JP2007022105A

JP2007022105A - 車両用制動装置

Info

Publication number: JP2007022105A
Application number: JP2005202504A
Authority: JP
Inventors: Minoru Iida; 実飯田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】従来の油圧ブレーキシステムをそのまま活用しながら、回生ブレーキと油圧ブレーキとを協調させるようにした車両用制動装置を実現する。
【解決手段】ハイブリッド車両１０には、回生制動力を発生させる回生ブレーキシステム１９と、摩擦制動力を発生させる油圧ブレーキシステム５０とが搭載される。ブレーキペダル５１とマスタシリンダ５２との間にはストローク制御機構６０が組み込まれ、ストローク制御機構６０によって出力ロッド６６のストローク量が制御される。このストローク制御により、摩擦制動力を増減させることができるため、油圧ブレーキに加えて回生ブレーキが作動する状況であっても、油圧ブレーキと回生ブレーキとを協調させることができる。しかも、従来の油圧系統をそのまま利用することができるため、市場に裏付けされた高い信頼性を継承することができるとともに、制動装置の低コスト化を達成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段との双方を備える車両用制動装置に関する。

自動車に搭載される車両用制動装置として、車軸に固定されるディスクロータ等に対して摩擦制動力を作用させるようにした油圧ブレーキがある。この油圧ブレーキは、ブレーキペダルに連動してブレーキ液圧を出力するマスタシリンダを備えており、運転者のペダル操作量に応じた摩擦制動力を得ることが可能となっている(たとえば、特許文献１参照)。

また、駆動源として電動モータを備える電気自動車やハイブリッド車両にあっては、運動エネルギを熱エネルギに変換して放出するようにした油圧ブレーキだけでなく、電動モータを発電駆動させて運動エネルギを電気エネルギに変換して回収するようにした回生ブレーキが設けられている(たとえば、特許文献２参照)。このような回生ブレーキを用いて電気エネルギを回収することにより、電気自動車にあってはエネルギ効率を向上させて航続距離を延ばすことが可能となり、ハイブリッド車両にあってはエネルギ効率を向上させて燃料消費量を抑制することが可能となる。

ところで、回生ブレーキを備える電気自動車やハイブリッド車両にあっては、運転者のペダル操作によって生じる摩擦制動力に加えて、電動モータの発電負荷に応じた回生制動力が発生するため、ブレーキペダルの踏み込み量に比べて大きな制動力が作用することになり、ペダル操作を行う運転者に対して違和感を与えてしまうおそれがある。そこで、ブレーキ液圧を伝達する油圧配管に調圧バルブを組み込むとともに、回生ブレーキの作動状態に応じてブレーキ液圧を低下させるようにした制動装置が提案されている(たとえば、特許文献３参照)。この制動装置によれば、回生ブレーキに応じてブレーキ液圧を低下させることにより、回生ブレーキと油圧ブレーキとを協調させて過大な制動力の発生を抑制することが可能となる。
特開平９−２４０４５５号公報特開平１０−２７１６０５号公報特開平７−２０３６０２号公報

しかしながら、特許文献３に記載された制動装置にあっては、油圧ブレーキの油圧系統に新たな調圧バルブを組み込む構造であるため、油圧系統の複雑化を招くことから低コスト化を達成することが困難であった。さらに、油圧系統の構造を変更することは、フェールセーフ機能を確保するための回路構造を油圧系統に組み込む必要も生じるため、ブレーキシステムの開発コストを大幅に引き上げる要因となっていた。

本発明の目的は、回生制動手段と摩擦制動手段とを協調させるようにした車両用制動装置において、市場信頼性が十分に裏付けされた従来の油圧ブレーキシステムを活用することにより、車両用制動装置の信頼性を向上させるとともに低コスト化を狙うことにある。

本発明の車両用制動装置は、電動モータの発電負荷に応じた回生制動力によって車両を制動する回生制動手段と、ブレーキ液圧に応じた摩擦制動力によって車両を制動する摩擦制動手段とを備える車両用制動装置であって、前記摩擦制動手段は、運転者に操作されるブレーキペダルと、ペダル操作に連動するロッド部材と、前記ロッド部材のストローク量に応じてブレーキ液圧を出力する液圧発生機構とを備え、前記ブレーキペダルと前記ロッド部材との間に、ペダル操作量に対する前記ロッド部材のストローク量を変化させるストローク制御機構を組み込み、前記ストローク制御機構によって前記ロッド部材のストローク量を回生制動力に基づき変化させることにより、総制動力に対する摩擦制動力の分担比を変化させることを特徴とする。

本発明の車両用制動装置は、ペダル反力を変化させる踏力制御機構を前記ブレーキペダルに取り付けることを特徴とする。

本発明の車両用制動装置は、前記ストローク制御機構を用いて前記ロッド部材のストローク量を減少させる際には、前記踏力制御機構を用いてペダル反力を増加させることを特徴とする。

