JP2006264632A - ブレーキ操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作ストロークの増加に応じて剛性感が高まる良好な操作フィーリングが得られる安価なブレーキ操作入力装置を提供する。
【解決手段】ブレーキ操作部材２と、そのブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークをブレーキ操作部材２に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置１に、ブレーキ操作部材２の回転の支点位置を変化させる支点位置調整機構８を設けた。その支点位置調整機構８は、例えば、各々が回転の支点３ａ、４ａ、５ａを有する複数のリンク３、４、５にストロークシミュレータ６_−１〜６_−３からそれぞれ反力を加え、リンク３、４、５の作動が順々に起こるようにしたものを用いる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、その電気信号に基づいて液圧アクチュエータや電動アクチュエータを制御して制動力を発生させる、所謂バイワイヤー方式の車両用ブレーキシステムに採用するのに適したブレーキ操作入力装置に関する。

バイワイヤー方式のブレーキシステムにおいて、運転者がブレーキペダルの踏み応えにもの足りなさを感じないようにするために、下記特許文献１は、バネ定数の異なる２種類のコイルスプリング（円錐型スプリングと円筒型スプリング）を組み合わせたブレーキ操作入力装置を備えるブレーキ制御装置を提案している。また、下記特許文献２は、フエールセーフ対応のためのマスタシリンダを含ませ、通常時は第１の回転軸を支点にしたレバー回転によりストロークシミュレータを作動させてブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、緊急時には、レバーの回転支点を第２の回転軸に切り替えることによりストロークシミュレータの作動を止めてマスタシリンダを作動させるブレーキ操作入力装置を提案している。

特許文献１が開示しているブレーキ制御装置のブレーキ操作入力装置は、ブレーキペダルのストロークが設定値未満のときには円錐型スプリングのバネ力のみが反力としてブレーキペダルに作用し、一方、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには２つのスプリングのバネ力が加算されてブレーキペダルに反力として作用するように構成しており、ブレーキ操作の初期には操作力の変化に対して操作ストロークが大きく変化する所謂ストローク感のある操作フィーリングが得られ、また、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには操作力の変化に対して操作ストロークの変化が小さい所謂剛性感のある操作フィーリングが得られるようになっている。そのような操作フィーリングが良好な操作フィーリングと言われる。

しかしながら、特許文献１の上記の構造で、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときに好ましいとされる剛性感のある操作フィーリングが得られるようにするためには、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えた後に圧縮される円筒型スプリングを、バネ定数の大きなものにする必要があり、そのようなスプリングは一般的に線径が太くて高価であるため、ブレーキ操作入力装置のコストを上昇させる。

また、そのブレーキ操作入力装置は、操作フィーリングがスプリングの特性のみで決定されるため、操作ストロークの増加に応じて剛性感の高まる良好な操作フィーリングを得るのが困難である。

一方、特許文献２が開示しているブレーキ操作入力装置は、ストロークシミュレータが
一つのスプリングで構成され、通常作動時のブレーキ操作に対する反力が、レバーの回転支点となる第１の回転軸の位置と前記ストロークシミュレータのスプリングの力によって決定されるため、Ｆ−Ｓ特性（ブレーキ操作力の変化に対する操作ストロークの変化）が
一定したものになり、ストローク比での剛性を変化させることができないと言う欠点がある。
特開平０９−２５４７７８号公報 特開平０９−１１８２０８号公報

この発明は、上記の不具合をなくした良好な操作フィーリングが得られる安価なブレーキ操作入力装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、この発明においては、ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動してストロークするブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材の連結点に連結されて前記ブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを前記ブレーキ操作部材に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置において、前記ブレーキ操作部材のストロークに応じて前記支点の位置を変化させて前記支点から前記連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比を変化させる支点位置調整機構を設けた。

この発明のブレーキ操作入力装置の好ましい態様を以下に列挙する。
（１）前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点から前記連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比、Ｌ２／Ｌ１が小さくなる方向に前記支点の位置を変化させるようにしたもの。
（２）前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点を前記入力点に近づく方向に変位させるもの。
（３）各々が回転運動の支点を持つ複数のブレーキ操作部材を順々に接続し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記ブレーキ操作部材がストッパに規制される位置まで回転し、そのブレーキ操作部材の回転が前記入力点から前記支点までの距離が大きい側のブレーキ操作部材から順に起こって前記支点の位置が前記入力点に近づく方向に段階的に変化するように構成したもの。
（４）前記複数のブレーキ操作部材のそれぞれが、それぞれのブレーキ操作部材の連結点に連結されるストロークシミュレータを有し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じてストロークシミュレータの作動数が増加し、かつ、前記支点が前記入力点に近づいてブレーキ操作に対する反力が段階的に増加するようにしたもの。
（５）前記支点位置調整機構に電気的に制御される駆動源を含ませ、前記支点を前記駆動源で移動させて前記距離Ｌ１と前記距離Ｌ２の比、Ｌ２／Ｌ１を電気的に制御するようにしたもの。

