JP2004189138A - 制動操作反力発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者が操作するブレーキ入力量に応じた反力を発生する装置に関し、反力を発生するアクチュエータの出力特性および配置を改善する。
【解決手段】上記ブレーキ入力量に応動して受動的に反力を提供する手段5と、アクチュエータ11の動作により能動的に上記反力を調整する手段6との2つを組み合わせることにより、出力容量が小さく応答性に優れたアクチュエータの採用を可能とし、あわせて車載スペースを小さくし反力発生装置のレイアウトを改善する。
【選択図】 図1
【解決手段】上記ブレーキ入力量に応動して受動的に反力を提供する手段5と、アクチュエータ11の動作により能動的に上記反力を調整する手段6との2つを組み合わせることにより、出力容量が小さく応答性に優れたアクチュエータの採用を可能とし、あわせて車載スペースを小さくし反力発生装置のレイアウトを改善する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキペダルなどの制動操作入力部と、ブレーキ液圧源およびホイールシリンダなどの制動力出力部との間が、ブレーキ液圧系などを介して機械的に連繋されず、電子制御系を介して相関されている型式の、所謂電子制御式制動装置に関し、特に、上記制動操作入力部に設けられて制動操作に対し反力を付与する制動反力発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子制御式制動装置にあっては、運転者のブレーキペダル操作に関する物理量を電気信号などに変換し、これに制動力出力部を応動させて生じた制動力により車輪などの回転体を制動する。
かかる電子制御式制動装置においては、運転者のブレーキペダル踏力に対応した反力をブレーキペダルに返す必要があり、さもなくば運転者が通常通りの制動操作感を足から感じ取ることができず制動フィーリングが悪いし、不安である。
そのための制動操作反力発生装置としては従来、例えば特許文献1に記載のようにブレーキペダルに電動アクチュエータとリターンスプリングとを連結したものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−280872号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のような制動操作反力発生装置にあっては、ブレーキペダルが常態位置に復帰する程度にリターンスプリングのばね定数を弱く設定することが常であるため、前記反力のほとんどは電動アクチュエータが受け持つことになる。この結果、
大きな反力を得るためには、それに対応した最大出力を持つ大きい電動アクチュエータを必要とするため、コスト的に不利になる。
また急激なブレーキ操作では、電動アクチュエータのイナーシャに起因した力も反力として運転者に感じ取られるため、スムーズな制動操作感のためにはイナーシャの少ない応答性の優れた電動アクチュエータを必要とし、この点でもコスト上の不利益を招く。
更に、なんらかの原因により電動アクチュエータが作動せず、反力がほとんどゼロになったり、反力が最大になった場合、運転者にとっては制動操作が全く反力のないふわふわしたものになったり極めて重いものになって、制動操作を行いづらいものになる、
といった問題を生ずる。
【0005】
本発明は、複数の反力発生手段を組み合わせて設けることにより、アクチュエータに要求される出力、応答性といった要件を緩和しつつ操作フィーリングの向上を可能にした制動操作反力発生装置を提案することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による制動操作反力発生装置は、請求項1に記載のごとく、
上記型式の制動装置における制動操作入力部に対し、以下の2個の反力発生手段を設ける。
その1つは、制動操作に応動して受動的に制動操作反力を発生する受動的反力発生手段であり、
他の1つは、アクチュエータの動作により能動的に、制動操作反力を加減するための調整反力を発生する能動的反力発生手段である。
【0007】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、制動操作反力発生装置を受動的反力発生手段と、能動的反力発生手段との2個の反力発生手段で構成するから、
後者の能動的反力発生手段におけるアクチュエータを、従来のように最大出力の大きいアクチュエータとする必要がなくなり、イナーシャの少ない低出力で小型のアクチュエータの選択が可能である。
また、なんらかの原因により前記2個の反力発生手段のうちの一方が作動不良となった場合であっても、残る他方の反力発生手段が機能するため、制動操作反力発生装置の故障時における運転者の不安を緩和することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示す。
図中1は、運転者が制動時に踏み込み操作するブレーキペダルで、電子制御式制動装置の制動操作入力部を構成する。
電子制御式制動装置は、運転者によるブレーキペダル1の踏み込み操作に関する物理量を電気信号に変換し、これに制動力出力部を応動させて車輪などの回転体を制動することができる。
【0009】
ブレーキペダル1は、基端を枢支軸Oにより車体2に枢支し、中間部にピン接合3、4を介して受動的反力発生手段5および能動的反力発生手段6を連結する。
受動的反力発生手段5は、車体2に固設したマスターシリンダ7(ポンプ手段)、およびこれに配管8で流体結合したストロークシュミレータ9(アキュムレータ手段)を主たる構成要素とする。
マスターシリンダ7は、シリンダ本体7a内に図示せざるピストンカップを摺動自在に嵌合して具え、ブレーキペダル1の中間部にピン接合3を介して連結したプッシュロッド10の先端を突き当てる。
ブレーキペダル1の踏み込み時にプッシュロッド10は、上記のピストンカップを押動してリザーバ7bからの作動液をシリンダ本体7a内に封じ込め、これを配管8を経てストロークシュミレータ9に送給する。
【0010】
ストロークシュミレータ9は、配管8からの送給されてくる作動液を受容する室9aを具え、ピストン9bを挟んで作動液受容室9aと反対の側に配したバネ9cによりピストン9bを作動液受容室9aに向け弾支する。
