JP4774897B2 - 制動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は制動力制御装置に関する。

従来から、ブレーキペダルを操作性を向上させる技術が幾つか知られている。

下記特許文献１に記載の制動力制御装置では、ブレーキペダルの踏み込み速度が大きい場合には、ペダル比が小さくなり、それにより、ペダルストロークが短くなり、入力軸に対するストローク、あるいはマスタシリンダ圧が大きくなることにより、ブレーキをより確実に動作させている。

下記特許文献２に記載の制動力制御装置では、ブレーキペダルを運転者に近づく方向に移動させることで、油圧低下に伴うブレーキペダルのストロークの増大を補っている。
下記特許文献３に記載の制動力制御装置では、車間距離追従制御において、前方車両との衝突に対する緊急度に応じて、ブレーキペダル位置を変更している。
特開２０００−３４７５９０号公報 特開平７−１２５６１６号公報 特開２０００−３２６７５９号公報

しかしながら、従来の制動力制御装置では、ブレーキの操作性は十分ではないという問題点があった。本発明は、ブレーキの操作性を向上可能な制動力制御装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、請求項１にかかる制動力制御装置は、運転者シートと、運転者シートの前方に位置するブレーキペダルと、ブレーキペダルの踏力に応じて車輪に制動力を与える制動装置と、運転者シートをブレーキペダル方向へ移動させるシート駆動手段と、運転者シートがブレーキペダル方向へ目標距離だけ移動するように、シート駆動手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、制動装置の状態量が大きくなるほど目標距離が大きくなるように設定することを特徴とする。

本発明の制動装置によれば、制動装置の状態量が大きいほど目標距離を大きくするように運転者シートを駆動するので、ブレーキペダルを踏み込みやすくなり、ブレーキの操作性が改善する。

請求項２に係る制動力制御装置では、前記状態量は、ブレーキペダルのストロークであることを特徴とする。

ブレーキペダルのストロークは運転者シートとの相対距離と直接的な相関があるため、ブレーキ操作性を直接的に改善することができる。なお、制動装置の状態量としては、ブレーキペダルのストロークの他、間接的にはマスタシリンダ圧、ブレーキペダルの踏力、車両の減速度、ホイルシリンダ圧が挙げられる。

請求項３に係る制動力制御装置では、上記目標距離は、上記状態量の関数であり、この関数は下に凸の曲線で表されることを特徴とする。制動装置の状態量は、ブレーキペダルのストロークが大きくなるほど増加する。

すなわち、制動装置の状態量の増加に伴い、運転者の足が伸びきってしまうことによってブレーキペダルを踏み込み難くなる傾向があるが、本発明では前記関数を下に凸の曲線とするので、すなわち、ブレーキペダルの踏み込みの初期においては目標距離の増加量を小さくし、踏み込みの後期においては目標距離の増加量を大きくするので、ブレーキの操作フィーリングが向上する。

請求項４に係る制動力制御装置は、運転席シートのシートバックの角度を変更するシートバック傾斜角変更手段を更に備え、制御手段は、シートバックの上方位置とハンドルとの相対距離の変動量が、運転者シートの座部が移動する上記目標距離よりも小さくなるように、シートバック傾斜角変更手段を制御することを特徴とする。

運転者シートの移動時においては、ハンドルと運転者との間の相対距離が小さくなる傾向にあるが、本発明では、シードバック傾斜角変更手段が、傾斜角を変更することで、座部の移動目標距離よりも上記ハンドル／シートバック上方位置間の相対距離の変動量を小さくするので、好ましくは変動量を零とするので、シートバックの上方位置上の肩部とハンドル間の相対距離が変動しにくくなり、ハンドルの操作性を確保することができる。

請求項５に係る制動力制御装置では、上記ブレーキペダル方向は、運転者シートの座部の上部位置からブレーキペダル上の力点に向かう方向であることを特徴とすることを特徴とする。

運転者シートをブレーキペダル上の力点に向けて移動させると、すなわち、運転者シートを前方の下向き方向に移動させると、ブレーキペダルの踏み込み量の増加に有効な移動量を得るための目標距離を最小化することができ、移動時間を短縮することができる。

本発明の制動力制御装置によれば、ブレーキの操作性を十分に向上させることができる。

以下、実施の形態に係る制動力制御装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施の形態に係る制動力制御装置の説明図である。
運転者シート１は、略水平方向に配置される座部（クッション）１ａ、座部クッション１ａの後方に位置するヒンジを介して立設した背部クッション（シートバック）１ｂ、背部クッション１ｂの頂部に取り付けられたヘッドレスト１ｃを備えている。運転者シート１には、運転者１０が座ることになるが、運転者１０の脚ＬＧはブレーキペダル２に延びることとなり、ブレーキペダル２への踏力の反力は背部クッション１ｂに加えられる。
ブレーキペダル２は、運転者シート１の前方に位置している。