この発明では、ブレーキ操作部材の回転運動の支点の位置を変化させ、その変化による前記支点から前記連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比の変化を利用してブレーキ操作力とブレーキ操作ストロークの比を変化させる。従って、バネ定数の大きい高価なスプリングを必要とせず、コストを削減した安価なブレーキ操作入力装置を実現して提供することができる。

また、支点位置の変化によって操作フィーリングが変化するので、ブレーキ操作の初期にはストローク感があり、一方、ブレーキ操作ストロークが所定ストロークを超えたときには剛性感のある良好な操作フィーリングを得ることもできる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図８に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のブレーキ操作入力装置１を示している。この第１実施形態のブレーキ操作入力装置１は、複数（図は３個）のリンク３、４、５（リンク５はブレーキペダル）を連結して構成されるブレーキ操作部材２と、各リンクに付属させた３個のストロークシミュレータ６_−１、６_−２、６_−３と、各リンクの回転量を規制する３個のストッパ７_−１、７_−２、７_−３と、この発明を特徴づける支点位置調整機構８とで構成されている。

ブレーキ操作部材２を構成するリンク３〜５は、それぞれが回転運動の支点３ａ、４ａ、５ａを有する。リンク３の回転の支点３ａは固定部に取り付けられている。また、リンク４の回転の支点４ａは、リンク３に対するリンク４の連結ピンによって形成され、同様に、リンク５の回転の支点５ａは、リンク４に対するリンク５の連結ピンによって形成されている。さらに、リンク５に入力点（踏み板）５ｂが設けられている。

ストロークシミュレータ６_−１、６_−２、６_−３は、いずれもコイルスプリングで構成されている。これらのストロークシミュレータは、６_−１が固定部とリンク３との間に、６_−２がリンク３とリンク４との間に、６_−３がリンク４とリンク５との間にそれぞれ配置されている。また、各ストロークシミュレータ６_−１〜６_−３のスプリングの力は、ブレーキ操作によるリンク回転がリンク３、リンク４、リンク５の順に起こるように設定されている。なお、リンクの回転順位は、支点３ａ、４ａ、５ａから各リンクに対するストロークシミュレータ連結点Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３までの距離Ｌ１（図３参照。実施例はブレーキ操作に応じてその距離Ｌ１が変化する）と、入力点５ｂから各リンクの支点３ａ、４ａ、５ａまでの距離Ｌ２と、ストロークシミュレータ６_−１〜６_−３のバネ力とによって決まるので、ストロークシミュレータ６_−１〜６_−３は、バネ定数の同じスプリングであってもよい（ただし、同じであることは必須ではない）。

リンク３の回転を止めるストッパ７_−１は固定部に、リンク４の回転を止めるストッパ７_−２はリンク３に、リンク５の回転を止めるストッパ７_−３はリンク４にそれぞれ設けられている。支点位置調整機構８は、以上の要素を組み合わせて構成される。

このように構成した第１実施形態のブレーキ操作入力装置１は、入力点５ｂに操作力（踏力）が加えられると、先ずリンク３が、図２（ａ）の位置から第１の所定のストロークになるまで、即ち、ストッパ７_−１に当たる図２（ｂ)の位置までストロークシミュレータ６_−１から反力を受けながら支点３ａを中心に回転する。

次に、ブレーキ操作部材２の操作ストロークが第１の所定のストロークを超えると、回転の支点が４ａの位置に移り、リンク４がストロークシミュレータ６_−２から反力を受けながら回転する（図２（ｃ)参照）。このリンク４は、操作ストロークが第２の所定のストロークに達した位置でストッパ７_−２に当たってそれ以上の回転が阻止され、そのために、今度は回転の支点が５ａの位置に移ってリンク５がストロークシミュレータ６_−３から反力を受けながら回転する（図２（ｄ)参照）。

