JP5161828B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の制動力を制御するための車両用ブレーキ装置に関する。

一般に自動車と呼ばれている車のブレーキ装置は、運転者のブレーキ操作力を助けるためにエンジンの負圧を利用した倍力装置が使用されている。また、最近は負圧の替わりに電動モータを使用して倍力動作を行うブレーキ装置が提案されている。この技術は例えば特許文献１に記載されている。特許文献１では運転者が操作する入力ピストン３２の状態を検知して電動モータ４０を制御し、ブーストピストン３１を駆動することでブレーキ力のアシストを行うことができる。倍力装置の一例である前記構成を有することで、小さい操作力で大きな制動力を発生する倍力動作が可能となる。

特開２００８−１６２４８２号公報

前記車両用ブレーキ装置は、緊急状態で車両を短い距離で停止させる特性を要求される一方で動作が安定あるいは静かであるとの要望があり、制動制御の応答性と静粛性との異なる要求への対応が求められている。

本発明の目的は、制動制御の応答性と静粛性との両立を可能とする車両用ブレーキ装置を提供することにある。

本発明の望ましい態様の一つは、ブレーキペダルの操作に基づいて移動する入力ピストンと、電動モータにより移動するアシストピストンと、入力ピストンとアシストピストンとの両方に基づいたブレーキ液の液圧を発生するマスタシリンダと、電動モータを制御する制御部とを備え、制御部は、ブレーキペダルの操作に基づいて電動モータを制御し、ブレーキペダルの操作に対する電動モータの制御応答性を車両の走行状態に基づいて変更することを特徴とする。

本発明によれば、制動制御の応答性と静粛性との両立を可能とする車両用ブレーキ装置を提供することができる。

実施例に係る車両用ブレーキ装置の全体構成のシステムブロック図。 倍力装置用Ｃ／Ｕの車両用ブレーキ装置の制御概要ブロック図。 車輪速と不感帯量との関係を示すグラフ。 ペダルストローク量と目標制御量との関係を示すグラフ。 車輪速とＦ／Ｂゲインの関係を示すグラフ。 車輪速とフィルタゲインの関係を示すグラフ。 従来例でペダルストロークに微小な振動が発生している場合のタイムチャート。 実施例でペダルストロークに微小な振動が発生している場合のタイムチャート。

以下、本発明の実施例に係る車両用ブレーキ装置について、図１〜図８を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係る車両用ブレーキ装置の構成を示すシステムブロック図である。

車両用ブレーキ装置１では、ブレーキペダルＢの操作量および車両の走行等の状態に基づき、制動アシスト装置２がブレーキペダルＢの操作力が増力する方向あるいは減力する方向に基づいて、マスタシリンダ３が発生するブレーキ液の液圧を制御し、前記制御された液圧のブレーキ液を液圧制御ユニット５に供給する。

この実施例ではマスタシリンダ３が発生するブレーキ液の液圧は液圧制御ユニット５に伝達され、ブレーキ液の液圧が更に液圧制御ユニット５から各車輪のホイールシリンダ４ａ〜４ｄに伝達され、各車輪のホイールシリンダ４ａ〜４ｄにより各車輪のディスクロータ１０１ａ〜１０１ｄの回転に対してそれぞれ制動力が発生し、車両に制動力が発生する。

制動アシスト装置２は、制動アシスト装置２を車体のエンジンルームと車室との間を仕切る車体部材である隔壁６０に固定するためのケーシング１２を有し、制動アシスト装置２の構成部品は前記ケーシング１２に保持される。前記構成部品については後述する。

前記ケーシング１２は固定壁１２ａと筒部１２ｂを有しており、前記固定壁１２ａには複数個、この実施例では３個の固定ねじ４２が、前記筒部１２ｂの中心軸を中心とする円周上に等間隔に、この実施例では１２０度間隔で、設けられている。