かくてストロークシュミレータ9は、マスターシリンダ7から配管8を経て作動液を供給される時ピストン9bを介してバネ9cを圧縮され、バネ反力分のブレーキペダル反力を制動操作反力としてブレーキペダル1に付与する。
以上により、マスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9で構成された受動的反力発生手段5は、ブレーキペダル1の踏み込みによる制動操作に応動して受動的に上記のブレーキペダル反力(制動操作反力)を発生するよう機能し、この受動的反力発生手段5によるブレーキペダル反力(制動操作反力)は、ブレーキペダル踏み込み量に応じて例えば図5に示すごときものとなる。
【0011】
能動的反力発生手段6は、直線的に作動する直動電気アクチュエータ11で構成し、これをマスターシリンダ7とは反対におけるブレーキペダル1の側に隣接させて車体2に固定する。
該直動電気アクチュエータ11から突出するのアクチュエータロッド11aの先端を、ピン接合4によりブレーキペダル1に連結する。
アクチュエータロッド11aは、運転者がブレーキペダル1を踏み込む場合これに追従して自由にアクチュエータ11から引き出され、運転者がブレーキペダル1を釈放する場合ブレーキペダル1がバネ9cからのリターンスプリング力により戻されるのに追従して自由にアクチュエータ11内に侵入するが、
いずれのストローク位置にある時もアクチュエータ11はアクチュエータロッド11aを介してブレーキペダル1に踏み込み方向若しくはこれと反対方向の作用力を与えることができるものとする。
【0012】
上記の直動電気アクチュエータ11により構成された能動的反力発生手段6は、当該直動電気アクチュエータ11の上記した動作により能動的に、受動的反力発生手段7からブレーキペダル1への反力を加減するための調整反力を発生する用をなす。
つまり、アクチュエータ11がアクチュエータロッド11aにブレーキペダル1の踏み込み方向の作用力を付与する時、この作用力分だけ図5にαで示すブレーキペダル1への反力を最大で例えばβに低下させることができ、この作用力に応じて反力をα,β間の値に調整することができる。
逆にアクチュエータ11がアクチュエータロッド11aにブレーキペダル1の戻し方向の作用力を付与する時、この作用力分だけ図5にαで示すブレーキペダル1への反力を最大で例えばγに低下させることができ、この作用力に応じて反力をα,γ間の値に調整することができる。
【0013】
ところで本実施の形態によれば、制動操作反力発生装置を受動的反力発生手段5と、能動的反力発生手段6との2個の反力発生手段で構成し、これらをブレーキペダル1に連結したから、
後者の能動的反力発生手段6におけるアクチュエータ11を、従来のように最大出力の大きいアクチュエータとする必要がなくなり、イナーシャの少ない低出力で小型のアクチュエータの採用が可能である。
また、なんらかの原因により2個の反力発生手段5,6のうちの一方が作動不良となった場合であっても、残る他方の反力発生手段が機能するため、制動操作反力発生装置の故障時における運転者の不安を緩和することができる。
【0014】
なお、上記実施の形態においては受動的反力発生手段5をマスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9により構成したが、受動的反力発生手段5は図2に示すごとくバネなどの弾性部材12で単純に構成しても上記上記したと同様の作用効果を奏し得ること勿論である。
ただし、図5の反力特性α,β,γが弾性部材12の変形量に対するバネ特性により変化することは言うまでもない。
【0015】
また、図1および図2では能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをピン接合4によりブレーキペダル1に連結したが、この代わりにアクチュエータロッド11aの先端を図3および図4に示すごとく、ブレーキペダル1の押し込み方向に当接させるのみとし、従って、逆方向にはアクチュエータロッド11aの先端とブレーキペダル1との間における係合が行われないように相関させることができる。
【0016】
この場合能動的反力発生手段6は、直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aからの作用力をブレーキペダル1に対し踏み込み方向に作用させ得るだけであるから、当該作用力の増大につれてブレーキペダル反力を低下させることが可能なだけであり、この反力を増大方向に調整することはできない。
しかし、かようにアクチュエータロッド11aの先端をブレーキペダル1の押し込み方向に当接させるのみとする構成によれば、運転者が急激なブレーキ操作を行う場合に、アクチュエータロッド11aがブレーキペダル1に連動しないため、アクチュエータ11のイナーシャに起因した力を運転者が反力として感じることがなく、従って、スムーズな制動操作感のためにイナーシャの少ない応答性の優れたアクチュエータを用いる必要がなく、コスト上有利である。
【0017】
なお、図1および図2では能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aを直接ピン接合4によりブレーキペダル1に連結したが、この代わりにアクチュエータロッド11aの先端を図6および図7に示すごとく、バネなどの弾性部材12を介してピン接合4によりブレーキペダル1に連結することができる。
また、図3および図4に示すように能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをブレーキペダル1に踏み込み方向に当接させるだけの場合においても、アクチュエータロッド11aの先端を図8および図9に示すごとく、バネなどの弾性部材12を介してブレーキペダル1に当接させることができる。
【0018】
かように弾性部材12を介して直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをブレーキペダル1に相関させる場合、運転者が急激なブレーキペダルの解除操作を行う場合であっても、ブレーキペダル1とアクチュエータ11との間のフリクションやアクチュエータ11の低応答によってもブレーキペダルがすばやく常態位置に復帰しないといった問題を解消することができる。