このように、ブレーキ操作部材２のストロークの増加に応じて支点位置が変化し、支点からストロークシミュレータ連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１が小さくなって踏力の倍力比が低下する。そのために、ストロークシミュレータのスプリングのバネ定数を大きくせずにストロークの増加に応じて徐々に剛性感が高まる良好な操作フィーリングを得ることができる。支点と入力点の位置関係の変化とストロークシミュレータの反力によって定まるＦ−Ｓ特性を図６に示す。

また、バネ定数の大きな高価なスプリングを使う必要がないので、ブレーキ操作入力装置のコスト低減も可能になる。

図４は、第２実施形態のブレーキ操作入力装置１１を示している。この第２実施形態のブレーキ操作入力装置１１は、ブレーキ操作部材１２を構成するリンク１３、１４、１５の回転の支点１３ａ、１４ａ、１５ａを、各リンクの長手途中に設けて各リンクに付属させるストロークシミュレータ１６_−１、１６_−２、１６_−３を支点１３ａ〜１５ａよりも入力点１５ｂから遠く離れた位置に配置している。支点１３ａは固定部に取り付けられている。また、支点１４ａ、１５ａはリンク相互の連結ピンで構成しており、これらの構成は、第１実施形態のブレーキ操作入力装置１と基本的に同一と考えてよい。

各リンクの回転量を規制するストッパ１７_−１、１７_−２、１７_−３は、リンク１３、１４、１５にそれぞれ取り付けられているが、ストッパ１７_−１を固定部に、ストッパ１７_−２をリンク１３に、ストッパ１７_−３をリンク１４にそれぞれ設けてもよい。このように、リンクの連結状況やストロークシミュレータの配置は適宜に変更することができ、搭載スペースに対して自由な設計が可能である。リンクの支点位置、ストロークシミュレータの連結点などが違っても、上記の要素を組み合わせて構成される支点位置調整機構１８の作動状況は第１実施形態と大差のないものになる（図５参照）。また、Ｆ−Ｓ特性も第１実施形態と同じく図６に示すものになり、ストロークの増加に対して剛性感が増す良好な操作フィーリングを得ることができる。

図７は、第３実施形態のブレーキ操作入力装置である。この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、ブレーキ操作部材（図のそれはブレーキペダル）２２と、１組のストロークシミュレータ２３と、支点位置調整機構２４と、電子制御装置２５（ＥＣＵ）と、ブレーキ操作部材２２のストロークを検出するストロークセンサ２６と、ブレーキ操作部材２２に加えられた操作力を検出する踏力センサ２７と、支点位置の切り替え信号を電子制御装置２５に入力する切り替えスイッチ２８とで構成されている。

ストロークシミュレータ２３は、円筒状の第１バネ座２３ａと、その第１バネ座２３ａ内にスライド自在に挿入した第２バネ座２３ｂと、第１バネ座２３ａと第２バネ座２３ｂとの間に配置したコイルスプリング２３ｃと、第２バネ座２３ｂと一体の連結ロッド２３ｄと、第２バネ座２３ｂを第１バネ座２３ａの筒内に保持するストッパ２３ｅとで構成されている。なお、このストロークシミュレータ２３の第１バネ座２３ａはピン２９で固定部に連結され、連結ロッド２３ｄはピン３０でブレーキ操作部材２２に連結される。

支点位置調整機２４は、ブレーキ操作部材２２にスライド自在に取り付けた可動部材２４ａと、動力源のモータ２４ｂと、このモータ２４ｂからの駆動力を可動部材２４ａに伝える動力伝達要素（図のそれはラック・ピニオン）２４ｃとで構成されている。ブレーキ操作部材２２の回転の支点２２ａは、可動部材２４ａに設けられており、可動部材２４ａが移動することでその支点２２ａの位置が変化する。そのために、支点２２ａからブレーキ操作部材２２に対するストロークシミュレータ２３の連結点までの距離Ｌ１と支点２２ａからブレーキ操作部材２２の入力点２２ｂまでの距離Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が変化し、踏力の倍力比が変わる。

この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、ブレーキ操作部材２２のストロークが所定ストロークを超えたときに、モータ２４ｂを駆動して（Ｌ２／Ｌ１）の比が小さくなる方向（支点２２ａが入力点２２ｂに近づく方向）に支点２２ａの位置を制御することにより、図８のＦ−Ｓ特性を得ることができる。また、運転者の好みに応じてＦ−Ｓ特性を切り替えることもできる。切り替えスイッチ２８を操作して支点２２ａの位置を変化させ、図８に一点鎖線で示すようなストロークの長い特性にすることができる。また、ブレーキ操作部材２２の操作速度が速い、所謂急ブレーキがかけられたときには、図８に２点鎖線で示すストロークの短い特性とすることにより、短いストロークで高い制動力を発生させることができる。

