake mechanism.
  • the front wheel side braking mechanism 4 operates with the brake fluid pressure to sandwich the brake disc BD, and the front wheel side electric fluid that generates the brake fluid pressure and the fluid pressure disc brakes (fluid pressure brake mechanisms) 4R and 4L.
  • a pressure mechanism 6 and a front wheel controller 7 are provided.
  • the rear wheel side braking mechanism 5 is operated by rotation of the braking electric motors 8R and 8L to hold electric brakes 5R and 5L, which hold the brake disc BD, and rear wheel side control for controlling the electric motor. It comprises an apparatus 9.
  • the front wheel side electrohydraulic mechanism 6 is operated by the pump electric motor 10, which is an electric component, and is a hydraulic pressure source 11 that is a hydraulic pressure source that pressurizes the brake fluid in the reservoir tank 11.
  • the hydraulic circuit system 17 is composed of the outflow valves 14R, 14L, and electric component elements such as the electromagnetic shutoff valve 16 that shuts off the brake pedal 15 side.
  • the front wheel side electrohydraulic mechanism 6 and the hydraulic circuit 17 are enclosed by the same frame.
  • the front wheel side braking mechanism 4 shown in FIG. 2 has a master cylinder 18 which operates separately from the front wheel side electrohydraulic pressure mechanism 6 using a brake pedal 15 operated by the driver as a power source.
  • the master cylinder 18 is connected to the hydraulic disk brakes 4R and 4L by the hydraulic circuit system 17, and is generated by the master cylinder 18 by opening the electromagnetic shutoff valve 16 and the electromagnetic inflow valves 13R and 13L.
  • the hydraulic disc brakes 4R and 4L can be operated by the brake hydraulic pressure to brake the automobile 1. Therefore, the braking operation can be performed without supplying electric power to the electric component elements of the front-wheel electrohydraulic mechanism 6.
  • the stroke simulator 19 is operated to give the driver an appropriate reaction force for the operation of the brake pedal 15 and absorb the brake fluid pressure discharged from the master cylinder 18.
  • the hydraulic circuit 17 leading to the stroke simulator 19 is also provided with an electromagnetic stroke simulator valve 20 for adjusting the inflow and outflow of the brake fluid to the stroke simulator 19.
  • the pump electric motor 10 which is an electric component element
  • the electromagnetic control valves 12, 13R, 13L, 14R, 14L, 16 and 20 which function as electromagnetic hydraulic pressure control valves are the front wheel side control It is controlled by the device 7.
  • a control signal line 21 and communication lines 22 and 23 are connected to the front wheel side control device 7.
  • the control signal line 21 inputs control command information from the upper control unit 24 to the front wheel control unit 7, and the communication lines 22 and 23 communicate with a rear wheel control unit 9 described later.
  • a main power line 26 connected to a main power supply 25 such as an on-vehicle battery is connected to the front wheel side control device 7.
  • the rear wheel side braking mechanism 5 is provided with the electric disk brakes 5R and 5L.
  • the electric disc brakes 5R and 5L have the same configuration.
  • the rear wheel electric mechanism 27 converts the brake pad 28 to the brake disc BD by the brake electric motors 8R and 8L. A pressing force is generated to generate a braking force.
  • the rotational force of the brake electric motors 8R and 8L is converted into linear motion by the rotation / linear motion conversion mechanism 29, and the brake pad 28 is pressed against the brake disc BD to apply a braking force.
  • the rotation of the brake electric motors 8R and 8L is controlled by the rear wheel side control device 9.
  • the rotation / linear motion conversion mechanism 29 adopts a feed screw mechanism to convert rotational motion into linear motion.
  • a load cell 30 for detecting a thrust is provided in part of the rotation / linear motion conversion mechanism 29, and the braking force can be estimated by detecting the thrust.
  • control signal lines 21 and communication lines 22 and 23 are connected to the rear wheel control unit 9 as in the front wheel control unit 7.
  • the control signal line 21 inputs control command information from the host controller 24 to the rear wheel side controller 9, and the communication lines 22 and 23 communicate with the front wheel side controller 7 described above.
  • a main power line 31 connected to a main power supply such as an on-vehicle battery is connected to the rear wheel side control device 9.
  • the automobile 1 has external environment information from a camera, a radar, etc., map information from a navigation system, operation system information such as a drive system, a steering system, a brake system, etc.
  • the host control device 24 calculates the appropriate braking operation amount of the vehicle 1 based on one or more pieces of information such as, and transmits the braking operation amount to the front wheel control device 7 and the rear wheel control device 9 as control command information. Is equipped.
  • wheel speed sensors 32 are provided on the front wheels 2R and 2L and the rear wheels 3R and 3L, respectively, to detect the rotational speeds of the respective wheels. These rotational speeds are sent to the front wheel controller 7, the rear wheel controller 9, and the host controller 24.
  • the operation amount information of the brake pedal 15 (stroke of the brake pedal, pressure in the master cylinder, etc.) and control command information of the host controller 24 are controlled via the control signal line 21 by the front wheel controller 7 and the rear wheel controller 9.
  • the front wheel control unit 7 and the rear wheel control unit 9 are connected to each other via communication lines 22 and 23.
  • a braking force distribution device 33 is provided for determining the distribution ratio of the braking force to the front wheel side braking mechanism 4 and the rear wheel side braking mechanism 5, and the control signal line 21 and communication lines 22 and 23 are provided.
  • the front wheel control unit 7 and the rear wheel control unit 9 are connected to each other. Then, operation information of the brake pedal 15 (brake pedal stroke, pressure in the master cylinder, etc.), wheel speed information of the wheel speed sensor 32, brake pad thrust information of the load cell 30, and control command information of the host controller 24 are control signals. It is sent to the braking force distribution device 33 via the line 21 and the communication lines 22 and 23.
  • the posture detection unit 40 measures, for example, information of pitch angular velocity every moment at a predetermined sampling cycle, and transfers the measured pitch angular velocity to the posture estimation unit 41.
  • the pitch angular velocity can be obtained by using an inertial sensor such as an acceleration sensor or a gyro alone or in combination, but the pitch angle may be determined by other sensors (for example, a vehicle height sensor) or a mathematical estimation method. You can ask for information on In the present embodiment, it is only necessary that the posture at the time of braking of the vehicle be estimated, so the sensor for obtaining the pitch angular velocity or the pitch angle is not limited.
  • the pitch angular velocity sent from the posture detection unit 40 is filtered by, for example, measurement data of the pitch angular velocity by the posture estimation unit 41 to remove noise, and then integrated to obtain the vehicle posture of the vehicle as the actual pitch angle.
  • the actual pitch angle determined by the posture estimation unit 41 is transferred to the braking force distribution ratio calculation unit 43 as a posture estimation value and input.