【0019】
図10および図11は、本発明の更に他の実施の形態になる制動操作反力発生装置を示し、本実施の形態においては図10に示すように受動的反力発生手段5を、上記した各実施の形態におけるごときマスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9で液圧式に構成する代わりに、非線形弾性構造体13で構成するが、能動的反力発生手段6は図8および図9に示す実施の形態におけると同様な構成とし、これに荷重計14を付加した点が異なるのみとする。
【0020】
受動的反力発生手段5を構成する非線形弾性構造体13は、ブレーキペダル1に関して能動的反力発生手段6と同じ側に配して車体2に固設した固定筒体13aと、ブレーキペダル1に近い固定筒体13aの端壁から進退するロッド13bと、該ロッド13bの内端に結着したストッパ部材13cと、固定筒体13aの上記端壁および部材13c間に架設したバネなどの弾性部材13dとを具え、この弾性部材13dよりも短い弾性部材13eを設けて構成する。
かくて長い弾性部材13dは、ロッド13bの全ストローク域に亘って収縮し、短い弾性部材13eは、ロッド13bの突出方向ストローク端領域において収縮する。
これがため非線形弾性構造体13は、短い弾性部材13eが収縮されないストローク域のバネ特性を長い弾性部材13dのバネ特性のみで決定され、短い弾性部材13eが収縮されるストローク域のバネ特性を弾性部材13d,13eの合成バネ特性で決定され、非線形バネ特性を呈する。
【0021】
かかる非線形弾性構造体13は、ロッド13bの外端を荷重計15を介してピン接合3によりブレーキペダル1に連結し、ブレーキペダル1の操作中これにロッド13bが連動してストロークするようになす。
従って非線形弾性構造体13は、ブレーキペダル1の操作中、踏み込み終了端近傍以外のストローク域では長い弾性部材13dのバネ特性のみで決まる比較的小さな制動操作反力を提供し、踏み込み終了端近傍のストローク域では弾性部材13d,13eの合成バネ特性で決まる比較的小さな制動操作反力を提供するといった非線形反力特性を提供する。
【0022】
荷重計15は、受動的反力発生手段5が発生する反力を計測し、荷重計14は、この反力を加減するために能動的反力発生手段6が発生する調整反力を計測し、これら計測した反力は、ブレーキペダル1の踏み込みに応動してONするブレーキスイッチ16からの信号、およびブレーキペダル1の枢支軸Oに設置されてブレーキペダル1の踏み込み操作量を検出する回転角度計17からの信号と共に、能動的反力発生手段6からの調整反力の制御に供する。
【0023】
本実施の形態によれば、受動的反力発生手段5を非線形弾性構造体13により構成するため、ブレーキペダル踏み込み量とブレーキ反力との関係をより自由に設定することができ、運転者の嗜好にあったブレーキの反力特性を得ることが可能になる。
なお本実施の形態におけるように受動的反力発生手段5を非線形弾性構造体13で構成する着想は、能動的反力発生手段6が図10のものである場合に限らず、図1〜4、図6,7に示すようなものである場合においても同様に適用可能であること勿論である。
【0024】
ところで能動的反力発生手段6が図10のものである場合におけるアクチュエータロッド11aの先端とブレーキペダル1との当接は、図11に示すような構造に達成することができる。
つまり、ブレーキペダル1の枢支軸Oにリンク部材18を回動自在に支持して設け、該リンク部材18の中間部にヨーク19を介してアクチュエータ11(図10参照)のロッド11a(弾性部材12)を連節し、リンク部材18の遊端にピン20をブレーキペダル1に向け突出するよう植設する。
なおピン20は、ブレーキペダル1の踏み込み方向手前側の面に衝接させ、これにより、アクチュエータロッド11aがアクチュエータ11から進出する時のみブレーキペダル1に踏み込み方向の作用力を与えてブレーキペダル反力を低下させるようになす。
【0025】
なお、前記各実施の形態においては能動的反力発生手段6を直動アクチュエータ11により構成したが、この代わりに能動的反力発生手段6は図12に示すように、回転運動を行う回転アクチュエータ21で構成することができる。
図12では、受動的反力発生手段5を図10と同様に構成するが、能動的反力発生手段6を回転アクチュエータ21により構成し、これをブレーキペダル1の枢支軸Oと平行に、しかしこれからオフセットさせて車体2に固設する。
そして、回転アクチュエータ21の出力軸21aにアーム部材22を固着し、該アーム部材22の遊端と、図11につき前述したごとくブレーキペダル1に相関させたリンク部材18の中間部との間を、弾性部材12および荷重計14を介して連結する。
本実施の形態においても、回転アクチュエータ21の回転力がアーム部材22、荷重計14、弾性部材12、リンク部材18、およびピン20を順次経てブレーキペダル1に至り、前記したと同様な作用効果を達成することができる。
【0026】
本実施の形態よれば、直動アクチュエータ11の場合と比べて、ブレーキペダル周辺の機器配置を簡潔にしたり、制動操作装置の機器配置をより自由に決定することができる。
【0027】
図13は、上記の回転アクチュエータ21をブレーキペダル1の枢支軸Oに同軸配置としたもので、本実施の形態においては、回転アクチュエータ21の出力軸21aと、ブレーキペダル1の基端1aとを、ワンウェイクラッチ23を介して回転係合させ、これにより、回転アクチュエータ出力軸21aからの回転力がブレーキペダル1の踏み込み方向にのみ伝達されるようにする。
かかる回転アクチュエータ21の配置によれば、図12における上記の作用効果、つまり、ブレーキペダル周辺の機器配置を簡潔にしたり、制動操作装置の機器配置をより自由に決定することができるという作用効果が更に顕著になる。
【0028】