なお、急ブレーキがかけられたことはストロークセンサ２６からの信号に基づいて電子制御装置２５が判断し、ここからモータ２４ｂに指令を流してＦ−Ｓ特性をストロークの短い特性に切り替える。また、このときの制動力は、踏力センサ２７の出力に応じて制御すればよく、その制御も電子制御装置２５からの指令によって行う。このように、ブレーキ操作部材の回転の支点位置を電気的に制御して変化させる装置も、高価なスプリングを使わない安価な構成で運転者の好みや制動の状況に応じた良好な操作フィーリングを得ることができる。

なお、ストロークシミュレータは、ブレーキ操作部材に対して機械的に反力を加えられるものであればよく、コイルスプリング以外のスプリングやスプリング以外のゴムなどの弾性体などであっても差し支えない。また、モータによる支点位置の制御は、複数のリンクで構成される可変リンクペダルなどのブレーキ操作入力装置にも採用できる。

第１実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す側面図 第１実施形態のブレーキ操作入力装置の動作状況を示す図 ブレーキ操作部材の回転の支点からストロークシミュレータ連結点までの距離Ｌ１と前記支点からブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比の説明図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す側面図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置の動作状況を示す図 第１実施形態と第２実施形態のブレーキ操作入力装置のＦ−Ｓ特性を示す図 第３実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す部分破断側面図 第３実施形態のブレーキ操作入力装置のＦ−Ｓ特性を示す図

符号の説明

１、１１、２１ ブレーキ操作入力装置
２、１２、２２ ブレーキ操作部材
３〜５、１３〜１５ リンク
３ａ〜５ａ、１３ａ〜１５ａ、２２ａ 支点
５ｂ、１５ｂ、２２ｂ 入力点
６_−１〜６_−３、１６_−１〜１６_−３、２３ ストロークシミュレータ
２３ａ 第１バネ座
２３ｂ 第２バネ座
２３ｃ コイルスプリング
２３ｄ 連結ロッド
２３ｅ ストッパ
７_−１〜７_−３、１７_−１〜１７_−３ ストッパ
８、１８、２４ 支点位置調整機構
２４ａ 可動部材
２４ｂ モータ
２４ｃ 動力伝達要素
２５ 電子制御装置
２６ ストロークセンサ
２７ 踏力センサ
２８ 切り替えスイッチ
２９、３０ ピン
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３ 連結点

Claims (6)

1. ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動してストロークするブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材の連結点に連結されて前記ブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを前記ブレーキ操作部材に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置において、前記ブレーキ操作部材のストロークに応じて前記支点の位置を変化させて前記支点から前記連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比を変化させる支点位置調整機構を設けたことを特徴とするブレーキ操作入力装置。
2. 前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点から前記連結点までの距離Ｌ１と前記支点から前記ブレーキ操作部材の入力点までの距離Ｌ２の比、Ｌ２／Ｌ１が小さくなる方向に前記支点の位置を変化させることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。
3. 前記支点位置調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点を前記入力点に近づく方向に変位させることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ操作入力装置。
4. 各々が回転運動の支点を持つ複数のブレーキ操作部材を順々に接続し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記ブレーキ操作部材がストッパに規制される位置まで回転し、そのブレーキ操作部材の回転が前記入力点から前記支点までの距離が大きい側
   のブレーキ操作部材から順に起こって前記支点の位置が前記入力点に近づく方向に段階的に変化するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のブレーキ操作入力装置。
5. 前記複数のブレーキ操作部材のそれぞれが、それぞれのブレーキ操作部材の連結点に連結されるストロークシミュレータを有し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じてストロークシミュレータの作動数が増加し、かつ、前記支点が前記入力点に近づいてブレーキ操作に対する反力が段階的に増加するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のブレーキ操作入力装置。
6. 前記支点位置調整機構に電気的に制御される駆動源を含ませ、前記支点を前記駆動源で移動させて前記距離Ｌ１と前記距離Ｌ２の比、Ｌ２／Ｌ１を電気的に制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のブレーキ操作入力装置。

Images