制動装置４は、ブレーキペダル２の踏力に応じて車輪Ｗに制動力を与える。制動装置４は、ブレーキペダル２の踏力に応じて内部ピストンが押圧されるマスタシリンダＭＣ、マスタシリンダＭＣのブレーキ液が伝達されブレーキシューを駆動するホイルシリンダＷＣ、マスタシリンダＭＣとホイルシリンダＷＣ間の油圧経路内に設けられた図示しないＡＢＳアクチュエータ、マスタシリンダＭＣの圧力を検出する油圧センサＰを備えている。

ブレーキペダル２を前方に踏むと、マスタシリンダＭＣの圧力が上昇し、これに応じてホイルシリンダＷＣの圧力が上昇し、ホイルシリンダＷＣがブレーキシューを駆動して車輪Ｗに制動力が与えられる。マスタシリンダＭＣ内の圧力は油圧センサＰによって検出される。なお、ブレーキペダル２への踏力印加時のストロークが規定値を超えると、ストップスイッチＳＴＰがＯＮする。

運転者シート駆動装置（シート駆動手段）６は、運転者シート１をブレーキペダル２方向へ移動させる。

運転者シート駆動装置６は、運転者シート１を前後方向（Ｘ方向とする）に移動させるため、運転者シート１の下部において前後方向に延びた第1支持部材の螺旋溝に噛合する第1ウォーム歯車を回転させるモータＭ１を備えている。モータＭ１が回転すると、第1ウォーム歯車が回転し、第1支持部材が軸方向に移動し、運転者シート１が前後方向に移動する。運転者シート１のＸ方向移動量は、モータＭ１に設けられたロータリエンコーダなどの運転者シート位置検出センサによって検出することができる。

運転者シート駆動装置６は、運転者シート１を上下方向（Ｙ方向とする）に移動させるため、運転者シート１の下部において上下方向に延びた第２支持部材の螺旋溝に噛合する第２ウォーム歯車を回転させるモータＭ２を備えている。モータＭ２が回転すると、第２ウォーム歯車が回転し、第2支持部材が軸方向に移動し、運転者シート１が上下方向に移動する。運転者シート１のＹ方向移動量は、モータＭ２に設けられたロータリエンコーダなどの運転者シート位置検出センサによって検出することができる。

運転者シート駆動装置６は、モータＭ１，Ｍ２を駆動することによって、運転者シート１をブレーキペダル２の方向へ移動させる。この方向は前方下向きであって移動量はＳｓである。移動量ＳｓのＸ方向成分（ブレーキペダル２に近づく方向を正とする）をＳｓｘ、Ｙ方向成分（下向きを正とする）をＳｓｙとする。

運転者シート１の背部クッション１ｂの前方にはハンドルＨが配置されている。ハンドルＨは車輪Ｗにリンクしており、回転によって車輪Ｗの操舵を行う。背部クッション１ｂの傾斜角は、モータＭ３を駆動することによって変更することができる。ハンドルＨの中心と背部クッション１ｂの上方位置Ｕとの間の距離をＬ_Ｈ、背部クッション１ｂの長手方向の長さ、すなわち、運転者シート１のヒンジ位置から上方位置Ｕまでの距離をＬ_ＳＢとする。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）４は、入力信号に応じて各種モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を制御する。ＥＣＵ４には、各センサから出力された、ブレーキペダル２のペダルストロークＳｐ、運転者シート（座部）１のＸ方向位置Ｓｓｘ、Ｙ方向位置Ｓｓｙ、背部クッション１ｂの基準位置から傾斜角Ｋ_ＳＢ、マスタシリンダ圧Ｐ１が入力される。なお、車両の前後方向をＸ軸、上下方向をＹ軸、幅方向をＺ軸としている。

ＥＣＵ４は、運転者シート１がブレーキペダル２の方向へ目標距離Ｓｓｔだけ移動するように、シート駆動装置６を制御する。ＥＣＵ４は、制動装置４の状態量が大きくなるほど目標距離Ｓｓｔが大きくなるように設定する。本例における制動装置４の状態量は、ブレーキペダル２のストロークＳｐである。ブレーキペダル２のストロークＳｐは、運転者シート１上の運転者１０の脚の付け根とブレーキペダル２との相対距離Ｌｐｈと直接的な相関があるため、この状態量に応じて運転者シート１を移動させることで、ブレーキ操作性を直接的に改善することができる。相対距離ＬｐｈのＸ方向成分をＬｐｈｘ、Ｙ方向成分をＬｐｈｙとする。