図１ではエンジンルームと車室とを仕切る前記隔壁６０は簡略表示しているが、前記固定壁１２ａの図で右側の面に前記隔壁６０が密着し、前記固定ねじ４２で締め付けることによりケーシング１２が前記隔壁に固定され、制動アシスト装置２における前記固定壁１２ａより左側に位置する部分が前記隔壁のエンジンルーム側に存在し、前記隔壁に形成された穴から制動アシスト装置２の前記固定壁１２ａより右側に位置する部分である、前記筒部１２ｂが車室内に突出している。

前記ケーシング１２にはマスタシリンダ３が固定され、前記マスタシリンダ３には更にブレーキ液を蓄えるためのリサーバタンク１０が保持されている。前記リザーバタンク１０は前記マスタシリンダ３と後述するアシスト制御ユニット６との間の空間に配置されているので、制動アシスト装置２の装置全体がコンパクトに成る効果が有る。

前記マスタシリンダ３はこの実施例ではタンデム型であり、その内部にプライマリ液室２３とセカンダリ液室２４とが設けられている。前記マスタシリンダ３のプライマリ液室２３とセカンダリ液室２４とからは略同圧のブレーキ液の液圧が出力され、すなわち前記プライマリ液室２３とセカンダリ液室２４とから同圧のブレーキ液圧が出力されることで、２系統のブレーキ液の液圧が使用可能となり、安全性、信頼性が向上する。これらの２系統の液圧はそれぞれ液圧制御ユニット５に伝達される。

前記制動アシスト装置２のケーシング１２の内部には、入力ロッド１１と前記入力ロッド１１の先端側に設けられた入力ピストン１１ａ、アシストピストン２１、電動アクチュエータとして作用するモータ（電動モータ）３１と、前記モータ３１の回転運動を直線的な運動に変換する回転−直動変換機構３２とが設けられている。

前記入力ロッド１１は車室内に設けられているブレーキペダルＢと機械的に繋がっており、ブレーキペダルＢの操作に基づいて入力ロッド１１は図１の左側あるいは右側に移動する。運転者によりブレーキペダルＢが踏込まれた場合には、入力ロッド１１は図１の右から左側方向に移動し、すなわち入力ロッド１１が車室側からエンジンルーム側の方向に移動し、入力ロッド１１のマスタシリンダ側に設けられた入力ピストン１１ａがマスタシリンダ３のプライマリ液室２３のブレーキ液を加圧する。

前記セカンダリピストン２２はプライマリ液室２３とセカンダリ液室２４との液圧を同圧にするように作用するので、入力ピストン１１ａによりプライマリ液室２３が加圧されると同様にセカンダリ液室２４の液圧も同様に加圧される。

ブレーキペダルＢの操作量はストロークセンサ１４で検出され、検出値がアシスト制御ユニット６に入力され、前記操作量に基づく制動力が発生するようにアシスト制御ユニット６から交流電力がモータ３１のステータ３１ｂに供給される。前記交流電力に基づき電動アクチュエータであるモータ３１のロータ３１ａに回転トルクが発生し、回転運動を直線運動に変換する回転−直動変換機構３２に前記回転トルクが伝達され、前記モータ３１のロータ３１ａの回転移動量が直線移動量に変換され、アシストピストン２１を図の左方向に移動させる。マスタシリンダ３のプライマリ液室２３に対してアシストピストン２１と入力ピストン１１ａとの両方のピストンがプライマリピストンとして作用し、前記アシストピストンの移動量に基づきブレーキ液が加圧される。

マスタシリンダ３のセカンダリ液室２４のセカンダリピストン２２は、摩擦や特性改善のためのばねの作用を無視すれば、基本的には自由に移動できるフリーピストンである。前記セカンダリピストン２２はプライマリ液室２３の液圧の増加に基づき図１の左側に移動する。プライマリ液室２３とセカンダリ液室２４の液圧が略等しくなるようにセカンダリピストン２２が移動するので、プライマリピストンとして作用する入力ピストン１１ａとアシストピストン２１との移動に基づき、プライマリ液室２３の液圧とセカンダリ液室２４の液圧の両方が加圧され、プライマリ液室２３とセカンダリ液室２４とから略同じ圧力のブレーキ液圧がマスタ配管１０３ａとマスタ配管１０３ｂとから出力される。