  • the target attitude calculation unit 42 calculates a target pitch angle determined in advance by a predetermined calculation based on various information such as an actual pitch angle, wheel speed, braking force, deceleration, etc. The value is transferred to the braking force distribution ratio calculation unit 43 and input.
  • the target pitch angle can be a fixed value or a variable value.
  • the physical information of the passenger may be measured on the physical load of the passenger, and the target pitch angle may be set so as to relieve the physical load.
  • the braking force distribution ratio calculation unit 43 calculates the current estimated attitude value as the target estimated value.
  • the distribution ratio of the braking force is adjusted every moment so as to converge to.
  • the adjusted distribution ratio of the braking force is sent to the front wheel control device 7 and the rear wheel control device 9 via the communication lines 22 and 23.
  • target attitude values reflecting driver's driving characteristics and biological information are stored in storage, cloud server, etc., and when the car to be driven is replaced, the target attitude values are obtained by communication means. It is also possible to construct a system that is reused by the braking force distribution device 33.
  • the functional blocks of the braking force distribution device 33 shown in FIG. 4 are actually executed by software stored in the memory of a microcomputer. The next control flow will be described based on FIG. 4, which is started at predetermined time intervals.
  • Step S10 it is determined whether the current travel of the vehicle is in a braking state. This can be determined by detecting that the vehicle is decelerating as the brake pedal is depressed more than a predetermined amount. If it is determined that the vehicle is not in the braking state in this determination, the vehicle will go to the end and wait for the next activation timing. On the other hand, when it is determined that there is a braking state, the process proceeds to step S11.
  • step S11 the wheel speed is detected by the wheel speed sensor 32 attached to each wheel, and the brake fluid pressure is detected by the pressure sensor attached to the hydraulic pressure circuit 17 of the front wheel side braking mechanism 4
  • the thrust is detected by the load cell 30 of the braking mechanism 5
  • the deceleration is detected by an acceleration sensor (not shown)
  • the pitch angular velocity is detected by a gyro or an acceleration sensor.
  • the pressure sensor detects the brake pressure PR, PL between the electromagnetic inflow valves 13R, 13L and the electromagnetic outflow valves 14R, 14L.
  • step S12 the slip ratio of each wheel is calculated based on the detection information of each wheel speed.
  • the slip ratio ( ⁇ ) can be calculated by the following equation (1) when the vehicle speed is generally “Vv” and the wheel speed is “Vw”.
  • ⁇ ⁇ (Vv ⁇ Vw) / Vv ⁇ ⁇ 100 [%] (1)
  • the process proceeds to step S13.
  • step S13 it is determined whether the slip ratio ( ⁇ ) is equal to or greater than a predetermined value. It is known that the wheels of automobiles generally generate the maximum braking force with a slip ratio of 10% to 20%, and when the slip ratio ( ⁇ ) exceeds the maximum braking force, the wheels become locked. Therefore, in step S13, the slip ratio ( ⁇ ) of each wheel is monitored in order to avoid the locked state of the wheel, and it is determined that the wheel is not in the locked state if the slip ratio threshold value ( ⁇ th) or less. Then, the process proceeds to step S15 in which the braking force is distributed. On the other hand, if the slip ratio ( ⁇ ) is equal to or greater than the slip ratio threshold ( ⁇ th), it is determined that the wheel is in the locked state, and the process proceeds to step S14.
  • step S14 the antilock brake system (ABS) is operated to prevent the wheels from being locked or to return from the locked state.
  • ABS antilock brake system
  • the ABS system is a technique for preventing the wheels from locking while adjusting the braking force of the brake caliper, which is well known and will not be described further.
  • step S13 the slip ratio ( ⁇ ) is monitored, and steps S13 and S14 are repeatedly executed until the slip ratio ( ⁇ ) becomes equal to or less than the slip ratio threshold ( ⁇ th) and the tire can grip the road surface sufficiently.
  • a predetermined slip ratio threshold ( ⁇ th) in step S13 it is determined that the wheel is not in a locked state, and the process proceeds to step S15 in which the braking force is distributed.
  • step S15 the actual pitch angle ( ⁇ est) is estimated and calculated from the detected pitch angular velocity. This corresponds to the posture detection unit 40 and the posture estimation unit 41 of FIG. Further, based on various information such as actual pitch angle, wheel speed, braking force, deceleration and the like, a target pitch angle ( ⁇ ref) determined in advance by a predetermined calculation is estimated and calculated. This corresponds to the target attitude calculation unit 42 of FIG. When the actual pitch angle and the target pitch angle are determined, the process proceeds to step S16.
  • step S16 the current braking force of the front wheel braking mechanism 4 and the braking force of the rear wheel braking mechanism 5 are calculated from the brake fluid pressure of the front wheel braking mechanism 4 and the thrust of the rear wheel braking mechanism 5. This operation may be performed by an arithmetic operation, or may be performed by searching from a braking force map which is predetermined from the brake fluid pressure and the thrust.
  • the process proceeds to step S17.
  • step S17 the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking forces of the current front wheel side braking mechanism 4 and the rear wheel side braking mechanism 5 is calculated from the braking force obtained in step S16.
  • the process proceeds to step S18.
  • step S18 based on the target pitch angle ( ⁇ ref) and the actual pitch angle ( ⁇ est) obtained in step S15, the difference between the target pitch angle ( ⁇ ref) and the actual pitch angle ( ⁇ est) according to the following equation (2) Find ( ⁇ e).
  • This difference ( ⁇ e) is feedback-controlled as an attitude error.
  • ⁇ e ⁇ ref ⁇ est (2)
  • the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking force is corrected so as to reduce the difference ( ⁇ e).
  • proportional control or “proportional / integral control” which is feedback control is executed to obtain the distribution ratio correction value ( ⁇ ) from the following equation (3), and this distribution ratio correction value ( ⁇ ) Using the equation (4), the braking force distribution ratio ( ⁇ ) is corrected.
  • ⁇ ⁇ + ⁇ (4)
  • the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking force is expressed by the ratio of “front wheel side braking force” / “rear wheel side braking force”, and the larger the value, the more dominant the braking force on the front wheel side. The braking force on the wheel side is dominant.
  • these calculations are calculated at every activation timing of the control flowchart of FIG.
  • the difference ( ⁇ e), the distribution correction value ( ⁇ ), and the allocation ratio ( ⁇ ) are changed corresponding to the activation timing cycle. It will be done. Further, the distribution ratio correction value ( ⁇ ) is given a positive / negative sign as in equation (3), whereby the distribution ratio ( ⁇ ) is corrected.
  • Step S19 it is determined from the acceleration sensor, the stroke of the brake pedal, etc. whether the current braking state is continuing. If the braking state is continued, the process returns to step S11 again to execute the above-described control, and the control from step S11 to step S19 is repeated until the braking state ends. And if it judges that it is not a braking state, it will go to an end and will complete distribution control of a braking force.