なお、制動装置４の状態量としては、ブレーキペダル２のストロークの他、間接的にはマスタシリンダ圧、ブレーキペダルの踏力、車両の減速度、ホイルシリンダ圧が挙げられる。マスタシリンダ圧Ｐ１は、ペダルストロークＳｐに比例し、また、他の状態量もペダルストロークＳｐの増加と共に増加する特性を有する。

本実施形態のＥＣＵ４によれば、制動装置４の状態量が大きいほど目標距離Ｓｓｔを大きくするように運転者シート１を駆動するので、ブレーキペダル２を踏み込みやすくなり、ブレーキの操作性が改善する。すなわち、ブレーキストロークＳｐが大きくなるほど運転者１０の脚ＬＧがブレーキペダル２に近づく。なお、運転者シート１の位置は座部の位置で規定される。

また、目標距離Ｓｓｔは、ブレーキストロークＳｐを超えないように設定されており、踏み込みの感触は残されている。目標距離Ｓｓｔは、上述の状態量の関数であり、この関数は下に凸の曲線で表される（図５参照）。制動装置４の状態量は、ブレーキペダルのストロークが大きくなるほど増加する。すなわち、制動装置４の状態量の増加に伴い、運転者の足が伸びきってしまうことによってブレーキペダル２を踏み込み難くなる傾向があるが、本実施形態では、この関数を下に凸の曲線とするので、すなわち、ブレーキペダル２の踏み込みの初期においては目標距離の増加量を小さくし、踏み込みの後期においては目標距離の増加量を大きくするので、ブレーキの操作フィーリングが向上する。

目標距離ＳｓｔのＸ方向成分をＳｓｘｔ、Ｙ方向成分をＳｓｙｔとする。

図２に示すように、運転者シート１のＸ方向位置Ｓｓｘが増加すると、相対距離ＬｐｈのＸ方向成分Ｌｐｈｘは直線的に減少する。

図３に示すように、運転者シート１のＹ方向位置Ｓｓｙが増加すると、相対距離ＬｐｈのＹ方向成分Ｌｐｈｙは直線的に減少する。

相対距離Ｌｐｈ、Ｘ方向成分Ｌｐｈｘ、Ｙ方向成分Ｌｐｈｙで形成される三角形は、目標距離Ｓｓｔ、Ｘ方向成分Ｓｓｘｔ、Ｙ方向成分Ｓｓｙｔで形成される三角形と相似であり、図４に示すように、移動目標のＸ方向成分ＳｓｘｔとＹ方向成分Ｓｓｙｔの比率は、相対距離のＸ方向成分ＬｐｈｘとＹ方向成分Ｌｐｈｙの比率に等しい。換言すれば、運転者シート１が移動するブレーキペダル方向は、運転者シート１の座部１ａの上部位置（脚ＬＧの付け根位置）Ｑからブレーキペダル２の上の力点Ｒに向かう方向である。

運転者シート１をブレーキペダル２上の力点Ｒに向けて移動させると、すなわち、運転者シート１を前方の下向き方向に移動させると、ブレーキペダル２の踏み込み量の増加に有効な移動量を得るための目標距離Ｓｓｔを最小化することができ、移動時間を短縮することができる。

運転者シート１の移動時においては、ハンドルＨと運転者１０との間の相対距離が小さくなる傾向にあるが、本実施形態では、モータＭ３（シードバック傾斜角変更手段）が、背部クッション１ｂの傾斜角Ｋ_ＳＢ（θ_ＳＢ＝θ_０のときの角度を基準（零）とした場合の傾斜角）を変更することで、座部１ａの移動目標距離ＳｓｔよりもハンドルＨへの相対距離Ｌ_Ｈの変動量を小さくするので、好ましくは変動量を零とするので、シートクッション１ｂの上方位置Ｕ上の肩部とハンドルＨとの間の相対距離Ｌ_Ｈが変動しにくくなり、ハンドルＨの操作性を確保することができる。換言すれば、モータＭ３は、運転者シート１の移動時に運転者の肩部や頭部が移動しないように、傾斜角Ｋ_ＳＢを変更する。