図14は能動的反力発生手段6として機能する直動電気アクチュエータ11の車載例を示した側面図であり、図面上左側が車両前方、図面上右側が車両後方になる。図15は図14の車載例の背面図である。図14を用いて説明するに、ブレーキペダル1は上方で車体2に枢支され基端Oをなし、中間部でピン接合3により、プッシュロッド10と連結し、遊端でペダル59を植設する。枢支軸Oに挿通されたコイル形状のリターンスプリング58は、一端をブレーキペダル1の基端側に設けた孔1eに係止し、他の一端を車体9に係止することにより、ブレーキペダル1に常態に復帰するようわずかな付勢力を与える。
【0029】
まず、受動的なブレーキペダル反力の発生について説明する。運転者がペダル59を踏み込むと、ブレーキペダル1が時計方向に回動し、図示せざる受動的反力発生手段5と連結しほぼ水平に渡されたプッシュロッド10が前進する。これより受動的反力発生手段5は運転者の踏み込み量に応じて上記と逆経路でブレーキペダル反力を運転者に与える。
【0030】
次に、前記反力を軽減するための調整反力の発生について説明する。ほぼ水平に設置した直動電気アクチュエータ11は例えばねじ式機構によりほぼ水平に渡されたアクチュエータロッド11aを前進させ、同方向の力を伝達する。
【0031】
アーム部材51は、上方の基端O2で車体2に枢支され、中間部で上記アクチュエータロッド11aの先端とピン接合11bで連結し、下方の遊端でリンク部材52の前端とピン結合51bで連結する。上記アクチュエータロッド11aの前進はアーム部材51を時計方向へ回動させる。これより該アーム部材51は上記リンク部材52を前進させる。
【0032】
ほぼ水平に渡されたリンク部材52の後端はピン接合53bでアーム部材53の遊端に連結する。上記リンク部材52の前進により、アーム部材53は時計方向へ回動する。
【0033】
車両後方からみるとコの字形状のアーム部材53は、上方で分枝してアクチュエータ10をまたぎ、該上端はそれぞれ同軸に車体2に枢支され、基端O3をなす。下方の遊端では弾性部材12の後端とピン接合53cで連結する。上記アーム部材53の回動により、弾性部材12は前進する。
【0034】
ほぼ水平に渡された弾性部材12は、前後方向(図上左右方向)に伸縮可能である。前方には軸力を検出する荷重計14を設置し、前端でピン接合55bを介してアーム部材55の遊端と連結する。上記弾性部材の前進により、アーム部材55は時計方向に回動する。
【0035】
アーム部材55は上端で枢支軸O2と同軸に車体2に枢支され基端をなし、中間部でピン接合55cを介してリンク部材56の前端と連結する。上記アーム部材55の回動により、リンク部材56は前進する。
【0036】
ほぼ水平に渡されたリンク部材56の後端はピン57bを介して、アーム部材57の遊端側に連結する。上記リンク部材56の前進により、アーム部材57は時計方向に回動する。
【0037】
アーム部材57は上端でブレーキペダル1の枢支軸Oと同軸に車体2に枢支され基端となし、遊端にはブレーキペダル1側に突起したピン20を立設する。上記アーム部材57の回動により、ピン20はブレーキペダル1に当接し、ブレーキペダル1に反時計方向の力を与える。
これより上記受動的なブレーキペダル反力は軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示した側面図である。
【図2】図1におけるストロークシュミレータ9を弾性部材12に置き換えたものである。
【図3】図1におけるピン接合4を当接させる構造5に置き換えたものである。
【図4】図2においてピン接合4を当接させる構造に置き換えたものである。
【図5】本発明の制動操作反力発生装置によるブレーキペダル踏み込み量とブレーキペダル反力の関係を表わした反力特性図である。
【図6】図1におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図7】図2におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図8】図3におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図9】図4におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図10】本発明の更に他の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示した側面図である。
【図11】能動的反力発生手段6たる直動電気アクチュエータ11のロッド先端がブレーキペダル1と当接する位置の構造を具体的に示したものであり、車両斜め後方から見下ろした斜視図である。
【図12】図10における直動電気アクチュエータ11を回転アクチュエータ21に置き換えたものである。
【図13】図12における回転アクチュエータ21をブレーキペダル1の枢支軸に同軸配置としたものである。
【図14】能動的反力発生手段6として機能する直動電気アクチュエータ11の車載例を示した側面図である。
【図15】図14に示した車載例の背面図である。
【符号の説明】
1 ブレーキペダル
2 車体
4 ピン接合
5 受動的反力発生手段
6 能動的反力発生手段
7 マスターシリンダ(ポンプ手段)
7a シリンダ本体
7b リザーバ
8 配管
9 ストロークシュミレータ(アキュムレータ手段)
10 プッシュロッド
11 直動電気アクチュエータ
12 弾性部材
13 非線形弾性構造体
14、15 荷重計
16 ブレーキスイッチ
17 回転角度計
20 ピン
21 回転アクチュエータ
51、53、55、57 アーム部材
52、56 リンク部材
58 リターンスプリング
59 ペダル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキペダルなどの制動操作入力部と、ブレーキ液圧源およびホイールシリンダなどの制動力出力部との間が、ブレーキ液圧系などを介して機械的に連繋されず、電子制御系を介して相関されている型式の、所謂電子制御式制動装置に関し、特に、上記制動操作入力部に設けられて制動操作に対し反力を付与する制動反力発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子制御式制動装置にあっては、運転者のブレーキペダル操作に関する物理量を電気信号などに変換し、これに制動力出力部を応動させて生じた制動力により車輪などの回転体を制動する。