  • FIG. 6 shows the relationship between the braking force distribution ratio ( ⁇ ), the magnitude of the braking force, and the pitch angle.
  • ⁇ f (hCG / L- ⁇ tan ff) F / kf (5)
  • ⁇ r (hCG / L- (l- ⁇ ) tan rr) F / kr (6)
  • hCG is the height of the center of gravity of the car
  • L is the distance between the wheels
  • ⁇ is the distribution ratio of the braking force (as shown in FIG.
  • ⁇ f and ⁇ r are the virtual link angles of the front and rear wheels (the angle between the link and the flat ground where it can be assumed that transmission of force takes place) ), “F” is a braking force, and “kf” and “kr” are suspension spring constants. And, since the suspension stroke can be changed by changing the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking force from the above-mentioned equations (5) and (6), the pitch angle of the car can be controlled. Become.
  • the braking force (F) makes the vehicle attitude (actual pitch angle) the target attitude (target pitch angle). It becomes possible to approach.
  • the vertical axis represents the pitch angle
  • the upper side represents the pitch angle in the direction of "nose lift”
  • the lower side represents the pitch angle in the direction of "nose dive”
  • the horizontal axis represents the distribution ratio of braking force ( ⁇ )
  • a car has a characteristic that it "noses dives” when a braking force is applied on the front wheel side and “nose lift” when a braking force is applied on the rear wheel side, and a braking characteristic (Cs) when the braking force is small
  • the braking characteristic (Cb) is obtained, and the inclination of the pitch angle ( ⁇ ) increases in accordance with the increase of the braking force around the balance point (Ba).
  • the pitch angle (.theta.) Of the brake pedal increases as the braking force increases as the depression amount of the brake pedal increases. From the angle ( ⁇ s) to the pitch angle ( ⁇ b), the amount of “nose dive” increases.
  • the actual pitch angle ( ⁇ est), which is the vehicle attitude that changes according to the change in the braking force, is compared with the target pitch angle ( ⁇ ref), which is the target attitude,
  • the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking force is dynamically adjusted so that the posture converges to the target posture.
  • the pitch angle ( ⁇ b) of the characteristic (Cb) is obtained.
  • the braking force is adjusted so that the actual pitch angle ( ⁇ est) converges to the target pitch angle ( ⁇ ref) to become the pitch angle ( ⁇ c) as shown by “dotted line circle mark”. Since the distribution ratio ( ⁇ ) is corrected so that the rear wheel side becomes dominant, the “nose dive” during the braking operation can be reduced. Then, when the actual pitch angle ( ⁇ est) sufficiently approaches the target pitch angle ( ⁇ ref), the distribution of the braking force at this time is maintained.
  • FIG. 7 compares the conventional brake system, the brake system of Patent Document 1, and the brake system of the present embodiment, and the brake system of the present embodiment compared to the conventional brake system, the brake system of Patent Document 1. So we can see that the effect of "nose dive" is eliminated early.
  • the comfort of the ride can be improved by suppressing the "nose dive” at the time of braking to reduce the "front inclining posture" which gives the passenger an unpleasant feeling.
  • the target pitch angle ( ⁇ ref) is set to be horizontal, but in the second embodiment, the target pitch angle ( ⁇ ref) is set to an arbitrary predetermined pitch angle ( ⁇ ). It is a thing.
  • the predetermined pitch angle ( ⁇ ) in this case is a pitch angle that produces a “nose dive”.
  • the pitch angle (.theta.) Of the brake pedal increases as the braking force increases as the depression amount of the brake pedal increases, the pitch angle (.theta.s) From this point, the pitch angle ( ⁇ b) increases, and the amount of “nose dive” increases.
  • the current vehicle attitude is the target by comparing the actual pitch angle ( ⁇ est), which is the vehicle attitude that changes in accordance with the change in the braking force, with the target pitch angle ( ⁇ ref), which is the target attitude.
  • the braking force is adjusted so that the actual pitch angle ( ⁇ est) converges to the target pitch angle ( ⁇ ref) to become the pitch angle ( ⁇ c) as shown by “dotted line circle mark”. Since the distribution ratio ( ⁇ ) is corrected so that the rear wheel side becomes dominant, “nose dive” during braking operation can be gradually reduced. Then, when the actual pitch angle ( ⁇ est) sufficiently approaches the target pitch angle ( ⁇ ref), the distribution of the braking force at this time is maintained.
  • the pitch angle ( ⁇ b) is a pitch angle generated in the conventional brake system
  • the pitch angle ( ⁇ p) is a pitch angle generated in Patent Document 1 which is an improvement of the conventional brake system.
  • the pitch angle ( ⁇ c) as shown by “dotted line circle mark” is obtained in the direction in which the actual pitch angle ( ⁇ est) converges to the target pitch angle ( ⁇ ref). Since the distribution ratio ( ⁇ ) of the braking force is corrected so that the rear wheel side becomes dominant, the “nose dive” during the braking operation can be reduced. Furthermore, if the pitch angle ( ⁇ c) is changed stepwise (predetermined time constant), the rider is less likely to feel discomfort. Then, when the actual pitch angle ( ⁇ est) sufficiently approaches the target pitch angle ( ⁇ ref), the distribution of the braking force at this time is maintained.
  • FIG. 9 compares the conventional brake system, the brake system of Patent Document 1, and the brake system of this embodiment, and in the brake system of this embodiment, the pitch angle ( ⁇ ) is stepwise Since it is changed to (predetermined time constant), it is less likely for the passenger to feel discomfort in changing the "nose dive".
