JP2006117117A - 車両用制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェールセーフ時のブレーキ操作力の損失を低減する。
【解決手段】ブレーキペダル１とマスターシリンダ２との間に介装するストロークシミュレータ１０を、マスターシリンダ２に連結されたシリンダ１１と、ブレーキペダル１に連結されシリンダ１１内をブレーキペダル側及びマスターシリンダ側に区画すると共にこのシリンダ１１内を進退可能なピストン１２と、シリンダ１１内に充填され磁力が作用したときに粘度が増加する磁性流体１３と、シリンダ１１のブレーキペダル側及びマスターシリンダ側の区画を連通した連通孔１５と、ブレーキバイワイヤを中止してマスターシリンダ２からの液圧によってホイールシリンダ３ＦＬ〜３ＲＲで制動力を発生させるときに磁性流体１３に磁力を作用させる電磁石１６と、で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者のブレーキ操作に対して適度な反力やストロークを発生するストロークシミュレータを備えた車両用制動制御装置に関するものである。

一般に、油圧回路を用いたブレーキバイワイヤは、通常時には、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を遮断した状態でブレーキ操作に応じた液圧をポンプ等によってホイールシリンダへ伝達し、フェールセーフ時には、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を開放し、ブレーキ操作に応じた液圧をマスターシリンダからホイールシリンダへ伝達するように構成されている。

このようなブレーキバイワイヤでは、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を遮断した通常時に、運転者のブレーキ操作に対して適度なペダル反力やペダルストロークを発生するために、ブレーキペダルとマスターシリンダとの間に、ストロークシミュレータとしてスプリングを介装したものがある。但し、このスプリングは、マスターシリンダからホイールシリンダへの液圧経路を開放したフェールセーフ時に、ブレーキ操作に応じた液圧をマスターシリンダからホイールシリンダへ供給するために、マスターシリンダのリターンスプリングよりも高いバネ定数に設定されている（特許文献１参照）。
特開平１１−１５７４３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例のように、ストロークシミュレータとして設けたスプリングのバネ定数を、マスターシリンダのリターンスプリングよりも高い値に設定したとしても、フェールセーフ時に運転者によって強いブレーキ操作がなされると、ストロークシミュレータとしてのスプリングが圧縮され、その分のペダル踏力が損失となってしまうので、十分な制動力を発生させることができないという問題がある。
そこで、本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、運転者のブレーキ操作に対して適度な反力やストロークを発生するストロークシミュレータを設ける場合、フェールセーフ時のブレーキ操作力の損失を低減できる車両用制動制御装置を提供することを課題にしている。

上記の課題を解決するために、本発明に係る車両用制動制御装置は、運転者によって操作されるブレーキ操作子と、ブレーキ操作子を介して入力される運転者のブレーキ操作力を流体圧に変換するマスターシリンダと、マスターシリンダからの流体圧によって制動力を発生可能なホイールシリンダと、ブレーキ操作子とマスターシリンダとの間に介装され、運転者のブレーキ操作に対して反力及びストロークを発生可能なストロークシミュレータとを備え、所定の条件を満たしたときにマスターシリンダからの流体圧によってホイールシリンダで制動力を発生させるものであり、
ストロークシミュレータを、ブレーキ操作子及びマスターシリンダの何れか一方に連結されたシリンダと、ブレーキ操作子及びマスターシリンダの他方に連結され、シリンダ内をブレーキ操作子側及びマスターシリンダ側に区画すると共に、このシリンダ内を進退可能なピストンと、シリンダ内に充填され磁力が作用したときに粘度が増加する磁性流体と、シリンダのブレーキ操作子側及びマスターシリンダ側の区画を連通した連通路と、所定の条件が満たされマスターシリンダからの流体圧によってホイールシリンダで制動力を発生させるときに、磁性流体に磁力を作用させる磁力作用手段と、で構成することを特徴としている。