本発明の車両用制動装置は、前記ストローク制御機構は、前記ブレーキペダル側に設けられる第１プレートと、これに対面するとともに前記ロッド部材側に設けられる第２プレートと、前記プレート間に挟み込まれる第１連結部材と、前記プレート間に挟み込まれるとともに前記第１連結部材に対して剛性の異なる第２連結部材とを備え、前記ストローク制御機構をスライド移動させ、前記第１プレートに対する前記ブレーキペダルの作用点と、前記第２プレートに対する前記ロッド部材の作用点とを変位させることにより、ペダル操作量に対する前記ロッド部材のストローク量を変化させることを特徴とする。

本発明の車両用制動装置は、前記第１連結部材と前記第２連結部材とは互いにバネ定数の異なるバネ部材であることを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキペダルとロッド部材との間にストローク制御機構を組み込むことにより、ペダル操作量に対するロッド部材のストローク量を変化させるようにしたので、運転者のペダル操作に影響を与えることなく摩擦制動力を増減させることが可能となる。したがって、摩擦制動手段に加えて回生制動手段が作動する制動状況であっても、回生制動力に基づきストローク制御機構を制御することにより、回生制動力と摩擦制動力とを合わせた総制動力の大きな変動を回避することができ、運転者に違和感を与えることなく回生制動手段と摩擦制動手段とを協調させることが可能となる。

また、ペダル反力を変化させる踏力制御機構をブレーキペダルに取り付けるようにしたので、ストローク制御機構によってロッド部材のストローク量を変化させた場合であっても、ペダル操作の踏み込み感に与える影響を抑制することができ、車両品質を高めることができる。

しかも、摩擦制動手段の操作系統にストローク制御機構や踏力制御機構を組み込むようにしたので、摩擦制動手段の液圧系統をそのまま利用することができ、車両用制動装置の開発コストや製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両１０を示す概略図であり、図２はハイブリッド車両１０に搭載されるパワーユニット１１を示す概略図である。なお、図１に示すハイブリッド車両１０には、本発明の一実施の形態である車両用制動装置が搭載されている。

図１に示すように、ハイブリッド車両１０には複数の動力源を備えるパワーユニット１１が縦置きに搭載されており、パワーユニット１１に組み込まれるフロントデファレンシャル機構１２から前輪１３に動力が伝達される一方、パワーユニット１１の後端部に接続されるプロペラシャフト１４から、これに連結されるリヤデファレンシャル機構１５を介して後輪１６に動力が伝達される。このパワーユニット１１は、動力源としてエンジン１７とモータジェネレータ(電動モータ)１８とを備えており、走行用の主要な動力源としてエンジン１７が駆動される一方、発進時や加速時にはモータジェネレータ１８が補助的に駆動される。また、減速時にはモータジェネレータ１８を発電駆動させることにより、発電負荷に応じた回生制動力によって車両を制動するとともに、運動エネルギを電気エネルギに変換して回収するようにしている。つまり、図示するパワーユニット１１は回生ブレーキシステム１９を備えたパラレル方式のパワーユニットとなっている。

図２に示すように、エンジン１７の車両後方側に配置されるモータジェネレータ１８は、ケース２０に固定されるステータ２１と、クランク軸２２に固定されるロータ２３とを備えている。モータジェネレータ１８のロータ２３はトルクコンバータ２４のポンプシェル２５に固定されており、クランク軸２２とトルクコンバータ２４とはロータ２３を介して直結されている。また、トルクコンバータ２４のポンプシェル２５には、ポンプインペラ２６が固定されるとともにポンプインペラ２６に対向するタービンランナ２７が収容されており、このタービンランナ２７には変速入力軸２８が連結されている。さらに、トルクコンバータ２４にはクランク軸２２と変速入力軸２８とを直結するロックアップクラッチ２９が設けられている。

また、エンジン動力やモータ動力が伝達される変速入力軸２８には、遊星歯車列、クラッチ、ブレーキ等を備える変速機構３０が連結されている。この変速機構３０内のクラッチやブレーキを締結制御することにより、変速入力軸２８と変速出力軸３１との間の動力伝達径路を切り換えて変速することが可能となる。さらに、変速出力軸３１とこれの同心上に設けられる後輪出力軸３２との間には、前後輪１３，１６に駆動トルクを分配する複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル機構３３が装着されており、このセンタデファレンシャル機構３３を介して前輪出力軸３４と後輪出力軸３２とには駆動トルクが分配される。

このようなハイブリッド車両１０には、モータジェネレータ１８に対して電力を供給するとともに、モータジェネレータ１８によって発電された電力を蓄えるためのバッテリ４０が搭載されている。このバッテリ４０に接続されるバッテリＥＣＵ４１は、バッテリ４０の電圧や電流を制御することによってバッテリ４０の充電量や放電量を制御するとともに、電圧、電流、セル温度に基づいてバッテリ４０の充電状態ＳＯＣ(state of charge)を算出する。この充電状態ＳＯＣはモータジェネレータ１８の発電制御を実行するか否かの判定基準となっており、モータジェネレータ１８を駆動制御するハイブリッドＥＣＵ４２に向けてバッテリＥＣＵ４１から充電状態ＳＯＣが出力されるようになっている。