  • the braking force is distributed to the front wheel side braking mechanism and the rear wheel side braking mechanism according to the detection value regarding the inclination in the longitudinal direction of the vehicle with respect to the target value regarding the inclination in the longitudinal direction of the vehicle. It was composition. According to this, it is possible to dynamically adjust the distribution of the braking force of the front wheels and the rear wheels in response to the change in the posture of the vehicle at the time of braking to improve the comfort of the riding comfort.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

制動時の自動車の姿勢の変化に対応して前輪と後輪の制動力の配分を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができる新規な自動車のブレーキシステムを提供する。　自動車１の前後方向の傾きである実ピッチ角(θｅｓｔ)を検出すると共に、検出された実ピッチ角(θｅｓｔ)と予め定めた所定の傾きである目標ピッチ角(θｒｅｆ)とを比較して、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に近づくように前輪２Ｒ、２Ｌと後輪３Ｒ、３Ｌの制動力の配分を調整する、ところにある。尚、目標ピッチ角は固定の値であっても良く、また可変の値でも良いものである。これによれば、制動時の車両姿勢の変化に対応して前輪と後輪の制動力の配分を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができる。

Description

車両のブレーキシステム
　本発明は車両の制動動作を行なうブレーキシステムに係り、特に前輪と後輪の制動力の配分比を調整することができる車両のブレーキシステムに関するものである。
　自動車においては、ブレーキペダルの踏込量に応じて車輪に制動力を付与するブレーキシステムが搭載されている。そして、最近では前輪と後輪の制動力を個別に制御するブレーキシステムが提案されており、例えば、特開２００７－２１６７７１号公報（特許文献１）においては、自動車の前輪と後輪の制動力を制御するブレーキ液圧制御用アクチュエータを備え、ブレーキ用制御装置(ＥＣＵ)からの制御指令によって、前輪と後輪の制動力の配分を調整することが示されている。
　特許文献１では、任意の減速度を発生させる場合において、実制動力配分特性線上の制動力配分とした場合と、理想制動力配分特性上の制動力配分とした場合とを比べて、実制動力配分特性線上の制動力配分とした場合における前輪の制動力配分の比率が、理想制動力配分特性上の制動力配分とした場合における前輪の制動力配分の比率よりも低く設定することによって、制動時の車体の「ノーズダイブ」を抑制して搭乗者に不快感を与える「前のめり姿勢」を低減するようにしている。
　また、特開平１１－７０８７４号公報（特許文献２）においては、自動車の制動時の停止直前から停止に至る間で、後輪側の車輪に車輪制動力を発生させる車輪制動力発生手段にかかるブレーキ液圧の増圧勾配を、停止直前以前までにおける増圧勾配よりも大きくすることによって、停止前後の車体挙動を適切に制御し、自動車の制動時の快適性を向上させるようにしている。
特開２００７－２１６７７１号公報 特開平１１－７０８７４号公報
　ところで、特許文献１に記載のブレーキシステムでは、前輪と後輪の制動力配分を理想配分よりも後輪側の制動力が大きくなるように配分することで、自動車の「ノーズダイブ」を抑制することができる。しかしながら、「ノーズダイブ」の抑制を図るため制動力配分を理想配分よりも後輪側の制動力を大きく設定しているが、その配分割合は常に一定に設定されている。
　また、特許文献２に記載のブレーキシステムでは、制動力の配分は常には一定とせず、制動時のブレーキペダルの踏込操作や減速度などが所定の閾値を越える場合においてのみ、自動車のピッチ角の変動が大きいと見做して、後輪側の制動力の制動力配分を大きくしている。
　これらの特許文献１、特許文献２では、いずれもピッチングを抑制するための前輪及び後輪の制動力の配分比は、制動力の強さによらず一定とされているか、もしくは検討が十分になされていないものである。しかしながら、実際の自動車の挙動を考慮すると、制動力が大きいほど自動車の荷重移動は大きくなり、「ノーズダイブ」の量は増大する。このため、「ノーズダイブ」の抑制には、前輪及び後輪の制動力の配分比を時々刻々と変化する制動状態に対応して動的に配分することが望ましい。
　本発明の目的は、制動時の自動車の姿勢の変化に対応して前輪と後輪の制動力の配分比を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができる新規な車両のブレーキシステムを提供することにある。
　本発明の特徴は、車両の前後方向の傾きに関する目標値に対する車両の前後方向の傾きに関する検出値に応じて、前輪側制動機構及び後輪側制動機構に制動力を配分する、ところにある。
　本発明によれば、制動時の車両の姿勢の変化に対応して前輪と後輪の制動力の配分比を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができる。
本発明が適用される自動車のブレーキシステムの構成を示す構成図である。 図１に示す前輪側のブレーキ機構の構成を示す構成図である。 図１に示す後輪側のブレーキ機構の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態になるブレーキシステムの制動制御手段の構成を示す構成図である。 図４に示す制動制御手段によって実施される制御ステップを説明するフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態の制動動作を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態の制動動作の効果を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態の制動動作を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態の制動動作の効果を説明する説明図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
　次に、本発明の第１の実施形態になる自動車のブレーキシステムを図１～図７を用いて詳細に説明する。ここで、図１は自動車のブレーキシステムの概略を示し、図２、図３は前輪側と後輪側の夫々の制動機構の概略を示し、図４はブレーキシステムの制動制御手段の構成を示し、図５はその制御フローを示している。