ここで、ブレーキ操作子が操作されると、ストロークシミュレータには圧縮荷重が作用するので、シリンダ内のブレーキ操作子側の区画が拡大（又は縮小）しようとするのに対してマスターシリンダ側の区画が縮小（又は拡大）しようとする。したがって、磁性流体がシリンダ内の縮小しようとする区画から拡大しようとする区画へと連通路を介して流動するときに、ストロークシミュレータが圧縮されてストロークを発生し、またこのときの磁性粒体の流動抵抗によって反力が発生する。

本発明に係る車両用制動制御装置によれば、マスターシリンダからの流体圧によってホイールシリンダで制動力を発生させるときに、磁性流体に磁力を作用させて粘度を増加させることで、ブレーキ操作子が操作されるときの磁性流体の流動を抑制し、ストロークシミュレータの圧縮（ストローク）を抑制することができる。したがって、ブレーキ操作子を介して入力される運転者のブレーキ操作力をマスターシリンダへ伝達するときに、ブレーキ操作力の損失を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す概略構成図である。ブレーキペダル１（ブレーキ操作子）に入力される運転者のペダル踏力を液圧に変換するマスターシリンダ２は、プライマリ側がリア左右のホイールシリンダ３ＲＬ・３ＲＲに連通され、セカンダリ側がフロント左右のホイールシリンダ３ＦＬ・３ＦＲに連通されている。ここでは、ブレーキ系統を前後輪で分割する前後スプリット方式を採用しているが、勿論、前左と後右そして前右と後左で分割するダイアゴナルスプリット方式を採用してもよい。

各ホイールシリンダ３ＦＬ〜３ＲＲは、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧して制動力を発生させるディスクブレーキや、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧して制動力を発生させるドラムブレーキに内蔵されている。
プライマリ側の液圧系統では、マスターシリンダ２及びホイールシリンダ３ＲＬ・３ＲＲ間の流路を閉鎖可能なゲートバルブ４ｒと、ゲートバルブ４Ｆ及びホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）間の流路を閉鎖可能なインレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）と、インレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）及びホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）間とマスターシリンダ２のリザーバタンク２ａとを連通した流路を開放可能なアウトレットバルブ６ＲＬ（６ＲＲ）と、アウトレットバルブ６ＲＬ・６ＲＲ及びリザーバタンク２ａ間に吸入側を連通し、且つゲートバルブ４ｒ及びインレットバルブ５ＲＬ・５ＲＲ間に吐出側を連通したポンプ７ｒと、を備えている。

ここで、ゲートバルブ４ｒ、インレットバルブ５ＲＬ・５ＲＲ、及びアウトレットバルブ６ＲＬ・６ＲＲは、夫々、２ポート２ポジション切換、スプリングオフセット式の電磁操作弁であって、ゲートバルブ４ｒ及びインレットバルブ５ＲＬ・５ＲＲは、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ６ＲＬ・５ＲＲは、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成されている。なお、各バルブは、流路の開閉を行うことができればよいので、ゲートバルブ４ｒ及びインレットバルブ５ＲＬ・５ＲＲが、励磁したオフセット位置で流路を開放し、アウトレットバルブ６ＲＬ・６ＲＲが、励磁したオフセット位置で流路を閉鎖するようにしてもよい。

また、ポンプ７ｒは、負荷圧力に係りなく略一定の吐出量を確保できる歯車ポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等、容積型のポンプで構成されている。
以上の構成により、インレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）、及びアウトレットバルブ６ＲＬ（６ＲＲ）を非励磁のノーマル位置にしたまま、ゲートバルブ４ｒを励磁して閉鎖すると共に、ポンプ７ｒを駆動することで、リザーバタンク２ａのブレーキ液を吸入し、その吐出圧によって、ホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）の液圧を増圧することができる。