また、ハイブリッドＥＣＵ４２には、バッテリＥＣＵ４１から充電状態ＳＯＣが入力されるだけでなく、エンジンＥＣＵ４３や図示しない各種センサから、アクセル開度、スロットル開度、車速、シフトレンジ等の車両状態を示す各種検出信号が入力される。これらの検出信号に基づきハイブリッドＥＣＵ４２は、エンジンＥＣＵ４３に対して目標エンジントルクや目標エンジン回転数等を出力し、エンジンＥＣＵ４３は、スロットルバルブ、インジェクタ、イグナイタ等に対して制御信号を出力する。また、ハイブリッドＥＣＵ４２は、後述するインバータ４４に対して制御信号を出力することにより、モータトルク、モータ回転数、発電量等を制御している。

前述したように、モータジェネレータ１８の駆動状態を制御するため、バッテリ４０とモータジェネレータ１８との間にはインバータ４４が設けられている。ハイブリッドＥＣＵ４２から出力される制御信号によってインバータ４４の作動状態を制御することにより、交流同期型モータのモータジェネレータ１８を電動機として駆動させる際には、バッテリ４０からの直流電流が交流電流に変換されてモータジェネレータ１８に供給される一方、モータジェネレータ１８を発電機として駆動させる際には、発電された交流電流が直流電流に変換されてバッテリ４０に蓄えられることになる。なお、モータジェネレータ１８を流れる交流電流の電流値や周波数を制御することにより、モータジェネレータ１８のモータトルク(回生制動力)やモータ回転数が制御されるようになっている。

これらのＥＣＵ４１〜４３は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。また、バッテリＥＣＵ４１、ハイブリッドＥＣＵ４２、およびエンジンＥＣＵ４３は、通信ネットワークを介して相互に接続されており、制御信号や検出信号を共有するようにしている。

図３は本発明の一実施の形態である車両用制動装置を示す概略図である。なお、図１および図２に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図３に示すように、ハイブリッド車両１０には摩擦制動手段である油圧ブレーキシステム５０が搭載されており、この油圧ブレーキシステム５０と前述した回生制動手段としての回生ブレーキシステム１９とは車両状態に応じて協調制御されるようになっている。

油圧ブレーキシステム５０は、運転者によるブレーキペダル５１の踏み込みに応じてブレーキ液圧を発生させる液圧発生機構としてのマスタシリンダ５２と、ブレーキ液圧によって図示しないブレーキパッドを各車輪１３，１６のディスクロータ５３ａ〜５６ａに押圧するキャリパ５３ｂ〜５６ｂとを備えている。各キャリパ５３ｂ〜５６ｂとマスタシリンダ５２とは圧力配管５７，５８を介して接続されており、この圧力配管５７，５８を介して供給されるブレーキ液圧によって各キャリパ５３ｂ〜５６ｂでは摩擦制動力が生じるようになっている。また、マスタシリンダ５２にはバキューム圧や油圧によって作動する倍力機構５９が取り付けられており、運転者によるブレーキペダル５１の踏み込み力は倍力機構５９を介して増幅されるようになっている。なお、図示する場合には、圧力配管５７が前輪１３側のキャリパ５３ｂ，５４ｂに接続され、圧力配管５８が後輪１６側のキャリパ５５ｂ，５６ｂに接続されているが、圧力配管５７を右側前輪と左側後輪のキャリパ５３ｂ，５６ｂに接続し、圧力配管５８を左側前輪と右側後輪のキャリパ５４ｂ，５５ｂに接続するようにしても良い。

また、ブレーキペダル５１とマスタシリンダ５２との間には後述するストローク制御機構６０が設けられ、このストローク制御機構６０を介してペダル操作に対するマスタシリンダ５２の作動状態が調整される。さらに、ブレーキペダル５１と車体６１との間には後述する踏力制御機構６２が設けられ、この踏力制御機構６２によってブレーキペダル５１のペダル踏力が適切に調整される。そして、これらのストローク制御機構６０や踏力制御機構６２は、ブレーキペダルＥＣＵ６３から出力される制御信号に基づいて制御されるようになっている。なお、ブレーキペダルＥＣＵ６３についても、前述した各ＥＣＵ４１〜４３と同様に、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。

図４(Ａ)はストローク制御機構６０の構造を示す概略図であり、図４(Ｂ)は踏力制御機構６２の構造を示す概略図である。図４(Ａ)に示すように、ブレーキペダル５１に組み付けられる入力ロッド６５と、マスタシリンダ５２内の図示しないピストンを駆動する出力ロッド(ロッド部材)６６との間には、ストローク制御機構６０が組み付けられている。このストローク制御機構６０は、入力ロッド６５の端部に装着されるローラ６５ａに接触する入力プレート(第１プレート)６７と、出力ロッド６６の端部に装着されるローラ６６ａに接触する出力プレート(第２プレート)６８とを備えており、対面する入力プレート６７と出力プレート６８との間には、バネ定数の異なる２種類のバネ部材(第１連結部材，第２連結部材)６９，７０が組み付けられている。また、出力プレート６８にはボールナット７１が固定されており、このボールナット７１にはサーボモータ７２によって回転駆動されるボールねじ７３が案内されている。