　図１において、自動車１は一対の前輪２Ｒ、２Ｌと、一対の後輪３Ｒ、３Ｌとを備え、また、前輪２Ｒ、２Ｌに対して制動力を付与する液圧ブレーキ機構からなる前輪側制動機構４(図２参照)と、後輪３Ｒ、３Ｌに対して制動力を付与する電動ブレーキ機構からなる後輪側制動機構５(図３参照)を備えている。尚、前輪側制動機構４と後輪側制動機構５は、それぞれ逆の関係であっても差し支えないものである。更に、前記前輪側制動機構と前記後輪側制動機構は、共に電動ブレーキ機構で構成されていても良いものである。
　本実施形態においては、前輪側制動機構４は、ブレーキ液圧で動作してブレーキディスクＢＤを挟み込む液圧ディスクブレーキ(液圧ブレーキ機構)４Ｒ、４Ｌと、ブレーキ液圧を生成する前輪側電動液圧機構６と、前輪側制御装置７とから構成されている。
　また、後輪側制動機構５は、ブレーキ用電動モータ８Ｒ、８Ｌの回転によって動作してブレーキディスクＢＤを挟み込む電動ディスクブレーキ(電動ブレーキ機構)５Ｒ、５Ｌと、電動モータを制御する後輪側制御装置９から構成されている。
　前輪側電動液圧機構６は、例えば図２に示すように、電動部品要素であるポンプ用電動モータ１０で動作され、リザーバタンク１１内のブレーキ液を加圧する液圧源である液圧ポンプ１１と、液圧ポンプ１１のブレーキ液圧を調整する電磁調圧弁１２と、液圧ディスクブレーキ４Ｒ、４Ｌに流入するブレーキ液を調整する電磁流入弁１３Ｒ、１３Ｌと、流出するブレーキ液を調整する電磁流出弁１４Ｒ、１４Ｌと、ブレーキペダル１５側を遮断する電磁遮断弁１６等の電動部品要素で構成された液圧回路系統１７を備えている。尚、前輪側電動液圧機構６と液圧回路系統１７は同じ枠で囲っている。
　更に、図２に示す前輪側制動機構４は、前輪側電動液圧機構６とは別に運転者が操作するブレーキペダル１５の操作を動力源として動作するマスタシリンダ１８を有している。マスタシリンダ１８は液圧回路系統１７によって液圧ディスクブレーキ４Ｒ、４Ｌと接続されており、電磁遮断弁１６と電磁流入弁１３Ｒ、１３Ｌを開弁状態にすることで、マスタシリンダ１８で生成されたブレーキ液圧により液圧ディスクブレーキ４Ｒ、４Ｌを動作し、自動車１を制動することが可能である。したがって、前輪側電動液圧機構６の電動部品要素に電力を供給しないでも制動動作が可能となっている。
　また、電磁遮断弁１６が閉弁状態の時にブレーキペダル１５の操作に対して、適切な反力を運転者に与え、マスタシリンダ１８から吐出されるブレーキ液圧を吸収するためにストロークシミュレータ１９を備えている。更に、ストロークシミュレータ１９に至る液圧回路系統１７には、ストロークシミュレータ１９へのブレーキ液の流入、流出を調整する電磁ストロークシミュレータ弁２０も備えられている。前輪側制動機構４のうちで、電動部品要素である、ポンプ用電動モータ１０、電磁液圧制御弁として機能する電磁制御弁１２、１３Ｒ、１３Ｌ、１４Ｒ、１４Ｌ、１６、２０は、前輪側制御装置７で制御される。
　図１に示すように、前輪側制御装置７には制御信号線２１及び通信線２２、２３が接続されている。制御信号線２１は上位制御装置２４から制御指令情報を前輪側制御装置７に入力しており、また、通信線２２、２３は後述する後輪側制御装置９と通信を行なっている。更に、前輪側制御装置７には、車載バッテリのような主電源２５に接続された主電力線２６が接続されている。
　また、本実施形態においては、後輪側制動機構５は電動ディスクブレーキ５Ｒ、５Ｌを備えている。ここで、電動ディスクブレーキ５Ｒ、５Ｌは同じ構成とされており、例えば、図３に示すように、後輪側電動機構２７は、ブレーキ用電動モータ８Ｒ、８Ｌによってブレーキパッド２８をブレーキディスクＢＤに押し付け、押圧力を生成して制動力を発生させている。
　ブレーキ用電動モータ８Ｒ、８Ｌの回転力は、回転/直動変換機構２９によって直動運動に変換されて、ブレーキパッド２８をブレーキディスクＢＤに押し付けて制動力を付与している。ここで、ブレーキパッド２８の押圧力を調整するため、ブレーキ用電動モータ８Ｒ、８Ｌの回転は後輪側制御装置９によって制御されている。ここで、回転/直動変換機構２９は、送りねじ機構を採用して、回転運動を直動運動に変換している。また、回転/直動変換機構２９の一部には、推力を検出するロードセル３０が設けられており、推力を検出することによって制動力を推定することができる。
　更に、前輪側制御装置７と同様に後輪側制御装置９には、制御信号線２１及び通信線２２、２３が接続されている。制御信号線２１は上位制御装置２４から制御指令情報を後輪側制御装置９に入力しており、また、通信線２２、２３は上述した前輪側制御装置７と通信を行なっている。更に、後輪側制御装置９には、車載バッテリのような主電源に接続された主電力線３１が接続されている。
　図１に戻って、自動車１には、カメラ、レーダ等からの外界情報、ナビゲーションシステムからの地図情報、自動車１に備えられた駆動システム、操舵システム、ブレーキシステム等の動作状態情報、運動状態情報等の１つ以上の情報に基づき、自動車１の適切な制動動作量を演算し、この制動動作量を制御指令情報として前輪側制御装置７と後輪側制御装置９に送信する上位制御装置２４を備えている。
　また、前輪２Ｒ、２Ｌと後輪３Ｒ、３Ｌには車輪速度センサ３２が設けられており、それぞれの車輪の回転速度を検出している。これらの回転速度は、前輪側制御装置７、後輪側制御装置９、及び上位制御装置２４に送られている。
　ブレーキペダル１５の操作量情報（ブレーキペダルのストローク、マスタシリンダ内圧力等）や上位制御装置２４の制御指令情報は、制御信号線２１を介して前輪側制御装置７、及び後輪側制御装置９に送られている。また、前輪側制御装置７と後輪側制御装置９は通信線２２、２３を介して互いに接続されている。
　更に、本実施形態では前輪側制動機構４と後輪側制動機構５への制動力の配分比を求める、制動力配分装置３３が設けられており、制御信号線２１、通信線２２、２３を介して、前輪側制御装置７と後輪側制御装置９に接続されている。そして、ブレーキペダル１５の操作情報（ブレーキペダルストローク、マスタシリンダ内圧力等）、車輪速度センサ３２の車輪速度情報、ロードセル３０のブレーキパッド推力情報、及び上位制御装置２４の制御指令情報は、制御信号線２１、通信線２２、２３を介して制動力配分装置３３に送られている。
　次ぎに、制動力配分装置３３の機能ブロックを図４に基づき説明する。姿勢検出部４０は、例えばピッチ角速度の情報を所定のサンプリング周期で時々刻々と計測し、この計測されたピッチ角速度を姿勢推定部４１に転送する。尚、ピッチ角速度は、加速度センサ、ジャイロ等の慣性センサを、単独、或いは組み合わせて利用して求めることができるが、これ以外のセンサ（例えば、車高センサ）や数学的な推定方法でピッチ角の情報を求めることができる。本実施形態では、要は自動車の制動時の姿勢が推定できれば良いものであるので、ピッチ角速度、或いはピッチ角を求めるセンサは限定されるものではない。
　姿勢検出部４０から送られてきたピッチ角速度は、姿勢推定部４１によって、例えばピッチ角速度の計測データをフィルタリングしてノイズを除去した後に、積分されて自動車の車両姿勢が実ピッチ角として求められる。姿勢推定部４１で求められた実ピッチ角は、姿勢推定値として制動力配分比演算部４３に転送されて入力される。