また、アウトレットバルブ６ＲＬ（６ＲＲ）を非励磁のノーマル位置にしたまま、ゲートバルブ４ｒ及びインレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）を励磁して夫々を閉鎖することで、ホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）からリザーバタンク２ａ及びポンプ７ｒへの各流路を遮断し、ホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）の液圧を保持することができる。
さらに、アウトレットバルブ６ＲＬ（６ＲＲ）を励磁して開放すると共に、ゲートバルブ４ｒ及びインレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）を励磁して夫々を閉鎖することで、ホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）の液圧をリザーバタンク２ａに開放して減圧することができる。

さらに、ゲートバルブ４ｒ、インレットバルブ５ＲＬ（５ＲＲ）、及びアウトレットバルブ６ＲＬ（６ＲＲ）の全てを非励磁のノーマル位置にすることで、マスターシリンダ２からの液圧がホイールシリンダ３ＲＬ（３ＲＲ）に伝達され、通常ブレーキとなる。
なお、セカンダリ側の液圧系統でも、プライマリ側と同様のゲートバルブ４ｆ、インレットバルブ５ＦＬ・５ＦＲ、アウトレットバルブ６ＦＬ・６ＦＲ、及びポンプ７ｆを備えており、各動作に関してもプライマリ側と同様であるため、その詳細説明は省略する。

上記のゲートバルブ４ｆ・４ｒ、インレットバルブ５ＦＬ〜５ＲＲ、アウトレットバルブ６ＦＬ〜６ＲＲ、及びポンプ７ｆ・７ｒは、コントローラ８によって駆動制御され、通常時には、ゲートバルブ４ｆ・４ｒを閉鎖し、ストロークセンサ９で検出した運転者のブレーキ操作量に応じて制動力制御（ブレーキバイワイヤ）を行い、またポンプ故障等のフェールセーフ時には、ゲートバルブ４ｆ・４ｒを開放し、マスターシリンダ２からの液圧をホイールシリンダ３ＦＬ〜３ＲＲに伝達して通常ブレーキとする。

ところで、ゲートバルブ４ｆ・４ｒを閉鎖してブレーキバイワイヤを行うときに、運転者のブレーキ操作に対して適度なペダル反力やペダルストロークを発生させるために、ブレーキペダル１とマスターシリンダ２との間には、ストロークシミュレータ１０が介装されている。
このストロークシミュレータ１０は、マスターシリンダ２のプッシュロッド２ｂに連結されたシリンダ１１と、ブレーキペダル１のインプットロッド１ａに連結され、シリンダ１１内をブレーキペダル側とマスターシリンダ側とに区画すると共に、このシンリンダ内進退可能なピストン１２と、を備えている。シリンダ１１には、磁力が作用したときに粘度が増加する磁性流体１３が充填されており、インプットロッド１ａが摺動自在に挿通されている。ピストン１２は、シリンダ１１内のリターンスプリング１４によって反圧縮方向に付勢されている。また、ピストン１２には、ブレーキペダル側とマスターシリンダ側との区画間を連通した連通孔１５（連通路）が形成されている。

したがって、リターンスプリング１４に抗してブレーキペダル１が操作されると、ストロークシミュレータ１０には圧縮荷重が作用するので、シリンダ１１内のブレーキペダル側の区画が拡大しようとするのに対してマスターシリンダ側の区画が縮小しようとする。これに応じて、磁性流体１３がシリンダ１１内の縮小しようとする区画から拡大しようとする区画へと連通孔１５を介して流動するときに、ストロークシミュレータ１０が圧縮されてペダルストロークを発生し、またこのときの磁性粒体１３の流動抵抗とリターンスプリング１４の弾性力とによってペダル反力が発生する。なお、ブレーキ解除時には、リターンスプリング１４の弾性力によって、シリンダ１１内のマスターシリンダ側の区画が拡大しようとするのに対してブレーキペダル側の区画が縮小しようとするので、これに応じて磁性流体１３がシリンダ１１内のブレーキペダル側の区画からマスターシリンダ側の区画へと連通孔１５を介して流動することで、ストロークシミュレータ１０の圧縮が解除される。