そして、サーボモータ７２をブレーキペダルＥＣＵ６３からの制御信号に基づき駆動することにより、入力ロッド６５や出力ロッド６６に対してストローク制御機構６０を上下方向にスライド移動させることが可能となっている。つまり、ストローク制御機構６０を低剛性位置に向けて下降移動させることによって、プレート６７，６８に対するロッド６５，６６の作用点をバネ定数の小さなバネ部材６９に近づけることが可能となり、ストローク制御機構６０を高剛性位置に向けて上昇移動させることによって、プレート６７，６８に対するロッド６５，６６の作用点をバネ定数の大きなバネ部材７０に近づけることが可能となる。

また、図４(Ｂ)に示すように、ブレーキペダル５１に組み付けられる反力ロッド７５と、車体６１に回動自在に取り付けられる支持ロッド７６との間には、踏力制御機構６２が組み付けられている。この踏力制御機構６２は、反力ロッド７５の端部に装着されるローラ７５ａに接触する反力プレート７７と、支持ロッド７６の端部に装着されるローラ７６ａに接触する支持プレート７８とを備えており、対面する反力プレート７７と支持プレート７８との間には、バネ定数の異なる２種類のバネ部材７９，８０が組み付けられている。また、支持プレート７８にはボールナット８１が固定されており、このボールナット８１にはサーボモータ８２によって回転駆動されるボールねじ８３が案内されている。

そして、サーボモータ８２をブレーキペダルＥＣＵ６３からの制御信号に基づき駆動することにより、反力ロッド７５や支持ロッド７６に対して踏力制御機構６２を上下方向にスライド移動させることが可能となっている。つまり、踏力制御機構６２を低剛性位置に向けて下降移動させることによって、プレート７７，７８に対するロッド７５，７６の作用点をバネ定数の小さなバネ部材７９に近づけることが可能となり、踏力制御機構６２を高剛性位置に向けて上昇移動させることによって、プレート７７，７８に対するロッド７５，７６の作用点をバネ定数の大きなバネ部材８０に近づけることが可能となる。

図５(Ａ)〜(Ｃ)は低剛性位置に配置されたストローク制御機構６０の作動状態を示す説明図であり、図６(Ａ)〜(Ｃ)は高剛性位置に配置されたストローク制御機構６０の作動状態を示す説明図である。

図５(Ａ)に示すように、ストローク制御機構６０を低剛性位置に配置した状態のもとでは、入力ロッド６５と出力ロッド６６との間にバネ定数の小さなバネ部材６９が配置されるため、ストローク制御機構６０の剛性が低くなる状態、つまり入力プレート６７と出力プレート６８とが近づき易い状態となる。したがって、図５(Ｂ)に示すように、ブレーキペダル５１を踏み込んだ場合には、まず傾斜する入力プレート６７によってバネ部材６９の圧縮が開始され、ペダル操作量がＰＳ１に達したときにバネ部材６９が完全に圧縮されるようになっている。このとき、出力ロッド６６のストローク量ＲＳ１はほぼゼロとなっており、マスタシリンダ５２はブレーキ液圧を出力しない停止状態となっている。そして、図５(Ｃ)に示すように、ペダル操作量ＰＳ２に向けてブレーキペダル５１を踏み込むようにすると、密着するバネ部材６９を介して出力ロッド６６が押し込まれ、出力ロッド６６のストローク量ＲＳ２に応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ５２から出力されることになる。つまり、ストローク制御機構６０を取り付けない場合に比べて、出力ロッド６６のストローク開始点がペダル操作量ＰＳ１だけ遅延することになる。なお、図示する場合には、バネ部材６９が完全に圧縮されるまで、出力ロッド６６はほとんど動かないが、圧縮前に出力ロッド６６が動き始めるようにバネ部材６９のバネ定数を設定しても良い。

これに対し、図６(Ａ)に示すように、ストローク制御機構６０を高剛性位置に配置した状態のもとでは、入力ロッド６５と出力ロッド６６との間にバネ定数の大きなバネ部材７０が配置されるため、ストローク制御機構６０の剛性が高くなる状態、つまり入力プレート６７と出力プレート６８とが近づき難い状態となる。したがって、図６(Ｂ)に示すように、ブレーキペダル５１を踏み込んだ場合には、ペダル操作量がＰＳ１に達する前にバネ部材７０を介して出力ロッド６６の押し込みが開始され、ペダル操作量がＰＳ１に達したときには出力ロッド６６がストローク量ＲＳ３(ＲＳ３＞ＲＳ１)で押し込まれた状態となるため、ストローク量ＲＳ３に応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ５２から出力されることになる。そして、図６(Ｃ)に示すように、ペダル操作量ＰＳ２に向けてブレーキペダル５１を踏み込むようにすると、出力ロッド６６はストローク量ＲＳ４(ＲＳ４＞ＲＳ２)で押し込まれた状態となるため、ストローク量ＲＳ４に応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ５２から出力されることになる。