かかる電子制御式制動装置においては、運転者のブレーキペダル踏力に対応した反力をブレーキペダルに返す必要があり、さもなくば運転者が通常通りの制動操作感を足から感じ取ることができず制動フィーリングが悪いし、不安である。
そのための制動操作反力発生装置としては従来、例えば特許文献1に記載のようにブレーキペダルに電動アクチュエータとリターンスプリングとを連結したものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−280872号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のような制動操作反力発生装置にあっては、ブレーキペダルが常態位置に復帰する程度にリターンスプリングのばね定数を弱く設定することが常であるため、前記反力のほとんどは電動アクチュエータが受け持つことになる。この結果、
大きな反力を得るためには、それに対応した最大出力を持つ大きい電動アクチュエータを必要とするため、コスト的に不利になる。
また急激なブレーキ操作では、電動アクチュエータのイナーシャに起因した力も反力として運転者に感じ取られるため、スムーズな制動操作感のためにはイナーシャの少ない応答性の優れた電動アクチュエータを必要とし、この点でもコスト上の不利益を招く。
更に、なんらかの原因により電動アクチュエータが作動せず、反力がほとんどゼロになったり、反力が最大になった場合、運転者にとっては制動操作が全く反力のないふわふわしたものになったり極めて重いものになって、制動操作を行いづらいものになる、
といった問題を生ずる。
【0005】
本発明は、複数の反力発生手段を組み合わせて設けることにより、アクチュエータに要求される出力、応答性といった要件を緩和しつつ操作フィーリングの向上を可能にした制動操作反力発生装置を提案することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明による制動操作反力発生装置は、請求項1に記載のごとく、
上記型式の制動装置における制動操作入力部に対し、以下の2個の反力発生手段を設ける。
その1つは、制動操作に応動して受動的に制動操作反力を発生する受動的反力発生手段であり、
他の1つは、アクチュエータの動作により能動的に、制動操作反力を加減するための調整反力を発生する能動的反力発生手段である。
【0007】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、制動操作反力発生装置を受動的反力発生手段と、能動的反力発生手段との2個の反力発生手段で構成するから、
後者の能動的反力発生手段におけるアクチュエータを、従来のように最大出力の大きいアクチュエータとする必要がなくなり、イナーシャの少ない低出力で小型のアクチュエータの選択が可能である。
また、なんらかの原因により前記2個の反力発生手段のうちの一方が作動不良となった場合であっても、残る他方の反力発生手段が機能するため、制動操作反力発生装置の故障時における運転者の不安を緩和することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示す。
図中1は、運転者が制動時に踏み込み操作するブレーキペダルで、電子制御式制動装置の制動操作入力部を構成する。
電子制御式制動装置は、運転者によるブレーキペダル1の踏み込み操作に関する物理量を電気信号に変換し、これに制動力出力部を応動させて車輪などの回転体を制動することができる。
【0009】
ブレーキペダル1は、基端を枢支軸Oにより車体2に枢支し、中間部にピン接合3、4を介して受動的反力発生手段5および能動的反力発生手段6を連結する。
受動的反力発生手段5は、車体2に固設したマスターシリンダ7(ポンプ手段)、およびこれに配管8で流体結合したストロークシュミレータ9(アキュムレータ手段)を主たる構成要素とする。
マスターシリンダ7は、シリンダ本体7a内に図示せざるピストンカップを摺動自在に嵌合して具え、ブレーキペダル1の中間部にピン接合3を介して連結したプッシュロッド10の先端を突き当てる。
ブレーキペダル1の踏み込み時にプッシュロッド10は、上記のピストンカップを押動してリザーバ7bからの作動液をシリンダ本体7a内に封じ込め、これを配管8を経てストロークシュミレータ9に送給する。
【0010】
ストロークシュミレータ9は、配管8からの送給されてくる作動液を受容する室9aを具え、ピストン9bを挟んで作動液受容室9aと反対の側に配したバネ9cによりピストン9bを作動液受容室9aに向け弾支する。
かくてストロークシュミレータ9は、マスターシリンダ7から配管8を経て作動液を供給される時ピストン9bを介してバネ9cを圧縮され、バネ反力分のブレーキペダル反力を制動操作反力としてブレーキペダル1に付与する。
以上により、マスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9で構成された受動的反力発生手段5は、ブレーキペダル1の踏み込みによる制動操作に応動して受動的に上記のブレーキペダル反力(制動操作反力)を発生するよう機能し、この受動的反力発生手段5によるブレーキペダル反力(制動操作反力)は、ブレーキペダル踏み込み量に応じて例えば図5に示すごときものとなる。
【0011】
能動的反力発生手段6は、直線的に作動する直動電気アクチュエータ11で構成し、これをマスターシリンダ7とは反対におけるブレーキペダル1の側に隣接させて車体2に固定する。
該直動電気アクチュエータ11から突出するのアクチュエータロッド11aの先端を、ピン接合4によりブレーキペダル1に連結する。
アクチュエータロッド11aは、運転者がブレーキペダル1を踏み込む場合これに追従して自由にアクチュエータ11から引き出され、運転者がブレーキペダル1を釈放する場合ブレーキペダル1がバネ9cからのリターンスプリング力により戻されるのに追従して自由にアクチュエータ11内に侵入するが、
いずれのストローク位置にある時もアクチュエータ11はアクチュエータロッド11aを介してブレーキペダル1に踏み込み方向若しくはこれと反対方向の作用力を与えることができるものとする。
【0012】
上記の直動電気アクチュエータ11により構成された能動的反力発生手段6は、当該直動電気アクチュエータ11の上記した動作により能動的に、受動的反力発生手段7からブレーキペダル1への反力を加減するための調整反力を発生する用をなす。