　また、目標姿勢演算部４２は、実ピッチ角、車輪速度、制動力、減速度等の種々の情報に基づき、所定の演算によって予め定めた目標ピッチ角を演算し、この目標ピッチ角を目標姿勢値として制動力配分比演算部４３に転送して入力する。目標ピッチ角は、固定の値、或いは可変の値を用いることができる。
　例えば、目標ピッチ角は常に「０」（＝水平姿勢）としても良く、また、自動車の運転操作量、自動車の運動情報、外界情報、搭乗者から得られる生体情報等に基づき設定されても良いものである。尚、搭乗者の生体情報は、搭乗者の身体的負荷を計測し、身体的負荷を和らげるように目標ピッチ角を設定しても良い。更に、目標ピッチ角は、車両姿勢が水平状態から「ノーズダイブ」の状態のピッチ角に設定されることが望ましい。
　そして、制動力配分比演算部４３は、目標姿勢生成部４２から入力された目標姿勢値と、姿勢推定部４１から入力される姿勢推定値の情報に基づき、現在の姿勢推定値が目標推定値に収束するように、制動力の配分比を時々刻々と調整する。ここで、調整された制動力の配分比は、通信線２２、２３を介して前輪側制御装置７、後輪側制御装置９に送られる。
　尚、運転者の運転特性や生体情報を反映した目標姿勢値は、ストレージやクラウドサーバー等に保存しておき、運転する対象となる自動車が置き換わった際に、通信手段によって目標姿勢値を取り寄せて、制動力配分装置３３で再利用するシステムを構築することも可能である。
　ところで、図４に示した制動力配分装置３３の機能ブロックは、実際にはマイクロコンピュータのメモリに記憶されたソフトウエアで実行されるものである。次のこの制御フローを図４に基づき説明するが、この制御フローは、所定の時間間隔で起動されるものである。
　≪ステップＳ１０≫
ステップＳ１０においては、現在の自動車の走行が制動状態かどうかを判断している。これは、ブレーキペダルが所定量以上に踏み込まれて、自動車が減速されていることを検出することで判断することができる。この判断で、制動状態にないと判断されるとエンドに抜けて次の起動タイミングを待つことになる。一方、制動状態あると判断されるとステップＳ１１に移行する。
　≪ステップＳ１１≫
ステップＳ１１においては、各車輪に取り付けられた車輪速度センサ３２で車輪速度を検出し、前輪側制動機構４の液圧回路系統１７に取り付けられた圧力センサでブレーキ液圧を検出し、後輪側制動機構５のロードセル３０で推力を検出し、図示しない加速度センサで減速度を検出し、更にジャイロや加速度センサによってピッチ角速度を検出する。ここで、圧力センサは、図２に示すように電磁流入弁１３Ｒ、１３Ｌと電磁流出弁１４Ｒ、１４Ｌの間のブレーキ圧ＰＲ、ＰＬを検出するものである。これらの検出情報は、マイクロコンピュータに備えられているＲＡＭの一時記憶領域に記憶され、以下の制御ステップで実行される演算に利用される。尚、ブレーキシステムに合せて、これ以外に他の情報を検出することも可能である。
　≪ステップＳ１２≫
ステップＳ１２においては、各車輪速度の検出情報に基づき各車輪のスリップ率を算出する。ここで、スリップ率(ε)の演算は、一般に車体速度を「Ｖｖ」、車輪速度を「Ｖｗ」とすると、以下の(１)式で求めることができる。
ε＝{（Ｖｖ-Ｖｗ）／Ｖｖ}×１００[％]　……（１）
スリップ率(ε)が求まると、ステップＳ１３に移行する。
　≪ステップＳ１３≫
ステップＳ１３においては、スリップ率(ε)が所定値以上かどうかを判断している。自動車の車輪は、一般的にスリップ率１０％～２０％で最大制動力を発生し、最大制動力を超えるスリップ率(ε)となると車輪がロック状態に陥ることが知られている。したがって、ステップＳ１３では、この車輪のロック状態を回避するため、各車輪のスリップ率(ε)を監視し、所定のスリップ率閾値(εｔｈ)以下の場合には、車輪がロック状態にないと判断して制動力配分を行うステップＳ１５に移行する。一方、スリップ率(ε)がスリップ率閾値(εｔｈ)以上の場合は、車輪がロック状態にあると判断してステップＳ１４に移行する。
　≪ステップＳ１４≫
ステップＳ１４においては、車輪がロック状態に陥らないため、或いはロック状態から復帰するために、アンチロックブレーキシステム(ＡＢＳ)を動作させる。ＡＢＳシステムは、ブレーキキャリパの制動力を調整しながら車輪がロックするのを避ける技術であり、これはよく知られたものであるので、これ以上の説明は省略する。
　そして、スリップ率(ε)を監視し、スリップ率(ε)がスリップ率閾値(εｔｈ)以下となり、タイヤが路面を十分にグリップできるようになるまで、ステップＳ１３及びステップＳ１４を繰り返し実行する。ステップＳ１３で、各車輪のスリップ率(ε)が所定のスリップ率閾値(εｔｈ)以下になると、車輪がロック状態にないと判断して制動力の配分を行うステップＳ１５に移行する。
　≪ステップＳ１５≫
ステップＳ１５においては、検出されたピッチ角速度から実ピッチ角(θｅｓｔ)を推定演算する。これは、図４の姿勢検出部４０や姿勢推定部４１に対応するものである。更に、実ピッチ角、車輪速度、制動力、減速度等の種々の情報に基づき、所定の演算によって予め定めた目標ピッチ角(θｒｅｆ)を推定演算する。これは、図４の目標姿勢演算部４２に対応するものである。実ピッチ角、及び目標ピッチ角が求まるとステップＳ１６に移行する。
　≪ステップＳ１６≫
ステップＳ１６においては、前輪側制動機構４のブレーキ液圧と、後輪側制動機構５の推力から、現在の前輪側制動機構４の制動力と後輪側制動機構５の制動力を演算する。この演算は、算術演算で行っても良いし、また、ブレーキ液圧、及び推力から予め定めた制動力マップから検索して演算しても良いものである。現在の前輪側制動機構４の制動力と後輪側制動機構５の制動力が求まると、ステップＳ１７に移行する。
　≪ステップＳ１７≫
ステップＳ１７においては、ステップＳ１６で求めた制動力から、現在の前輪側制動機構４と後輪側制動機構５の制動力の配分比(λ)を演算する。現在の制動力の配分比が求まるとステップＳ１８に移行する。
　≪ステップＳ１８≫
ステップＳ１８においては、ステップＳ１５で求められた目標ピッチ角(θｒｅｆ)と実ピッチ角(θｅｓｔ)を基に、以下の(２)式から目標ピッチ角(θｒｅｆ)と実ピッチ角(θｅｓｔ)の差分(θｅ)を求める。この差分(θｅ)は姿勢誤差として帰還制御される。
θｅ=θｒｅｆ-θｅｓｔ　……（２）
　そして、差分(θｅ)が求まると、この差分(θｅ)を縮小するように制動力の配分比(λ)を修正する。ここでは、帰還制御である「比例制御」、或いは「比例/積分制御」を実行して、以下の(３)式から配分比修正値(Δλ)を求め、この配分比修正値(Δλ)を用いて（４）式から制動力の配分比(λ)を修正する。
Δλ＝Ｋ×θｅ＝Ｋ（θｒｅｆ－θｅｓｔ）　……（３）
λ＝λ＋Δλ　……（４）
　尚、制動力の配分比(λ)は、「前輪側制動力」／「後輪側制動力」の比で表され、値が大きいほど前輪側の制動力が優勢となり、値が小さいほど後輪側の制動力が優勢となるものである。ここで、これらの計算は、図５の制御フローチャートの起動タイミング毎に演算されるので、この起動タイミング周期に対応して差分(θｅ)、配分修正値（Δλ）、配分比(λ)が変更されていくものである。また、配分比修正値(Δλ)は(３)式にあるように正負の記号が付き、これによって、配分比(λ)が修正されるようになる。