このように、高剛性位置と低剛性位置との間をスライド移動するストローク制御機構６０によって、ブレーキペダル５１のペダル操作量に対する出力ロッド６６のストローク量を変化させることが可能となる。つまり、運転者によってブレーキペダル５１が同じペダル操作量ＰＳ２で踏み込まれたとしても、図５(Ｃ)に示すように、ストローク制御機構６０を低剛性位置にスライド移動させた場合には、ストローク量ＲＳ２で出力ロッド６６が押し込まれるのに対し、図６(Ｃ)に示すように、ストローク制御機構６０を高剛性位置にスライド移動させた場合には、ストローク量ＲＳ２よりも大きなストローク量ＲＳ４で出力ロッド６６が押し込まれることになる。したがって、運転者のペダル操作量が同じであっても、ストローク制御機構６０の制御位置に応じてマスタシリンダ５２から出力されるブレーキ液圧が増減することになる。

ここで、図７はペダル操作量に対するブレーキ液圧の出力特性を示す線図である。ストローク制御機構６０を低剛性位置に配置した場合の出力特性(実線)と、ストローク制御機構６０を高剛性位置に配置した場合の出力特性(破線)とに示されるように、同じペダル操作量ＰＳにてブレーキペダル５１を踏み込んだ場合であっても、マスタシリンダ５２から出力されるブレーキ液圧には圧力差ΔＰが生じることになる。すなわち、ストローク制御機構６０を高剛性位置と低剛性位置との間でスライド移動させることにより、ブレーキ液圧の圧力差ΔＰの範囲で摩擦制動力を増減させることが可能となる。したがって、油圧ブレーキに加えて回生ブレーキが作動する制動状況であっても、ストローク制御機構６０を用いて総制動力に対する摩擦制動力の分担比を引き下げることにより、運転者に対して違和感を与えることのないように、油圧ブレーキと回生ブレーキとを協調させることが可能となる。

また、ストローク制御機構６０を低剛性位置に向けてスライド移動させた場合には、ストローク制御機構６０が高剛性位置に配置された場合に比べて、ブレーキ液圧の圧力差ΔＰに相当するペダル反力が低下することになるため、軽くなるペダル踏力に対して運転者が違和感を覚えるおそれがある。そこで、ブレーキペダルＥＣＵ６３は、踏力制御機構６２に対して制御信号を出力することにより、踏力制御機構６２によってペダル反力を増加させるようにしている。つまり、ストローク制御機構６０が低剛性位置に向けて移動する場合には、ペダル反力を増加させるように踏力制御機構６２が高剛性位置に向けて制御される一方、ストローク制御機構６０が高剛性位置に向けて移動する場合には、ペダル反力を低下させるように踏力制御機構６２が低剛性位置に向けて制御されるようになっている。なお、ブレーキペダルＥＣＵ６３は、運転者が感じるペダル踏力を図７に二点差線で示す目標ペダル踏力に収束させるように、踏力制御機構６２によるペダル反力の発生量を制御している。

なお、図７のＡ点は、ストローク制御機構６０を低剛性位置に配置した状態のもとでバネ部材６９が完全に圧縮された状態を示し、図７のＢ点は、ストローク制御機構６０を高剛性位置に配置した状態のもとでバネ部材７０が完全に圧縮された状態を示している。このように、バネ部材６９，７０の完全な圧縮を境としてブレーキ液圧の出力特性やペダル踏力の変動特性が変化することになるが、この変化を緩やかにするため入力プレート６７や出力プレート６８の対向面にゴムブッシュ等の緩衝部材を取り付けるようにしても良い。また、ストローク制御機構６０が低剛性位置に移動したときの出力特性(実線)と、ストローク制御機構６０が高剛性位置に移動したときの出力特性(破線)とを比較すると、高剛性位置に移動したときの出力特性が緩やかな傾斜を有しているが、これはマスタシリンダ５２内のリターンスプリングに加えてバネ部材７０が圧縮されるためである。したがって、バネ部材７０が完全に圧縮されるＢ点以降については双方の出力特性が一致するようになっている。

続いて、ストローク制御機構６０と踏力制御機構６２とに対するスライド制御の実行手順について説明する。図８はストローク制御機構６０と踏力制御機構６２との制御系を示すブロック図であり、図９〜図１２はスライド制御を実行する際に参照される各種マップを示す線図である。