つまり、アクチュエータ11がアクチュエータロッド11aにブレーキペダル1の踏み込み方向の作用力を付与する時、この作用力分だけ図5にαで示すブレーキペダル1への反力を最大で例えばβに低下させることができ、この作用力に応じて反力をα,β間の値に調整することができる。
逆にアクチュエータ11がアクチュエータロッド11aにブレーキペダル1の戻し方向の作用力を付与する時、この作用力分だけ図5にαで示すブレーキペダル1への反力を最大で例えばγに低下させることができ、この作用力に応じて反力をα,γ間の値に調整することができる。
【0013】
ところで本実施の形態によれば、制動操作反力発生装置を受動的反力発生手段5と、能動的反力発生手段6との2個の反力発生手段で構成し、これらをブレーキペダル1に連結したから、
後者の能動的反力発生手段6におけるアクチュエータ11を、従来のように最大出力の大きいアクチュエータとする必要がなくなり、イナーシャの少ない低出力で小型のアクチュエータの採用が可能である。
また、なんらかの原因により2個の反力発生手段5,6のうちの一方が作動不良となった場合であっても、残る他方の反力発生手段が機能するため、制動操作反力発生装置の故障時における運転者の不安を緩和することができる。
【0014】
なお、上記実施の形態においては受動的反力発生手段5をマスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9により構成したが、受動的反力発生手段5は図2に示すごとくバネなどの弾性部材12で単純に構成しても上記上記したと同様の作用効果を奏し得ること勿論である。
ただし、図5の反力特性α,β,γが弾性部材12の変形量に対するバネ特性により変化することは言うまでもない。
【0015】
また、図1および図2では能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをピン接合4によりブレーキペダル1に連結したが、この代わりにアクチュエータロッド11aの先端を図3および図4に示すごとく、ブレーキペダル1の押し込み方向に当接させるのみとし、従って、逆方向にはアクチュエータロッド11aの先端とブレーキペダル1との間における係合が行われないように相関させることができる。
【0016】
この場合能動的反力発生手段6は、直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aからの作用力をブレーキペダル1に対し踏み込み方向に作用させ得るだけであるから、当該作用力の増大につれてブレーキペダル反力を低下させることが可能なだけであり、この反力を増大方向に調整することはできない。
しかし、かようにアクチュエータロッド11aの先端をブレーキペダル1の押し込み方向に当接させるのみとする構成によれば、運転者が急激なブレーキ操作を行う場合に、アクチュエータロッド11aがブレーキペダル1に連動しないため、アクチュエータ11のイナーシャに起因した力を運転者が反力として感じることがなく、従って、スムーズな制動操作感のためにイナーシャの少ない応答性の優れたアクチュエータを用いる必要がなく、コスト上有利である。
【0017】
なお、図1および図2では能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aを直接ピン接合4によりブレーキペダル1に連結したが、この代わりにアクチュエータロッド11aの先端を図6および図7に示すごとく、バネなどの弾性部材12を介してピン接合4によりブレーキペダル1に連結することができる。
また、図3および図4に示すように能動的反力発生手段6を成す直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをブレーキペダル1に踏み込み方向に当接させるだけの場合においても、アクチュエータロッド11aの先端を図8および図9に示すごとく、バネなどの弾性部材12を介してブレーキペダル1に当接させることができる。
【0018】
かように弾性部材12を介して直動電気アクチュエータ11のアクチュエータロッド11aをブレーキペダル1に相関させる場合、運転者が急激なブレーキペダルの解除操作を行う場合であっても、ブレーキペダル1とアクチュエータ11との間のフリクションやアクチュエータ11の低応答によってもブレーキペダルがすばやく常態位置に復帰しないといった問題を解消することができる。
【0019】
図10および図11は、本発明の更に他の実施の形態になる制動操作反力発生装置を示し、本実施の形態においては図10に示すように受動的反力発生手段5を、上記した各実施の形態におけるごときマスターシリンダ7およびストロークシュミレータ9で液圧式に構成する代わりに、非線形弾性構造体13で構成するが、能動的反力発生手段6は図8および図9に示す実施の形態におけると同様な構成とし、これに荷重計14を付加した点が異なるのみとする。
【0020】
受動的反力発生手段5を構成する非線形弾性構造体13は、ブレーキペダル1に関して能動的反力発生手段6と同じ側に配して車体2に固設した固定筒体13aと、ブレーキペダル1に近い固定筒体13aの端壁から進退するロッド13bと、該ロッド13bの内端に結着したストッパ部材13cと、固定筒体13aの上記端壁および部材13c間に架設したバネなどの弾性部材13dとを具え、この弾性部材13dよりも短い弾性部材13eを設けて構成する。
かくて長い弾性部材13dは、ロッド13bの全ストローク域に亘って収縮し、短い弾性部材13eは、ロッド13bの突出方向ストローク端領域において収縮する。
これがため非線形弾性構造体13は、短い弾性部材13eが収縮されないストローク域のバネ特性を長い弾性部材13dのバネ特性のみで決定され、短い弾性部材13eが収縮されるストローク域のバネ特性を弾性部材13d,13eの合成バネ特性で決定され、非線形バネ特性を呈する。
【0021】
かかる非線形弾性構造体13は、ロッド13bの外端を荷重計15を介してピン接合3によりブレーキペダル1に連結し、ブレーキペダル1の操作中これにロッド13bが連動してストロークするようになす。