一方、フェールセーフによってブレーキバイワイヤを中止し、マスターシリンダ２からの液圧によって制動力を発生させるときに、ストロークシミュレータ１０のストロークを抑制するために、シリンダ１１の外壁面には、シリンダ１１内の磁性流体１３に磁力を作用させられる電磁石１６（磁力作用手段）が取付けられている。この電磁石１６は、例えば鉄心にコイルを巻装して形成されており、図示しない駆動回路を介してコントローラ８によって磁力の発生が制御されている。
したがって、フェールセーフによってマスターシリンダ２からの液圧によって制動力を発生させるときに、電磁石１６によって磁性流体１３に磁力を作用させてその粘度を増加させると、ブレーキペダル１が操作されるときの磁性流体１３の流動が抑制され、ストロークシミュレータ１０の圧縮（ストローク）が抑制される。

次に、上記第１実施形態の動作や作用効果について説明する。
今、通常のブレーキバイワイヤ制御を行っているとする。すなわち、ゲートバルブ４ｆ・４ｒを閉鎖した状態で、インレットバルブ５ＦＬ〜５ＲＲ、アウトレットバルブ６ＦＬ〜６ＲＲ、及びポンプ７ｆ・７ｒを駆動制御し、運転者のブレーキ操作に応じた目標ホイールシリンダ圧に調圧する。このとき、電磁石１６は非励磁とされ磁力を発生していないので磁性流体１３は粘度が低い状態に維持されている。したがって、ゲートバルブ４ｆ・４ｒが閉鎖されていることで、ブレーキペダル１の踏込み時にプッシュロッド２ｂの前進が阻止されるが、ストロークシミュレータ１０で運転者のブレーキ操作に対して適度なペダル反力とペダルストロークを発生することができる。

この状態から、例えばポンプ故障等が発生したときには、フェールセーフによってゲートバルブ４ｆ・４ｒを開放し、マスターシリンダ２の液圧によって制動力を発生させる。このとき、電磁石１６を励磁して磁力を発生させ、磁性流体１３の粘度を増加させることにより、ブレーキペダル１が操作されるときの磁性流体１３の流動を抑制し、ストロークシミュレータ１０の圧縮（ストローク）を抑制することができる。したがって、ブレーキペダル１を介して入力される運転者のペダル踏力をマスターシリンダ２へ伝達するときに、ペダル踏力の損失を低減することができる。

なお、上記の第１実施形態では、シリンダ１１をマスターシリンダ側に連結し、ピストン１２をブレーキペダル側に連結したが、これに限定されるものではなく、シリンダ１１をブレーキペダル側に連結し、ピストン１２をマスターシリンダ側に連結してもよい。
また、上記の第１実施形態では、磁性流体１３がブレーキペダル側とマスターシリンダ側の区画間を流動できるようにピストン１２に連通孔１５を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、シリンダ１１の内周に軸方向の連通溝１７を形成したり、或いはピストン１２の外周に軸方向の連通溝を形成したり、更にはシリンダ１１及びピストン１２の双方の断面形状やサイズを異ならせて連通隙間を形成したりしてもよく、要は、ブレーキペダル側とマスターシリンダ側の区画を連通させることができればよい。

また、上記の第１実施形態では、磁性流体１３に磁力を作用させるために、シリンダ１１の外壁面に電磁石１６を取付けたが、これに限定されるものではない。例えば、マスターシリンダ２のプッシュロッド２ｂを、図３に示すように、磁性ロッド１８で構成すると共に、入力側端部がシリンダ１１内に露出するように形成し、この磁性ロッド１８にコイル１９を巻装して電磁石を構成するようにしてもよく、要は、マスターシリンダ２の液圧によって制動力を発生させるときに、磁性流体１３に磁力を作用させて粘度を増加させることができれば、電磁石の取付け位置やその構成は如何なるものであってもよい。
また、上記の第１実施形態では、液圧を伝達媒体にしたハイドロリックブレーキを採用しているが、これに限定されるものではなく、圧縮空気を伝達媒体にしたエアブレーキを採用してもよい。