まず、図８に示すように、ハイブリッドＥＣＵ４２は、ＡＢＳ・ＥＣＵ８５から入力される車速に基づき図９のトルクマップを参照することにより、モータジェネレータ１８の回生可能トルクＴｍａｘを算出する。この回生可能トルクＴｍａｘとは、現在の走行状態のもとでモータジェネレータ１８が回生することのできる最大トルクである。なお、バッテリの充電状態ＳＯＣに基づいて回生可能トルクＴｍａｘを補正するようにしても良い。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ４２は、算出した回生可能トルクＴｍａｘとストロークセンサ８６からのペダル操作量とに基づいて、図１０のトルクマップを参照することにより、モータジェネレータ１８の回生設定トルクＴｓｅｔを算出する。この回生設定トルクＴｓｅｔとは、モータジェネレータ１８がハイブリッドＥＣＵ４２によって実際に制御される回生トルクである。なお、図１０に示されるように、回生設定トルクＴｓｅｔを設定する際のトルクマップとして複数のトルクマップが設けられているが、ハイブリッドＥＣＵ４２は参照するトルクマップを回生可能トルクＴｍａｘの大きさに基づいて選択することになる。

たとえば、図９に示すように、車速がＶ_１であることから回生可能トルクＴｍａｘとしてＴ_１が算出された場合には、図１０に示すように、最大トルクがＴ_１のトルクマップＭ_１が選択されることになる。また、車速がＶ_２であることから回生可能トルクＴｍａｘとしてＴ_２が算出された場合には、最大トルクがＴ_２のトルクマップＭ_２が選択され、車速がＶ_３であることから回生可能トルクＴｍａｘとしてＴ_３が算出された場合には、最大トルクがＴ_３のトルクマップＭ_３が選択されることになる。

続いて、ブレーキペダルＥＣＵ６３は、ハイブリッドＥＣＵ４２によって算出された回生設定トルクＴｓｅｔに基づいて、図１１の制御マップを参照することにより、ストローク制御機構６０の目標スライド位置を算出する。図１１に示すように、回生設定トルクＴｓｅｔが大きく算出された場合、つまりモータジェネレータ１８の回生制動力が大きく制御される場合には、回生制動力と摩擦制動力とを合わせた総制動力の大幅な増加を抑制するため、目標スライド位置を低剛性位置に近づけて摩擦制動力を引き下げるようにしている。

また、ストローク制御機構６０を低剛性位置に向けてスライド移動させると、ペダル踏力の低下に伴って運転者が違和感を覚えるおそれがある。そこで、ブレーキペダルＥＣＵ６３は、ストローク制御機構６０の目標スライド位置に基づいて図１２の制御マップを参照することにより、ペダル踏力の低下を補うために必要な踏力制御機構６２の目標スライド位置を算出する。図１２に示すように、低剛性位置に向けてストローク制御機構６０が移動することによりペダル踏力を補う必要がある場合には、踏力制御機構６２を高剛性位置に向けて移動させるように目標スライド位置が設定される一方、高剛性位置に向けてストローク制御機構６０が移動することによりペダル踏力を補う必要がない場合には、踏力制御機構６２を低剛性位置に向けて移動させるように目標スライド位置が設定されることになる。

なお、図８に示すように、ストローク制御機構６０や踏力制御機構６２の位置信号は、ポテンショメータ等によって構成される位置センサ８７，８８からブレーキペダルＥＣＵ６３に入力されている。この位置信号に基づいてブレーキペダルＥＣＵ６３はストローク制御機構６０や踏力制御機構６２をフィードバック制御することになる。

これまで説明したように、ブレーキペダル５１と出力ロッド６６との間にストローク制御機構６０を組み込むことにより、ペダル操作量に対する出力ロッド６６のストローク量を変化させるようにしたので、運転者のペダル操作に影響を与えることなく摩擦制動力を増減させることが可能となる。したがって、油圧ブレーキに加えて回生ブレーキが作動する制動状況であっても、回生制動力に基づきストローク制御機構６０を制御することにより、回生制動力と摩擦制動力とを合わせた総制動力の大きな変動を回避することができ、運転者に違和感を与えることなく油圧ブレーキと回生ブレーキとを協調させることが可能となる。

また、ペダル反力を変化させる踏力制御機構６２をブレーキペダル５１に取り付けるようにしたので、ストローク制御機構６０によって出力ロッド６６のストローク量を変化させた場合であっても、ペダル操作の踏み込み感に与える影響を抑制することができ、車両品質を高めることができる。

しかも、油圧ブレーキシステム５０の入力系統にストローク制御機構６０や踏力制御機構６２を組み込むようにしたので、マスタシリンダ５２から各キャリパ５３ｂ〜５６ｂにかけての油圧系統をそのまま利用することができ、市場における高い信頼性に裏付けられた従来のブレーキシステム上に回生機能をアドオンできるとともに、車両用制動装置の開発コストや製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。