従って非線形弾性構造体13は、ブレーキペダル1の操作中、踏み込み終了端近傍以外のストローク域では長い弾性部材13dのバネ特性のみで決まる比較的小さな制動操作反力を提供し、踏み込み終了端近傍のストローク域では弾性部材13d,13eの合成バネ特性で決まる比較的小さな制動操作反力を提供するといった非線形反力特性を提供する。
【0022】
荷重計15は、受動的反力発生手段5が発生する反力を計測し、荷重計14は、この反力を加減するために能動的反力発生手段6が発生する調整反力を計測し、これら計測した反力は、ブレーキペダル1の踏み込みに応動してONするブレーキスイッチ16からの信号、およびブレーキペダル1の枢支軸Oに設置されてブレーキペダル1の踏み込み操作量を検出する回転角度計17からの信号と共に、能動的反力発生手段6からの調整反力の制御に供する。
【0023】
本実施の形態によれば、受動的反力発生手段5を非線形弾性構造体13により構成するため、ブレーキペダル踏み込み量とブレーキ反力との関係をより自由に設定することができ、運転者の嗜好にあったブレーキの反力特性を得ることが可能になる。
なお本実施の形態におけるように受動的反力発生手段5を非線形弾性構造体13で構成する着想は、能動的反力発生手段6が図10のものである場合に限らず、図1〜4、図6,7に示すようなものである場合においても同様に適用可能であること勿論である。
【0024】
ところで能動的反力発生手段6が図10のものである場合におけるアクチュエータロッド11aの先端とブレーキペダル1との当接は、図11に示すような構造に達成することができる。
つまり、ブレーキペダル1の枢支軸Oにリンク部材18を回動自在に支持して設け、該リンク部材18の中間部にヨーク19を介してアクチュエータ11(図10参照)のロッド11a(弾性部材12)を連節し、リンク部材18の遊端にピン20をブレーキペダル1に向け突出するよう植設する。
なおピン20は、ブレーキペダル1の踏み込み方向手前側の面に衝接させ、これにより、アクチュエータロッド11aがアクチュエータ11から進出する時のみブレーキペダル1に踏み込み方向の作用力を与えてブレーキペダル反力を低下させるようになす。
【0025】
なお、前記各実施の形態においては能動的反力発生手段6を直動アクチュエータ11により構成したが、この代わりに能動的反力発生手段6は図12に示すように、回転運動を行う回転アクチュエータ21で構成することができる。
図12では、受動的反力発生手段5を図10と同様に構成するが、能動的反力発生手段6を回転アクチュエータ21により構成し、これをブレーキペダル1の枢支軸Oと平行に、しかしこれからオフセットさせて車体2に固設する。
そして、回転アクチュエータ21の出力軸21aにアーム部材22を固着し、該アーム部材22の遊端と、図11につき前述したごとくブレーキペダル1に相関させたリンク部材18の中間部との間を、弾性部材12および荷重計14を介して連結する。
本実施の形態においても、回転アクチュエータ21の回転力がアーム部材22、荷重計14、弾性部材12、リンク部材18、およびピン20を順次経てブレーキペダル1に至り、前記したと同様な作用効果を達成することができる。
【0026】
本実施の形態よれば、直動アクチュエータ11の場合と比べて、ブレーキペダル周辺の機器配置を簡潔にしたり、制動操作装置の機器配置をより自由に決定することができる。
【0027】
図13は、上記の回転アクチュエータ21をブレーキペダル1の枢支軸Oに同軸配置としたもので、本実施の形態においては、回転アクチュエータ21の出力軸21aと、ブレーキペダル1の基端1aとを、ワンウェイクラッチ23を介して回転係合させ、これにより、回転アクチュエータ出力軸21aからの回転力がブレーキペダル1の踏み込み方向にのみ伝達されるようにする。
かかる回転アクチュエータ21の配置によれば、図12における上記の作用効果、つまり、ブレーキペダル周辺の機器配置を簡潔にしたり、制動操作装置の機器配置をより自由に決定することができるという作用効果が更に顕著になる。
【0028】
図14は能動的反力発生手段6として機能する直動電気アクチュエータ11の車載例を示した側面図であり、図面上左側が車両前方、図面上右側が車両後方になる。図15は図14の車載例の背面図である。図14を用いて説明するに、ブレーキペダル1は上方で車体2に枢支され基端Oをなし、中間部でピン接合3により、プッシュロッド10と連結し、遊端でペダル59を植設する。枢支軸Oに挿通されたコイル形状のリターンスプリング58は、一端をブレーキペダル1の基端側に設けた孔1eに係止し、他の一端を車体9に係止することにより、ブレーキペダル1に常態に復帰するようわずかな付勢力を与える。
【0029】
まず、受動的なブレーキペダル反力の発生について説明する。運転者がペダル59を踏み込むと、ブレーキペダル1が時計方向に回動し、図示せざる受動的反力発生手段5と連結しほぼ水平に渡されたプッシュロッド10が前進する。これより受動的反力発生手段5は運転者の踏み込み量に応じて上記と逆経路でブレーキペダル反力を運転者に与える。
【0030】
次に、前記反力を軽減するための調整反力の発生について説明する。ほぼ水平に設置した直動電気アクチュエータ11は例えばねじ式機構によりほぼ水平に渡されたアクチュエータロッド11aを前進させ、同方向の力を伝達する。
【0031】
アーム部材51は、上方の基端O2で車体2に枢支され、中間部で上記アクチュエータロッド11aの先端とピン接合11bで連結し、下方の遊端でリンク部材52の前端とピン結合51bで連結する。上記アクチュエータロッド11aの前進はアーム部材51を時計方向へ回動させる。これより該アーム部材51は上記リンク部材52を前進させる。
【0032】
ほぼ水平に渡されたリンク部材52の後端はピン接合53bでアーム部材53の遊端に連結する。上記リンク部材52の前進により、アーム部材53は時計方向へ回動する。
【0033】
車両後方からみるとコの字形状のアーム部材53は、上方で分枝してアクチュエータ10をまたぎ、該上端はそれぞれ同軸に車体2に枢支され、基端O3をなす。下方の遊端では弾性部材12の後端とピン接合53cで連結する。上記アーム部材53の回動により、弾性部材12は前進する。
【0034】