目標距離Ｓｓｔが決定された場合、モータＭ１によるＸ方向成分Ｓｓｘｔ、モータＭ２によるＹ方向成分Ｓｓｙｔ、背部クッション１ｂの目標傾斜角Ｋ_ＳＢｔは以下のように設定する。

図５は、通常の制動時におけるペダルストロークＳｐと目標距離Ｓｓｔの関係を示すグラフである。

通常の制動時とは、状態量（ペダルストロークＳｐ）の時間微分値ｄＳｐ／ｄｔが閾値α_１の絶対値よりも小さい場合のことを示す。なお、目標距離ＳｓｔのペダルスロークＳｐに対する比率Ｓｓｔ／Ｓｐは１よりも小さく、また、このグラフの関数は下に凸である。Ｓｓｔ＝Ｆ_４（Ｓｐ）×ａで与えられる。Ｆ_４は二次関数であり、ａは運転者の脚の長さ（相対距離Ｌｐｈ）によって決定される係数である。なお、ペダルストロークＳｐがＳｐ_０以下の場合には目標距離Ｓｓｔは０に設定される。例えば、通常制動時において、ブレーキペダル２のストップスイッチＳＴＰがＯＮとなるストロークＳｐの値Ｓｐ_０とする。

図６は、相対距離Ｌｐｈと係数ａの関係を示すグラフである。脚の長い運転者の場合（Ｌｐｈが大きい場合）には、係数ａは小さく（＝０．８）、脚の短い運転者の場合（Ｌｐｈが小さい場合）には係数ａは大きく（＝１．２）設定される。すなわち、脚の長い運転者の場合には短い場合と比較して相対的に運転者シートの移動量は小さくて済むということである。

図７は、緊急の制動時におけるペダルストロークＳｐと目標距離Ｓｓｔの関係を示すグラフである。

緊急の制動時とは、状態量（ペダルストロークＳｐ）の時間微分値ｄＳｐ／ｄｔが閾値α_１の絶対値以上の場合のことを示す。なお、ペダルスロークＳｐがＳｐ_１（＞Ｓｐ_０）よりも大きい場合には、緊急時と判断して目標距離ＳｓｔをＣ_１×ａに設定する。なお、Ｃ_１は定数である。このような緊急時判定手段としては、車両間距離センサを用いることもでき、これによって検出される距離が規定値よりも小さくなり、且つ、車速が閾値以上の場合に緊急時と判断することができる。なお、緊急時においては、ＡＢＳコンピュータがブレーキアシスト装置を作動させる。

図８は、ストロークＳに対する減速度Ｇの関係を示すグラフである。

従来の装置においては、ペダルストロークＳｐの増加に伴って減速度Ｇが徐々に増加する。本実施形態の装置においては、ペダルストロークＳｐから目標距離Ｓｓｔを減じた距離が体感するストロークとなるため、短いストロークで十分な減速度Ｇを得ることができるように感じることができる。

図９は、ＥＣＵ４の制御を示すフローチャートである。

まず、運転者シート１の位置（Ｓｓｘ，Ｓｓｙ）と、シートバックの傾斜角Ｋ_ＳＢを読み込む（Ｓ１）。ここで、Ｓｓｘ，Ｓｓｙ，傾斜角Ｋ_ＳＢの零点位置を設定する。なお、Ｌｐｈｘ＝Ｆ_１（Ｓｓｘ）、Ｌｐｈｙ＝Ｆ_２（Ｓｓｙ）、θ_ＳＢ＝Ｆ_３（Ｋ_ＳＢ）を満たす。Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３は一次関数である。

次に、ペダルストロークＳｐとマスタシリンダ圧Ｐ１を読み込み（Ｓ２）、制動状態が通常制動時であるか、緊急制動時であるかどうかを判定する。ここでは、上述のように、ペダルストロークの時間微分値が閾値以上の場合を緊急制動時とし、閾値未満の場合を通常制動時と判定する。制動状態量としてのマスタシリンダ圧Ｐ１の時間微分値を閾値判定し、閾値以上の場合を緊急制動時とし、閾値未満の場合を通常制動時と判定してもよい。

次に、判定された通常制動条件と緊急制動条件に合わせて、上述の目標距離Ｓｓｔを演算する（Ｓ３）。

しかる後、実際のシート位置（Ｓｓｘ，Ｓｓｙ）が目標位置（Ｓｓｘｔ，Ｓｓｙｔ）に一致するようにモータＭ１，Ｍ２を制御し、且つ、傾斜角Ｋ_ＳＢが目標傾斜角Ｋ_ＳＢｔに一致するようにモータＭ３を制御する。