なお、前述の説明では、回生制動力の増加に合わせて摩擦制動力を低下させるようにしているが、急制動時などブレーキペダル５１が奥まで踏み込まれた状態にあっては、運転者に違和感を与えるおそれがないため、摩擦制動力を低下させることなく総制動力を増大させるようにしても良い。このようなブレーキ制御を実行することにより、車両を確実に減速させることができるだけでなく、エネルギ効率を向上させることも可能となる。

以下、本発明の他の実施の形態である車両用制動装置の構造について説明する。図１３(Ａ)および(Ｂ)は、本発明の他の実施の形態である車両用制動装置に組み込まれたストローク制御機構９０，９１の一部を示す概略図である。前述した入力ロッド６５および出力ロッド６６にあっては互いに離れた状態となっているが、図１３(Ａ)に示すように、入力ロッド９２を出力ロッド９３に向けて延長するとともに、入力ロッド９２の先端部を収容する収容孔９３ａを出力ロッド９３に形成してもよい。このように、入力ロッド９２と出力ロッド９３とを嵌合させることにより、入力プレート９４や出力プレート９５に対する作用点を常に対向させることができ、ストローク制御機構９０を滑らかに作動させることが可能となる。さらには、ストローク制御機構９０の機械的強度を高めることができ、ストローク制御機構９０の信頼性を向上させることができる。また、図１３(Ａ)に示す入力ロッド９２と出力ロッド９３との連結構造にあっては、入力プレート９４および出力プレート９５に形成される貫通孔９４ａ，９５ａを通して、入力ロッド９２が出力ロッド９３の収容孔９３ａに案内されているが、図１３(Ｂ)に示すように、入力プレート９６および出力プレート９７に対して貫通孔を形成することなく、入力ロッド９８と出力ロッド９９とを二股形状に形成することにより、入力ロッド９８と出力ロッド９９とを嵌合させるようにしても良い。

また、図１４(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である車両用制動装置に組み込まれたストローク制御機構１００〜１０２を示す概略図である。なお、図４(Ａ)に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

まず、図１４(Ａ)に示すように、出力プレート１０３の上下端にガイドプレート１０４を設けるとともに、このガイドプレート１０４に沿って移動するガイドローラ１０５を入力プレート６７に取り付けるようにしても良い。このようなガイドプレート１０４およびガイドローラ１０５を設けることにより、出力プレート１０３に対する入力プレート６７の捩れを抑制することができ、ストローク制御機構１００の作動状態を安定させることが可能となる。また、前述したようにブレーキペダル５１の踏み込みに伴って入力プレート６７が傾斜することになるが、ガイドローラ１０５はバネ部材１０６を介して入力プレート６７に取り付けられるため、ガイドローラ１０５がガイドプレート１０４から外れてしまうことはなく、ストローク制御機構１００の作動状態を安定させることができる。

なお、図１４(Ａ)に示す場合には、平滑なガイド面を備えるガイドプレート１０４が設けられているが、出力プレート１０３に対する入力プレート６７の捩れを確実に防止するため、ガイドローラ１０５に対応するガイド溝をガイド面に形成するようにしても良く、ガイドプレート１０４にガイドレールを設けるとともにガイドローラ１０５にガイドレールに沿うフランジを形成するようにしても良い。また、ガイドプレート１０４にラックを設けるとともに、ガイドローラ１０５に代えてラックに噛み合うピニオンを入力プレート６７に対して設けるようにしても良い。

また、図１４(Ｂ)に示すように、出力プレート６８にバネ部材６９，７０を保持するガイドロッド１０７，１０８を設けるとともに、ガイドロッド１０７，１０８にバネ部材６９，７０の一端を押さえるガイドフランジ１０９，１１０を取り付けるようにしても良い。それぞれのガイドロッド１０７，１０８は幅方向に並んで２本ずつ配置されており、幅方向に並んだ一対のガイドフランジ１０９は連結ロッド１１１を介して連結され、幅方向に並んだ一対のガイドフランジ１１０は連結ロッド１１２を介して連結されるようになっている。そして、掛け渡された２本の連結ロッド１１１，１１２には、幅広の溝が形成された入力プレート１１３が係合するようになっており、入力プレート１１３はガイドフランジ１０９，１１０を押し込みながら、出力プレート６８に向けて移動することになる。このようなガイドロッド１０７，１０８を設けることによっても、ストローク制御機構１０１の機械的強度を高めることができ、ストローク制御機構１０１の作動状態を安定させることが可能となる。

さらに、図１４(Ｃ)に示すように、入力プレート６７と出力プレート６８との間に組み込まれていたバネ部材７０に代えて、入力プレート６７と出力プレート６８とに対して連結ロッド１１４を回動自在に取り付けるようにしても良い。このような連結ロッド１１４を設けることにより、ストローク制御機構１０２の簡素化を図ることができ、車両用制動装置の更なる低コスト化を達成することが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、パラレル方式のハイブリッド車両１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、シリーズ方式やシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両１０に対して本発明を適用しても良い。また、駆動源として電動モータのみを備える電気自動車や燃料電池車に対して本発明を適用するようにしても良い。