前記ブレーキペダルＢの操作量として、ブレーキペダルＢの踏圧を検出しても良いし、またブレーキペダルＢの踏込み量を検出しても良い。ブレーキペダルＢの前記操作量をパラメータとして目標制動力がアシスト制御ユニット６で演算され、電動アクチュエータであるモータ３１が制御される。

なお、本実施例ではブレーキペダルＢの操作量として踏込み量をストロークセンサ１４により検出し、検出された踏込み量を制御パラメータとして目標制動力を演算する。制御パラメータとしてブレーキペダルＢの踏込み量を使用する理由は、ブレーキペダルＢの踏込み量は入力ロッド１１の移動量を検出することにより得られるので、ブレーキペダルＢの踏圧を検出するよりも、高精度でしかも比較的簡単に検出できるからである。

モータ３１として、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等を用いることが可能である。これらのモータの内で、車載用電源は直流電源であることから、ＤＣモータあるいはＤＣブラシレスモータが望ましい。またＤＣモータでは整流子（ブラシ）が必要であり、耐久性や信頼性の点で、また制御性や静粛性の点でＤＣブラシレスモータが最も望ましい。

ＤＣブラシレスモータには幾つかの種類があるが、本実施例ではより小型でさらに大きな出力が得られるとの観点から、ＤＣブラシレスモータは、ステータには３相巻線を備えたステータ巻線が設けられ、ロータには永久磁石が設けられ、前記永久磁石により磁極が形成された構造（以下永久磁石モータと記す）を成している。なお永久磁石にはネオジューム磁石が最も望ましいが、フェライト磁石も使用可能である。

前記アシスト制御ユニット６は、制御パラメータに基づき目標制動力を求め、目標制動力に対応したブレーキ液の液圧をマスタシリンダで発生するように、アシストピストン２１の位置制御を行う。具体的な制御内容は後述するが、ブレーキペダルＢが踏込まれるとストロークセンサ１４などで踏込み量が計測され、例えば入力ピストン１１ａとアシストピストン２１との相対位置の差に基づいて、前記相対位置の差が減少するようにモータ３１を駆動する。

アシスト制御ユニット６は、モータ３１によって上述のようにアシストピストン２１の位置制御を行うために、モータ３１の目標回転速度と目標回転量とを求め、モータ３１の回転速度が目標回転速度になるように、アシスト制御ユニット６が内蔵しているインバータ回路から３相交流電力を供給する。

アシストピストン２１は、モータ３１の回転運動に基づきマスタシリンダの方向に移動し、マスタシリンダのブレーキ液の液圧が増大する。ブレーキ液の液圧は上述のホイールシリンダ４ａ〜４ｄが発生する制動力となるので、アシストピストン２１の移動に基づき制動力が増大したこととなる。

後述するとおり、アシストピストン２１の移動量は、モータ３１の目標回転量、あるいは目標回転角に基づいて制御され、実際の移動量が目標移動量あるいは目標回転角となるように、ロータ３１ａの位置を検出するレゾルバなどの位置センサ３３からの信号に基づき、アシスト制御ユニット６はモータ３１の回転量すなわち回転角度を制御する。

前記アシスト制御ユニット６は、本実施例の場合にはブレーキペダルＢの操作量や走行状態を制御パラメータとしている。

上述のとおり、モータ３１の回転量を制御するために、モータ３１のロータ３１ａの磁極位置を検知するための位置センサ３３からロータ３１ａの磁極位置を検知し、磁極位置を表す信号を出力する。