　例えば、目標ピッチ角(θｒｅｆ)に比べて実ピッチ角(θｅｓｔ)が小さい「ノーズリフト」の状態であると、前輪側制動機構４の制動力を大きく、後輪側制動機構５の制動力を小さくなるように配分する。逆に、目標ピッチ角(θｒｅｆ)に比べて実ピッチ角(θｅｓｔ)が大きい「ノーズダイブ」の状態であると、前輪側制動機構４の制動力を小さく、後輪側制動機構５の制動力を大きくなるように配分する。配分比(λ)の修正が行なわれるとステップＳ１９に移行する。
　≪ステップＳ１９≫
ステップＳ１９においては、現在の制動状態が継続しているか否かを加速度センサやブレーキペダルのストローク等から判断するものである。制動状態が継続されていれば、再度ステップＳ１１に戻って上述の制御を実行し、制動状態が終了するまでステップＳ１１からステップＳ１９の制御を繰り返すものである。そして、制動状態でないと判断するとエンドに抜けて、制動力の配分制御を完了するものである。
　以上のような制御を実行することによって、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に収束するように制動力の配分比(λ)を帰還制御することで、制動時の自動車の姿勢の変化に対応して、前輪と後輪の制動力の配分を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができる。
　次に、上述した制御を実施した時の制御挙動を図６に基づき説明する。図６は制動力の配分比(λ)、制動力の大きさ、及びピッチ角の関係を示している。
　一般的には、「ノーズダイブ」や「ノーズリフト」の主要因はサスペンションの伸縮であるといわれている。制動時に発生する、前輪側サスペンションの沈み込みストローク量(δｆ)と後輪側の浮き上がりストローク量(δｒ)は、以下の(５)式、及び(６式)でそれぞれ表せる。
δｆ=（ｈＣＧ/Ｌ-λｔａｎηｆ）Ｆ/ｋｆ　………（５）
δｒ=（ｈＣＧ/Ｌ-（ｌ-λ）ｔａｎηｒ）Ｆ/ｋｒ　………（６）
　ここで、「ｈＣＧ」は自動車の重心高、「Ｌ」は車輪間の距離、「λ」は制動力の配分比（図６にあるように、「１」に近づくほど前輪配分が優勢となり、「０」に近づくほど後輪配分が優勢となる）、「ηｆ」及び「ηｒ」は前輪と後輪の仮想リンク角度（力の伝達が行われると仮定できるリンクと平坦な地面との成す角度）、「Ｆ」は制動力、「ｋｆ」、及び「ｋｒ」はサスペンションのばね定数である。そして、上述の(５)式、(６)式から制動力の配分比(λ)を変更することで、サスペンションストロークを変化させることができるため、自動車のピッチ角を制御することができるようになる。
　したがって、制動力(Ｆ)は運転者の意図した制動力を維持したまま、制動力(Ｆ)の配分を調整することで、自動車の姿勢(実ピッチ角)を目標姿勢(目標ピッチ角)に近づけることが可能となる。
　図６においては、縦軸がピッチ角を示しており、上側が「ノーズリフト」、下側が「ノーズダイブ」の方向のピッチ角を表し、横軸は制動力の配分比(λ)であり、右にいくほど前輪側の制動力が増大し、左にいくほど後輪側の制動力が増大する。
　一般的に、自動車は前輪側で制動力を与えると「ノーズダイブ」し、後輪側で制動力を与えると「ノーズリフト」となる特性を有し、制動力が小さいと制動特性(Ｃｓ)となり、制動力が大きいと制動特性(Ｃｂ)となり、釣り合い点(Ｂa)の周りで制動力の増加に応じてピッチ角(θ)の傾きは増大する。尚、釣り合い点(Ｂa)のピッチ角(θ)は、「θ＝０」であり、車両姿勢は水平状態となる。
　このように、制動力の配分比が例えば「０.６」に設定されている状態で、ブレーキペダルの踏込量が増大して制動力が大きくなるにしたがって、そのピッチ角(θ)は、ピッチ角(θｓ)からピッチ角(θｂ)のように大きくなり、「ノーズダイブ」の量が大きくなる。
　そして、従来の制動力の配分比(λ)は、一般に「λ＝０.６」付近で一定としてあるため、制動力の増加に伴い「ノーズダイブ」の量が増大する。また、特許文献１では、後輪側の制動力の配分比を一定割合だけ増大するものであり、例えば「λ＝０.４」としても「ノーズダイブ」の抑制を十分に行えない恐れがある。
　これに対して、本実施形態では、制動力の変化に対応して変化する車両姿勢である実ピッチ角(θｅｓｔ)を、目標姿勢である目標ピッチ角(θｒｅｆ)と比較して、現在の車両姿勢が目標姿勢に収束するように制動力の配分比(λ)を動的に調整している。今、配分比(λ)を「λ＝０.６」と設定した状態で、ブレーキペダルを踏み込むと、制動特性(Ｃｓ)のピッチ角(θｓ)となり、更にブレーキペダルを踏み込んでいくと、制動特性(Ｃｂ)のピッチ角(θｂ)となる。
　しかしながら、本実施形態では、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に収束する方向に向けて、「破線丸印」に示すようなピッチ角(θｃ)になるように、制動力の配分比(λ)を後輪側が優勢となるように修正していくので、制動動作中の「ノーズダイブ」を小さくすることができる。そして、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に充分に近づくと、この時の制動力の配分を維持するものである。
　以上のような制御を実行することによって、図７に示すような自動車の姿勢制御を実現できる。図７は、従来のブレーキシステム、特許文献１のブレーキシステム、及び本実施形態のブレーキシステムを比較しており、従来のブレーキシステム、特許文献１のブレーキシステムに比べて、本実施形態のブレーキシステムでは「ノーズダイブ」の影響が早期に解消されていることがわかる。
　このように、本実施形態では、制動時の「ノーズダイブ」を抑制して搭乗者に不快感を与える「前のめり姿勢」を低減することによって、乗り心地の快適性を向上することができる。
　次に、本発明の第２の実施形態になる自動車のブレーキシステムを図８、図９を用いて説明する。第１の実施形態は、目標ピッチ角(θｒｅｆ)を水平状態と設定したものであるが、第２の実施形態では、目標ピッチ角(θｒｅｆ)を任意の所定のピッチ角(θ)に設定したものである。尚、この場合の所定のピッチ角(θ)は「ノーズダイブ」を生じるピッチ角である。
　制動力の配分比が例えば「０.６」に設定されている状態で、ブレーキペダルの踏込量が増大して制動力が大きくなるにしたがって、そのピッチ角(θ)は、ピッチ角(θｓ)からピッチ角(θｂ)のように大きくなり、「ノーズダイブ」の量が大きくなる。
　そして、本実施形態では、制動力の変化に対応して変化する車両姿勢である実ピッチ角(θｅｓｔ)を、目標姿勢である目標ピッチ角(θｒｅｆ)と比較して、現在の車両姿勢が目標姿勢に収束するように制動力の配分比(λ)を動的に調整している。今、配分比(λ)を「λ＝０.６」と設定した状態で、ブレーキペダルを踏み込むと、制動特性(Ｃｓ)のピッチ角(θｓ)となり、更にブレーキペダルを踏み込んでいくと、制動特性(Ｃｂ)のピッチ角(θｂ)となる。
　しかしながら、本実施形態では、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に収束する方向に向けて、「破線丸印」に示すようなピッチ角(θｃ)になるように、制動力の配分比(λ)を後輪側が優勢となるように修正していくので、制動動作中の「ノーズダイブ」を徐々に小さくすることができる。そして、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に充分に近づくと、この時の制動力の配分を維持するものである。