また、ストローク制御機構６０や踏力制御機構６２にあっては、ボールねじを回転駆動させることにより上下方向にスライド移動するようになっているが、これに限られることはなく、出力プレート６８や支持プレート７８にラックを組み付けるとともに、このラックに噛み合うピニオンをサーボモータによって駆動することにより、ストローク制御機構６０や踏力制御機構６２をスライド移動させるようにしても良い。

さらに、前述した踏力制御機構６２にあっては、バネ部材７９，８０からのバネ力を用いてペダル反力を変化させるようにしているが、これに限られることはなく、電動モータの拘束トルクを用いてペダル反力を変化させる構造であっても良い。この場合には、電動モータを拘束状態で使用することになるため、モータ定格に対して電流値を十分に制限して使用することが必要である。なお、複数の電動モータを組み込むことにより、拘束トルクを発生させる電動モータを切り換えるようにしても良い。

ハイブリッド車両を示す概略図である。ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。本発明の一実施の形態である車両用制動装置を示す概略図である。 (Ａ)はストローク制御機構の構造を示す概略図であり、(Ｂ)は踏力制御機構の構造を示す概略図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は低剛性位置に配置されたストローク制御機構の作動状態を示す説明図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は高剛性位置に配置されたストローク制御機構の作動状態を示す説明図である。ペダル操作量に対するブレーキ液圧の出力特性を示す線図である。ストローク制御機構と踏力制御機構との制御系を示すブロック図である。スライド制御を実行する際に参照されるトルクマップを示す線図である。スライド制御を実行する際に参照されるトルクマップを示す線図である。スライド制御を実行する際に参照される制御マップを示す線図である。スライド制御を実行する際に参照される制御マップを示す線図である。 (Ａ)および(Ｂ)は、本発明の他の実施の形態である車両用制動装置に組み込まれたストローク制御機構の一部を示す概略図である。 (Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である車両用制動装置に組み込まれたストローク制御機構を示す概略図である。

符号の説明

１０ハイブリッド車両(車両)
１８モータジェネレータ(電動モータ)
１９回生ブレーキシステム(回生制動手段)
５０油圧ブレーキシステム(摩擦制動手段)
５１ブレーキペダル
５２マスタシリンダ(液圧発生機構)
６０ストローク制御機構
６２踏力制御機構
６６出力ロッド(ロッド部材)
６７入力プレート(第１プレート)
６８出力プレート(第２プレート)
６９バネ部材(第１連結部材)
７０バネ部材(第２連結部材)
９０，９１ストローク制御機構
９３出力ロッド(ロッド部材)
９４入力プレート(第１プレート)
９５出力プレート(第２プレート)
９６入力プレート(第１プレート)
９７出力プレート(第２プレート)
９９出力ロッド(ロッド部材)
１００〜１０２ストローク制御機構
１０３出力プレート(第２プレート)
１１３入力プレート(第１プレート)
１１４連結ロッド(第２連結部材)

Claims

電動モータの発電負荷に応じた回生制動力によって車両を制動する回生制動手段と、ブレーキ液圧に応じた摩擦制動力によって車両を制動する摩擦制動手段とを備える車両用制動装置であって、
前記摩擦制動手段は、運転者に操作されるブレーキペダルと、ペダル操作に連動するロッド部材と、前記ロッド部材のストローク量に応じてブレーキ液圧を出力する液圧発生機構とを備え、
前記ブレーキペダルと前記ロッド部材との間に、ペダル操作量に対する前記ロッド部材のストローク量を変化させるストローク制御機構を組み込み、
前記ストローク制御機構によって前記ロッド部材のストローク量を回生制動力に基づき変化させることにより、総制動力に対する摩擦制動力の分担比を変化させることを特徴とする車両用制動装置。
請求項１記載の車両用制動装置において、ペダル反力を変化させる踏力制御機構を前記ブレーキペダルに取り付けることを特徴とする車両用制動装置。
請求項２記載の車両用制動装置において、前記ストローク制御機構を用いて前記ロッド部材のストローク量を減少させる際には、前記踏力制御機構を用いてペダル反力を増加させることを特徴とする車両用制動装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制動装置において、
前記ストローク制御機構は、前記ブレーキペダル側に設けられる第１プレートと、これに対面するとともに前記ロッド部材側に設けられる第２プレートと、前記プレート間に挟み込まれる第１連結部材と、前記プレート間に挟み込まれるとともに前記第１連結部材に対して剛性の異なる第２連結部材とを備え、
前記ストローク制御機構をスライド移動させ、前記第１プレートに対する前記ブレーキペダルの作用点と、前記第２プレートに対する前記ロッド部材の作用点とを変位させることにより、ペダル操作量に対する前記ロッド部材のストローク量を変化させることを特徴とする車両用制動装置。
請求項４記載の車両用制動装置において、前記第１連結部材と前記第２連結部材とは互いにバネ定数の異なるバネ部材であることを特徴とする車両用制動装置。