さらに、上記の第１実施形態では、流体圧を利用したブレーキバイワイヤを行っているが、これに限定されるものではない。ブレーキバイワイヤに関しては制動力制御を行うことができればよいので、電動アクチュエータを駆動制御することで、ディスクロータをブレーキパッドで挟圧したり、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを押圧したりする電動ブレーキや、回生モータブレーキ等、電子制御可能なエネルギー源を備えていれば、如何なるブレーキでもよい。
また、上記の第１実施形態では、ストロークセンサ９で検出したブレーキ操作量に応じてブレーキバイワイヤを行っているが、これに限定されるものではなく、圧力センサで検出したペダル踏力やマスターシリンダ圧に応じてブレーキバイワイヤを行うようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態を図４、図５に基づいて説明する。
この第２実施形態では、図４に示すように、前述した第１実施形態の連通孔１５の代わりに、シリンダ１１よりも細く且つシリンダ１１の外側を通るバイパス２０（連通路）を形成し、このバイパス２０を通過する磁性流体１３に磁力を作用させるようにしている。
そして、磁性流体１３に磁力を作用させるために、磁性流体１３に磁力を作用させる能動位置、及び磁性流体１３を磁力の作用から開放する非能動位置の間で進退可能な永久磁石２１（磁石）と、永久磁石２１を弾性力によって能動位置まで進退させるコイルスプリング２２（弾性部材）と、コイルスプリング２２の弾性力に抗して永久磁石２１を非能動位置まで後退させるアクチュエータ２３（駆動手段）と、を備えている。

永久磁石２１は、バイパス２０に磁力を作用させる幅広部２１ａと、幅広部２１ａの下端に連結された幅狭部２１ｂと、で構成されている。また、アクチュエータ２３は、永久磁石２１の幅狭部２１ｂ及びコイルスプリング２２を収容するケース体２３ａと、コントローラ８によって駆動制御され、幅狭部２１ｂを吸引可能なソレノイド２３ｂと、で構成されている。

したがって、ソレノイド２３ｂを励磁することにより、その吸引力によって永久磁石２１がコイルスプリング２２の弾性力に抗して引下げられるので、幅広部２１ａがバイパス２０から離間する。また、ソレノイド２３ｂを非励磁の状態にすることによりその吸引力が消失し、永久磁石１がコイルスプリング２２の弾性力によって押上げられるので、幅広部２１ａがバイパス２０に接近する。

また、バイパス２０には、図５に示すように、永久磁石２１の磁力を発する能動面２１ｃと対向する受動面２０ａが形成されており、この受動面２０ａは、能動面２１ｃと略同等の面積を有すると共に、能動面２１ｃとの距離が全面にわたって均一になるように、つまり能動面２１ｃと略平行になるように形成されている。
以上のように、第２実施形態では、磁性流体１３に磁力を作用させる能動位置まで永久磁石２１を前進させるために、コイルスプリング２２の弾性力を利用することで、電源系統に異常が発生したときでも、確実に磁性流体１３の粘度を増加させてストロークシミュレータ１０の圧縮（ストローク）を抑制することができる。

また、バイパス２０を通過する磁性流体１３に磁力を作用させることで、磁性流体１３の流動を効果的に抑制することができる。したがって、使用する永久磁石２１の大型化を抑制することができ、これに伴ってコイルスプリング２２やアクチュエータ２３の大型化も抑制でき、延いてはアクチュエータ２３で消費される電力の増大も抑制することができる。これらは、バイパス２０が細いほど顕著になる。