前記アシスト制御ユニット６は、上記信号を受け、この信号に基づいて、モータ３１のロータ３１ａの回転角すなわち回転量を算出し、この回転角に基づき回転−直動変換機構３２の推進量、すなわちアシストピストン２１の実変位量を算出する。このアシストピストン２１の実変位量が、アシストピストン２１の前記目標移動量である目標変位量に近づくように、アシスト制御ユニット６はモータ３１を制御する。

回転運動を直動運動に変換、あるいは直動運動を回転運動に変換する回転−直動機構３２は、例えば、ラックピニオン、ボール送りネジ等が使用可能である。アシストピストン２１の移動距離との関係でボール送りネジ方式の方が好ましく、本実施例ではボール送りネジによる方式を用いている。

この実施例では、モータ３１のロータ３１ａは中空形状を成しており、ロータ３１ａの内部の中空部を入力ピストン１１ａとアシストピストン２１とが貫通しており、ロータ３１ａの内周面はボールネジナット３２ａの外側の外周面に嵌合している。

モータ３１のロータ３１ａは回転可能であるが、入力ピストン１１ａとアシストピストン２１の軸方向には移動しないように軸受けで保持されており、ボールネジナット３２ａも回転可能であるが、前記軸方向には移動できない。

ロータ３１ａの回転によりボールネジナット３２ａが一方側に回転すると、ボールネジ軸３２ｂがマスタシリンダ３に向けて軸方向に移動し、ボールネジ軸３２ｂに設けられた突起がアシストピストン２１をマスタシリンダ３の方に押す。

この推力によりアシストピストン２１がマスタシリンダ３の方向に押圧され、マスタシリンダ３のプライマリ液室２３の液圧を増加させる。セカンダリ液室２４の液圧はプライマリ液室２３と略同じと成るように変化するので、この場合セカンダリ液室２４から出力される液圧も増加する。

アシストピストン２１は、ばねによりボールネジ軸３２ｂの前記突起に押し付けられており、ボールネジナット３２ａが他方側に回転すると、ボールネジ軸３２ｂが図１の右側、すなわちマスタシリンダ３とは逆の方向に移動し、前記突起が図１の右側に移動するので、ばねの力によりアシストピストン２１は図１の右方向であるマスタシリンダ３と逆の方向に移動する。この場合、マスタシリンダ３のプライマリ液室２３とセカンダリ液室２４の出力液圧は何れも減少する。

可動部材１６は、その一側に戻しバネ１５の一端が係合されて、ボールネジ軸３２ｂの推力と逆方向の力がボールネジ軸３２ｂに作用するように構成されている。これにより、ブレーキ中、すなわちアシストピストン２１が押圧されて各液室２３、２４が加圧されている状態でモータ３１の故障等によりボールネジ軸３２ｂの戻し制御が不能となった場合に、戻しバネ１５の反力によってボールネジ軸３２ｂを初期位置に戻すことができる。従って、各液室２３、２４の液圧（マスタシリンダ圧）を概ね零付近まで低下させることができ、例えばブレーキの引きずりによる車両挙動の不安定化を回避することができる。

プライマリ液室２３とセカンダリ液室２４の増加した液圧は、マスタ配管１０３ａ、１０３ｂを介して、ホイールシリンダ４ａ〜４ｄに伝達される。ホイールシリンダ４ａ〜４ｄは、図示しないシリンダ、ピストン、パッド等から構成されており、プライマリ液室２３とセカンダリ液室２４から供給された作動液によってピストンが推進され、このピストンが、パッドをディスクロータ１０１ａ〜１０１ｄに押圧して、制動力を得る。

次に、アシスト制御ユニット６によりモータ３１を駆動して、入力ロッド１１の推力を増幅する原理について説明する。実施例では、前記したように、ブレーキペダルＢの踏み込みによる入力ロッド１１がアシストピストン２１に対してマスタシリンダ３側に変位する。この変位量に応じ、前記変位量すなわち入力ロッド１１とアシストピストン２１との相対位置の差が小さくなる方向にモータ３１が駆動され、アシストピストン２１がマスタシリンダ３側に移動し、プライマリ液室２３が加圧される。