ほぼ水平に渡された弾性部材12は、前後方向(図上左右方向)に伸縮可能である。前方には軸力を検出する荷重計14を設置し、前端でピン接合55bを介してアーム部材55の遊端と連結する。上記弾性部材の前進により、アーム部材55は時計方向に回動する。
【0035】
アーム部材55は上端で枢支軸O2と同軸に車体2に枢支され基端をなし、中間部でピン接合55cを介してリンク部材56の前端と連結する。上記アーム部材55の回動により、リンク部材56は前進する。
【0036】
ほぼ水平に渡されたリンク部材56の後端はピン57bを介して、アーム部材57の遊端側に連結する。上記リンク部材56の前進により、アーム部材57は時計方向に回動する。
【0037】
アーム部材57は上端でブレーキペダル1の枢支軸Oと同軸に車体2に枢支され基端となし、遊端にはブレーキペダル1側に突起したピン20を立設する。上記アーム部材57の回動により、ピン20はブレーキペダル1に当接し、ブレーキペダル1に反時計方向の力を与える。
これより上記受動的なブレーキペダル反力は軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示した側面図である。
【図2】図1におけるストロークシュミレータ9を弾性部材12に置き換えたものである。
【図3】図1におけるピン接合4を当接させる構造5に置き換えたものである。
【図4】図2においてピン接合4を当接させる構造に置き換えたものである。
【図5】本発明の制動操作反力発生装置によるブレーキペダル踏み込み量とブレーキペダル反力の関係を表わした反力特性図である。
【図6】図1におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図7】図2におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図8】図3におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図9】図4におけるアクチュエータロッド11a上に弾性部材12を直列的に付加したものである。
【図10】本発明の更に他の実施の形態になる制動操作反力発生装置を線図的に示した側面図である。
【図11】能動的反力発生手段6たる直動電気アクチュエータ11のロッド先端がブレーキペダル1と当接する位置の構造を具体的に示したものであり、車両斜め後方から見下ろした斜視図である。
【図12】図10における直動電気アクチュエータ11を回転アクチュエータ21に置き換えたものである。
【図13】図12における回転アクチュエータ21をブレーキペダル1の枢支軸に同軸配置としたものである。
【図14】能動的反力発生手段6として機能する直動電気アクチュエータ11の車載例を示した側面図である。
【図15】図14に示した車載例の背面図である。
【符号の説明】
1 ブレーキペダル
2 車体
4 ピン接合
5 受動的反力発生手段
6 能動的反力発生手段
7 マスターシリンダ(ポンプ手段)
7a シリンダ本体
7b リザーバ
8 配管
9 ストロークシュミレータ(アキュムレータ手段)
10 プッシュロッド
11 直動電気アクチュエータ
12 弾性部材
13 非線形弾性構造体
14、15 荷重計
16 ブレーキスイッチ
17 回転角度計
20 ピン
21 回転アクチュエータ
51、53、55、57 アーム部材
52、56 リンク部材
58 リターンスプリング
59 ペダル
Claims (9)
- 制動操作入力部と、制動力を発生する制動力出力部とが、機械的制御系に代え電子制御系を介して相関された制動装置の前記制動操作入力部に設けられ、制動操作に対して反力を付与する制動操作反力発生装置において、
前記制動操作に応動して受動的に前記反力を発生する受動的反力発生手段と、
アクチュエータの動作により能動的に、前記反力を加減するための調整反力を発生する能動的反力発生手段とを、
前記制動操作入力部に対し設けたことを特徴とする制動操作反力発生装置。 - 請求項1に記載の制動操作反力発生装置において、
前記能動的反力発生手段を前記制動操作入力部に対し、反力の軽減のみが可能となるよう関連させたことを特徴とする制動操作反力発生装置。 - 請求項2に記載の制動操作反力発生装置において、前記能動的反力発生手段を前記制動操作入力部に対し反力軽減方向に当接させたことを特徴とする制動操作反力発生装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制動操作装置において、前記能動的反力発生手段と、前記制動操作入力部との間に弾性部材を設けたことを特徴とする制動操作反力発生装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制動操作反力発生装置において、前記受動的反力発生手段は、運転者が前記制動操作入力部へ入力する制動操作量に応じた作動液を吐出するポンプ手段と、該ポンプ手段からの作動液の流入に応じた反力を生成するアキュムレータ手段とで構成することを特徴とする制動操作装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制動操作反力発生装置において、前記受動的的反力発生手段を弾性部材で構成したことを特徴とする制動操作反力発生装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制動操作反力発生装置において、前記受動的反力発生手段を、前記制動操作入力部の踏み込みストローク全域で収縮する弾性部材および踏み込みストローク一部域で収縮される弾性部材から構成したことを特徴とする制動操作反力発生装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の制動操作反力発生装置において、前記能動的反力発生手段のアクチュエータが直線運動を行う直動アクチュエータであることを特徴とする制動操作反力発生装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の制動操作反力発生装置において、前記能動的反力発生手段が回転運動を行う回転アクチュエータであることを特徴とする制動操作反力発生装置。
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