　ここで、ピッチ角(θｂ)は従来のブレーキシステムで生じるピッチ角であり、ピッチ角(θｐ)は従来のブレーキシステムを改良した特許文献１で生じるピッチ角である。そして、特許文献１では、制動力が増大して配分比(λ)が「０.６」から「０.４」に変更されると、ピッチ角(θ)もピッチ角(θｂ)からピッチ角(θｐ)に一気に変更される。したがって、この時に搭乗者は違和感を感じることになる。
　これに対して、本実施形態では、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に収束する方向に向けて、「破線丸印」に示すようなピッチ角(θｃ)になるように、制動力の配分比(λ)を後輪側が優勢となるように修正していくので、制動動作中の「ノーズダイブ」を小さくすることができる。更に、ピッチ角(θｃ)が段階的(所定の時定数)に変更されるようにすれば、搭乗者は違和感を感じることが少なくなるものである。そして、実ピッチ角(θｅｓｔ)が目標ピッチ角(θｒｅｆ)に充分に近づくと、この時の制動力の配分を維持するものである。
　図９には、図７と同様に従来のブレーキシステム、特許文献１のブレーキシステム、及び本実施形態のブレーキシステムを比較しており、本実施形態のブレーキシステムではピッチ角(θ)が段階的(所定の時定数)に変更されていくので、搭乗者は「ノーズダイブ」の変更の違和感を感じることが少なくなるものである。
　尚、以上の説明は「ノーズダイブ」について説明したが、「ノーズリフト」の場合も同様の制御を行なえば良いことはいうまでもないものである。
　以上述べた通り、本発明によれば、車両の前後方向の傾きに関する目標値に対する車両の前後方向の傾きに関する検出値に応じて、前輪側制動機構及び後輪側制動機構に制動力を配分する構成とした。これによれば、制動時の車両の姿勢の変化に対応して前輪と後輪の制動力の配分を動的に調整して乗り心地の快適性を向上することができるようになる。
　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１…自動車、２Ｒ、２Ｌ…一対の前輪、３Ｒ、３Ｌ…一対の後輪、４…前輪側制動機構、４Ｒ、４Ｌ…液圧ディスクブレーキ、５…後輪側制動機構、６…前輪側電動液圧機構、７…前輪側制御装置、８Ｒ、８Ｌ…電動ディスクブレーキ、９…後輪側制御装置、１５…ブレーキペダル、１８…マスタシリンダ、３２…車輪速センサ、３３…制動力配分装置、１５…制動力配分装置、４０…姿勢検出部、４１…姿勢推定部、４２…目標姿勢生成部、４３…制動力配分比演算部。

Claims (10)

  1. 　車両の前輪側制動機構及び後輪側制動機構への制動力を配分する制動力配分装置を備えた車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記制動力配分装置は、前記車両の前後方向の傾きに関する目標値に対する前記車両の前後方向の傾きに関する検出値に応じて、前記前輪側制動機構及び前記後輪側制動機構に制動力を配分することを特徴とする車両のブレーキシステム。
  2. 　請求項１に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記制動力配分装置は、
    　前記車両の前後方向の傾きである実ピッチ角を検出すると共に、検出された前記実ピッチ角と予め定めた所定の傾きである目標ピッチ角とを比較して、前記実ピッチ角が前記目標ピッチ角に近づくように、前記前輪側制動機構と前記後輪側制動機構の制動力の配分比を修正する機能を備えている
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。
  3. 　請求項１に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記制動力配分装置は、
    　前記車両の前後方向の傾きである実ピッチ角を検出する姿勢推定部と、予め定めた所定の傾きである目標ピッチ角を求める目標姿勢生成部と、前記実ピッチ角と前記目標ピッチ角とを比較して、前記実ピッチ角が前記目標ピッチ角に近づくように、前記前輪側制動機構と前記後輪側制動機構の制動力の配分比を修正する制動力配分比演算部とを備えていることを特徴とする車両のブレーキシステム。
  4. 　請求項２、或いは請求項３のいずれかに記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記目標ピッチ角は固定の値、或いは可変の値に設定されている
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。
  5. 　請求項４に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記目標ピッチ角は、前記車両の姿勢が水平状態から「ノーズダイブ」の状態のピッチ角に設定されていることを特徴とする車両のブレーキシステム。
  6. 　前記請求項２に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記制動力配分装置は、
    　前記目標ピッチ角に比べて前記実ピッチ角が小さい状態であると、前記前輪側制動機構の制動力を大きく、前記後輪側制動機構の制動力を小さくなるように配分し、前記目標ピッチ角に比べて前記実ピッチ角が大きい状態であると、前記前輪側制動機構の制動力を小さく、前記後輪側制動機構の制動力を大きくなるように配分する
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。
  7. 　前記請求項２～請求項６のいずれか１項に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記前輪側制動機構は液圧ブレーキ機構で構成され、前記後輪側制動機構は電動ブレーキ機構で構成されているか、或いは前記前輪側制動機構と前記後輪側制動機構は前記電動ブレーキ機構で構成されている、
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。 
  8. 　前記請求項２～請求項６のいずれか１項に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記制動力配分装置は、前記車両の車輪速度から算出される車輪のスリップ率を検出し、前記スリップ率が所定のスリップ率閾値より小さいときに制動力の配分比を修正する
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。 
  9. 　前記請求項２～請求項６のいずれか１項に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記目標ピッチ角は、搭乗者の運転操作情報、前記車両の運動情報、外界情報、搭乗者から得られる生体情報のうちの、少なくとも１つ以上の情報に基づいて設定されている
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。 
  10. 　前記請求項９に記載の車両のブレーキシステムにおいて、
    　前記１つ以上の情報に基づいて設定された前記目標ピッチ角は、前記車両とは別のデータベースに保存されており、前記目標ピッチ角は前記データベースから読み出されて、前記制動力配分装置で利用される
    ことを特徴とする車両のブレーキシステム。 
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