マスタシリンダ３の出力液圧の増幅比（以下、「倍力比」という。）は、入力ロッド１１とアシストピストン２１の変位量の比、入力ロッド１１とアシストピストン２１の断面積の比、等により決定される。

特に、入力ロッド１１の変位量と同量だけアシストピストン２１を変位させる場合には、倍力比（Ｎ／Ｎ）は、入力ロッド１１の断面積ＡＩＲ及びアシストピストン２１の断面積ＡＰＰから、次の式（１）により一意に定まることが一般に知られている。

Ｎ／Ｎ＝（ＡＩＲ＋ＡＰＰ）／ＡＩＲ・・・（１）

すなわち、必要な倍力比に基づいて、入力ロッド１１の断面積ＡＩＲとアシストピストン２１の断面積ＡＰＰを設定し、入力ロッド１１の変位量に等しくなるようにアシストピストン２１の変位量を制御すると、常に一定の倍力比を得ることができる。

なお、前記したとおり、入力ロッド１１の変位量は、ストロークセンサ１４によって検出され、アシストピストン２１の変位量は、モータ３１に備えられた位置センサ３３からの信号に基づいて、アシスト制御ユニット６により算出される。

次に、アシスト制御ユニット６の倍力可変制御処理について説明する。倍力可変制御処理とは、入力ロッド１１の変位量に比例ゲインＫ_１を乗じた量の変位をアシストピストン２１に与える制御処理のことである。なお、比例ゲインＫ_１は、制御性の上では１（Ｋ_１＝１）であることが望ましいが、緊急ブレーキ等の、ドライバのブレーキ操作量を上回るブレーキ力が必要な場合には、一時的に１を超える値に変更することができる。これにより、同量のブレーキ操作量でも、マスタ圧を通常時（Ｋ_１＝１の場合）に比べて引き上げて、より大きなブレーキ力を発生させることができる。ここで、緊急ブレーキの判定は、例えば、ストロークセンサ１４からのブレーキ操作量検出信号の時間変化率が所定値を上回るか否かで判定することができる。

前記した倍力可変制御処理によれば、ドライバのブレーキ要求に従う入力ロッド１１の変位量に応じてマスタ圧が増減圧されるため、ドライバの要求とおりのブレーキ力を発生させることができる。

なお、比例ゲインＫ_１を１未満の値（Ｋ_１＜１）に変更することにより、ハイブリッド車における回生ブレーキ力の分だけ液圧ブレーキを減圧する回生協調ブレーキ制御に適用することも可能である。

続いて、自動ブレーキ機能を実施する際の処理について説明する。自動ブレーキ制御処理は、マスタシリンダ３の作動圧を自動ブレーキの要求液圧（以下「自動ブレーキ要求液圧」という。）に調節するように、アシストピストン２１を前進又は後退させる制御処理である。

アシストピストン２１の制御方法としては、予め取得したアシストピストン２１の変位量とマスタシリンダ３の出力液圧（略してマスタ圧と記載）との関係を示すデータテーブルをアシスト制御ユニット６は記憶しており、このデータテーブルに基づいて、自動ブレーキとして要求されるマスタシリンダ３の出力液圧を算出し、次にこの算出した出力液圧を実現するのに必要なアシストピストン２１の変位量を前記記憶していたデータテーブルから求める。求めた変位量を目標値とし、モータ３１をアシスト制御ユニット６で駆動してアシストピストン２１の変位量が前記目標の変位量となるようにモータ３１を制御する。

あるいは他の制御方法として、マスタシリンダ３の出力側にマスタシリンダ３の出力液圧を検出するための液圧センサ（以下マスタ圧センサと記す）５７を設け、前記要求されるマスタシリンダ３の出力液圧を算出すると、前記マスタシリンダ３の出力液圧が算出した液圧になるように、前記モータ３１をアシスト制御ユニット６で制御し、マスタ圧センサ５７で検出されたマスタ圧を使用してフィードバックする方法、も使用できる。