以上、説明したように、上述の制御装置では、制動力関連量（減速度、ペダルストローク、踏力、マスタシリンダ圧、ホイルシリンダ圧）に依存して、ブレーキペダル２と運転者シート１（位置Ｑ）の相対距離Ｌｐｈを短縮させるので、ブレーキフィーリングが向上する。このシート位置変更は制動判定前のシート位置からブレーキペダル２の相対距離Ｌｐｈを特定し、相対距離Ｌｐｈに基づき移動量を決定し、相対距離がＬｐｈが短いときに移動量を増加させるので、体格に違いによる踏み込み量の差をシート移動により補正するため、運転者によらず、適切なフィーリングを確保することができる。

また、運転者シート１の移動は比較的緊急度の高い領域を特定し、移動量を変更している。すなわち、ｄＳｐ／ｄｔが大きい場合に衝突リスクが高い緊急時と判定する。したがって、緊急時の制動力が向上し安全性を向上させることができる。

更に、運転者シート１の移動量は、（ｄＳｓｔ／ｄＳｐ）＜１の関係を保持する範囲で設定しており、シート移動による板感を防止することができる。

また、運転者シート１の移動量は、ｄＳｓｔ／ｄＳｐがペダルストロークに対して増加するように設定しており、上述の例ではＳｐに対するＳｓｔの特性関数が下に凸の特性を有するように設定しており、したがって、ブレーキペダル２の操作フィーリングが向上する。

また、運転者シート１の移動によるハンドルＨとの相対距離の短縮が抑制されるように前後移動量に応じて背部クッション１ｂを後傾させるので、ハンドルＨとの相対距離の短縮が抑制され、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。なお、ブレーキペダル２を乗員の方向に移動させるよりも、運転者シート１をブレーキペダル２の方向に移動させた方が、ブレーキペダル２に体重が乗せやすい分、ブレーキペダル２の操作フィーリングが良い。

実施の形態に係る制動力制御装置の説明図である。 ＳｓｘとＬｐｈｘの関係を示すグラフである。 ＳｓｙとＬｐｈｙの関係を示すグラフである。 ＳｓｘｔとＳｓｙｔの関係を示すグラフである。 通常の制動時におけるペダルストロークＳｐと目標距離Ｓｓｔの関係を示すグラフである。 相対距離Ｌｐｈと係数ａの関係を示すグラフである。 緊急の制動時におけるペダルストロークＳｐと目標距離Ｓｓｔの関係を示すグラフである。 ストロークＳに対する減速度Ｇの関係を示すグラフである。 ＥＣＵ４の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・運転者シート、１ａ・・・座部、１ｂ・・・背部クッション（シートバック）、１ｃ・・・ヘッドレスト、２・・・ブレーキペダル、４・・・制動装置、６・・・シート駆動装置、１０・・・運転者、Ｈ・・・ハンドル、ＬＧ・・・脚、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３・・・モータ、ＭＣ・・・マスタシリンダ、Ｐ・・・油圧センサ、ＳＴＰ・・・ストップスイッチ、Ｕ・・・上方位置、Ｗ・・・車輪、ＷＣ・・・ホイルシリンダ。

Claims (4)

1. 制動力制御装置において、
   運転者シートと、
   前記運転者シートの前方に位置するブレーキペダルと、
   前記ブレーキペダルの踏力に応じて車輪に制動力を与える制動装置と、
   前記運転者シートをブレーキペダル方向へ移動させるシート駆動手段と、
   前記運転者シートが前記ブレーキペダル方向へ目標距離だけ移動するように、前記シート駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記制動装置の状態量が大きくなるほど前記目標距離が大きくなるように設定し、
   前記ブレーキペダル方向は、前記運転者シートの座部の上部位置から前記ブレーキペダル上の力点に向かう方向であることを特徴とする制動力制御装置。
2. 前記状態量は、前記ブレーキペダルのストロークであることを特徴とする請求項１に記載の制動力制御装置。
3. 前記目標距離は、前記状態量の関数であり、この関数は下に凸の曲線で表されることを特徴とする請求項２に記載の制動力制御装置。
4. 前記運転席シートのシートバックの角度を変更するシートバック傾斜角変更手段を更に備え、
   前記制御手段は、
   前記シートバックの上方位置とハンドルとの相対距離の変動量が、前記運転者シートの座部が移動する前記目標距離よりも小さくなるように、前記シートバック傾斜角変更手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の制動力制御装置。
   

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