さらに、永久磁石２１の能動面２１ｃと略平行な受動面２０ａをバイパス２０に形成したことで、永久磁石２１の磁力を効率的に磁性流体１３に作用させることができる。すなわち、円筒状のバイパス２０では、永久磁石２１の能動面２１ｃとの距離を均一にできずに磁力の作用が低下する箇所ができるからである。したがって、これによっても使用する永久磁石２１の大型化を抑制することができる。
その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。
なお、最近では、ごく普通にある小型磁石を近づけるだけでピストン１２が全く動かなくなるほど粘度が増加するマグネライトと呼ばれる磁性流体が存在する。このような磁性流体を用いれば、ブレーキ操作力の損失を防止することができる。

第１実施形態の概略構成図である。 磁性流体が流動可能な流路の一例を示す図である。 磁性流体に磁力を作用させる磁力作用手段の一例を示す図である。 第２実施形態の概略構成図である。 能動面と受動面の拡大図である。

符号の説明

１ ブレーキペダル
２ マスターシリンダ
３ＦＬ〜３ＲＲ ホイールシリンダ
４ｆ・４ｒ ゲートバルブ
５ＦＬ〜５ＲＲ インレットバルブ
６ＦＬ〜６ＲＲ アウトレットバルブ
７ｆ・７ｒ ポンプ
８ コントローラ
９ ストロークセンサ
１０ ストロークシミュレータ
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 磁性流体
１４ リターンスプリング
１５ 連通孔（連通路）
１６ 電磁石（磁力作用手段）
１７ 連通溝（連通路）
１８ 磁性ロッド
１９ コイル
２０ バイパス（連通路）
２０ａ 受動面
２１ 永久磁石
２１ａ 幅広部
２１ｂ 幅狭部
２１ｃ 能動面
２２ コイルスプリング
２３ アクチュエータ（駆動手段）
２３ａ ケース体
２３ｂ ソレノイド

Claims (4)

1. 運転者によって操作されるブレーキ操作子と、該ブレーキ操作子を介して入力される運転者のブレーキ操作力を流体圧に変換するマスターシリンダと、前記マスターシリンダからの流体圧によって制動力を発生可能なホイールシリンダと、前記ブレーキ操作子と前記マスターシリンダとの間に介装され、運転者のブレーキ操作に対して反力及びストロークを発生可能なストロークシミュレータとを備え、所定の条件を満たしたときに前記マスターシリンダからの流体圧によって前記ホイールシリンダで制動力を発生させる車両用制動制御装置において、
   前記ストロークシミュレータは、前記ブレーキ操作子及び前記マスターシリンダの何れか一方に連結されたシリンダと、前記ブレーキ操作子及び前記マスターシリンダの他方に連結され、前記シリンダ内を前記ブレーキ操作子側及び前記マスターシリンダ側に区画すると共に、当該シリンダ内を進退可能なピストンと、前記シリンダ内に充填され磁力が作用したときに粘度が増加する磁性流体と、前記シリンダの前記ブレーキ操作子側及び前記マスターシリンダ側の区画を連通した連通路と、前記所定の条件が満たされ前記マスターシリンダからの流体圧によって前記ホイールシリンダで制動力を発生させるときに、前記磁性流体に磁力を作用させる磁力作用手段と、で構成されることを特徴とする車両用制動制御装置。
2. 前記磁力作用手段は、前記磁性流体に磁力を作用させる能動位置、及び当該磁性流体を磁力の作用から開放する非能動位置の間で進退可能な磁石と、該磁石を弾性力によって前記能動位置まで前進させる弾性部材と、該弾性部材の弾性力に抗して前記磁石を非能動位置まで後退させる駆動手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用制動制御装置。
3. 前記磁力作用手段は、前記連通路を通過する前記磁性流体に磁力を作用させるように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制動制御装置。
4. 前記連通路は、前記磁力作用手段の磁力を発する能動面に対向する受動面を有し、該受動面は、前記能動面との距離が全面にわたって均一になるように形成されることを特徴とする請求項３に記載の車両用制動制御装置。

Images