なお、自動ブレーキ要求液圧は、外部ユニットから受信することが可能であり、自動ブレーキ機能は、例えば、車両追従制御、車線逸脱回避制御、障害物回避制御、等におけるブレーキ制御に関連して用いられることが可能である。

制御装置７では、入力される先行車との車間距離、道路情報、車両状態量、例えば、ヨーレート、前後加速度、横加速度、ハンドル舵角、車輪速、車体速、等に基づいて、各輪で発生させる目標ブレーキ力を算出し、この結果に基づいて、液圧制御ユニット５の制御を行う。

液圧制御ユニット５は、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７の制御指令に従って、各ホイールシリンダ４ａ〜４ｄへ供給するブレーキ液の液圧を制御する。液圧制御ユニット５は、マスタシリンダ３で加圧された作動液の、各ホイールシリンダ４ａ〜４ｄへの供給を制御するゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂと、同じくポンプ５４ａ、５４ｂへの供給を制御するゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂと、マスタシリンダ３又はポンプ５４ａ、５４ｂから各ホイールシリンダ４ａ〜４ｄへの作動液の供給を制御するＩＮ弁５２ａ〜５２ｄと、ホイールシリンダ４ａ〜４ｄへの液圧を減圧制御するＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄと、マスタシリンダ３で生成されたマスタ圧を昇圧するポンプ５４ａ、５４ｂと、ポンプ５４ａ、５４ｂを駆動するポンプ駆動用のモータ５５と、マスタ圧を検出するマスタ圧センサ５６と、を備えている。

なお、マスタ圧センサ５７はアシスト制御ユニット６が制御に使用するマスタ圧を検出し、マスタ圧センサ５６は制御装置７が制御に使用するマスタ圧を検出する。液圧センサは使用する制御回路から電源電圧の供給を受け、供給された電源電圧に対して液圧に基づく出力電圧を供給し、前記制御回路は供給した電源電圧と前記出力電圧とから液圧を検知する、従って、検出対象が同じであっても、利用する制御回路毎に液圧センサを設けることが、検知精度を向上する観点から、望ましい。

前記液圧制御ユニット５は、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ）や、車両挙動安定化制御（ＶＳＡ）を行う。また、液圧制御ユニット５は、プライマリ液室２３から作動液の供給を受け、ＦＬ輪１００ａとＲＲ輪１００ｄのブレーキ力を制御する第１のブレーキ系統と、セカンダリ液室２４から作動液の供給を受け、ＦＲ輪１００ｂとＲＬ輪１００ｃのブレーキ力を制御する第２のブレーキ系統の二つの系統から構成されている。

このような構成を採ることにより、一方のブレーキ系統が失陥した場合にも、正常な他方のブレーキ系統により、車両の対角線上に位置する２輪のブレーキ力が確保されるので、車両の挙動を安定に保つことができる。

図１において、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂは、マスタシリンダ３とＩＮ弁５２ａ〜５２ｄとの間に備えられており、マスタシリンダ３で加圧された作動液をホイールシリンダ４ａ〜４ｄに供給する際に、開弁される。ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂは、マスタシリンダ３とポンプ５４ａ、５４ｂとの間に備えられ、マスタシリンダ３で加圧された作動液をポンプ５４ａ、５４ｂで昇圧してホイールシリンダ４ａ〜４ｄに供給する際に、開弁される。

ＩＮ弁５２ａ〜５２ｄは、ホイールシリンダ４ａ〜４ｄの上流に備えられており、マスタシリンダ３又はポンプ５４ａ、５４ｂで加圧された作動液をホイールシリンダ４ａ〜４ｄに供給する際に、開弁される。

ＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄは、ホイールシリンダ４ａ〜４ｄの下流に備えられており、ホイール圧を減圧する際に開弁される。なお、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂと、ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂと、ＩＮ弁５２ａ〜５２ｄと、ＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄは、いずれも電磁式のもので、各弁毎に、図示しないソレノイドへの通電が個別に制御されることにより、弁の開閉量が個別に調節される。

また、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂと、ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂと、ＩＮ弁５２ａ〜５２ｄと、ＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄは、常開弁、常閉弁のいずれであっても構わないが、第１の実施形態では、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂと、ＩＮ弁５２ａ〜５２ｄが常開弁、ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂとＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄが常閉弁である。

このような構成を採ることにより、それぞれの弁への電力供給が停止した場合にも、ゲートＩＮ弁とＯＵＴ弁が閉じ、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂとＩＮ弁５２ａ〜５２ｄは開いて、マスタシリンダ３で加圧された作動液がすべてのホイールシリンダ４ａ〜４ｄに到達し、ドライバの要求どおりのブレーキ力を発生させることができる。

ポンプ５４ａ、５４ｂは、例えば、車両挙動安定化制御、自動ブレーキ、等を行うために、マスタシリンダ３の作動圧を超える圧力が必要な場合に、マスタ圧を更に昇圧してホイールシリンダ４ａ〜４ｄに供給する。なお、ポンプ５４ａ、５４ｂとしては、プランジャポンプ、トロコイドポンプ、ギヤポンプ、等が適当であるが、静粛性の点において、ギヤポンプが望ましい。

モータ５５は、液圧制御ユニット５の制御指令に基づいて供給される電力によって動作し、自体に連結されたポンプ５４ａ、５４ｂを駆動する。なお、モータ５５としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ、等が適当であるが、制御性、静粛性、耐久性の点において、ＤＣブラシレスモータが望ましい。

マスタ圧センサ５６は、セカンダリ側のマスタ配管１０３ｂの下流に備えられており、マスタ圧を検出する圧力センサである。なお、マスタ圧センサ５６の個数及び設置する位置については、図１に示した例に限定されるものではなく、制御性、フェイルセーフ、等を考慮して決定することができる。

アシスト制御ユニット６は、位置センサ３３の信号に基づいてモータ３１の回転角を算出することができるので、モータ３１の回転角に基づいて回転−直動変換機構３２の推進量、すなわちアシストピストン２１の変位量を算出することができ、また、ペダルストロークの値から入力ロッド１１の変位量を算出することができる。従って、ブレーキ操作量を検出するストロークセンサ１４からマスタ圧を推定することができる。

従って、推定したマスタ圧とマスタ圧センサ５７で検知したマスタ液圧とを比較することにより、モータ３１自体の故障や電源ライン断線等により、モータ３１でアシストピストン２１を動作できない場合等の動作不良の検出が可能となる。

なお、モータ３１に直接供給される電流値とモータ変位量を比較することにより、モータ３１の故障を検出することも可能である。このようにして、アシスト制御ユニット６は、モータ３１へ供給される電流値、電圧値、ストロークセンサ１４の出力値及びマスタ圧センサ５７の出力値から、モータ３１の故障状態を検知できる。また、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７も、液圧制御ユニット５の故障状態を検知できる。

車輪速センサ１０２ａ〜１０２ｄは、各車輪１００ａ〜１００ｄに備えられており、各車輪速を検出するセンサである。車輪速センサ１０２ａ〜１０２ｄで検出された車輪速信号は、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７に入力され、車内通信ネットワーク（ＣＡＮ）によってアシスト制御ユニット６へ送信される。

次に図２〜図５を用いて本実施例に係る車両用ブレーキ装置１の制御内容を説明する。図２は、アシスト制御ユニット６内でプログラムの実行によって実現される機能を説明するブロック図、図３は、車輪速と不感帯量との関係を示すグラフ、図４は、ペダルストローク量と目標制御値との関係を示すグラフ、図５は、車輪速とモータのフィードバックゲインとの関係を示すグラフである。

不感帯量算出部２０１と不感帯処理部２０２は、上記解決しようとする課題の解決に関係する処理部分であり、フィルタリング定数設定部２０３とフィルタリング処理部２０４は、前記不感帯量算出部２０１と不感帯処理部２０２に対する、他の実施形態である。

不感帯処理部２０２は、ストロークセンサ１４で検出した入力値に対して不感帯処理を行うものであり、不感帯量算出部２０１によって算出設定された不感帯量と、入力値とを比較して、入力値が不感帯量を超えて変化したときに入力に応答する処理を行う。

不感帯量算出部２０１は、各車輪１００ａ〜１００ｄの車輪速信号に基づいて、ストロークセンサ１４の不感帯量を算出する。車輪速信号は、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７に入力され、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７からアシスト制御ユニット６に入力される。

不感帯量の設定あるいはフィルタリング定数設定は、ストロークセンサ１４に基づくモータ３１の電流値制御に比べ応答性が低くても良く、制御装置７から車両内の通信システムであるＣＡＮなどの情報伝送に基づいて情報を受信して対応しても応答性では問題無く、十分に対応可能である。

不感帯量あるいはフィルタリング定数は、車速が所定速度以下の場合に、ストロークセンサ１４の検出信号の微小な変動によってモータ３１の回転変動が発生しあるいは大きくなり、結果としてブレーキ制御の機器や取り付け部分に振動が生じるのを防止あるいは小さく抑えるように設定している。

例えば、図３に示すように車速が高い領域では不感帯量を小さい値にあるいはフィルタリング定数を大きい値に設定することで、ブレーキペダルＢの操作に対してモータ３１による倍力動作の応答性を高くすることができる。なお、図３はフィルタリング定数を記載していないが、車速が低いほどフィルタリング定数を小さくし、車速が高くなるにつれフィルタリング定数を高く設定している。車速が低い領域で不感帯量を大きい値に設定することで、不感帯処理部２０２でブレーキペダルＢの操作の微小変化は無視されることとなり、ブレーキペダルＢの操作に対するモータ３１による倍力動作の応答性を低くすることができる。

これにより、例えば車速が低い領域でストロークセンサ１４の検出信号に微小な変動が発生した場合に、その微小な変動に応じてモータ３１が回転変動し、あるいはモータ３１や機械機構が振動するのを抑制することができる。すなわち、車両の低速状態では、ストロークセンサ１４の検出信号の微小な変動が取り除かれて、目標液圧算出部２０７に入力されるように作用する。

このため、目標液圧算出部２０７はストロークセンサ１４の検出信号のうち、微小な変動に応答しないように動作する。この作用や動作はフィルタリング処理部２０４を使用した他の実施の形態でも同じである。ただ、処理速度や処理効果を見た場合にフィルタリング処理部２０４より不感帯処理部２０２の方が、目標液圧算出部２０７による制御において、良い結果を得ると思われる。

次に、車両の高速走行時について説明する。ストロークセンサ１４の検出信号について、高速走行時では低速走行時と比べると、より微小な変化までが目標液圧算出部２０７に入力される。あるいは高速走行時では、より微小な変化までが反映される状態で目標液圧算出部２０７に入力される。このようなことから制御の入力信号に対する応答性が高くなる。

上記低速走行時や高速走行時においては、ストロークセンサ１４の出力を代表して説明したが、ブレーキ操作量として入力ロッド１１の位置や移動量を使用した場合、ストロークセンサ１４の出力と物理的に同じ性質を有しており、同じ作用効果となる。従って、本願明細書では、上記ストロークセンサ１４の出力は、入力ロッド１１の位置や移動量を含む概念として説明している。

目標液圧算出部２０７はマスタシリンダ３の目標液圧、すなわち目標制動力を算出し、目標制動力に近い制動力が得られるようにモータ制御部２０８はモータを制御する。具体的には目標制動力をアシストピストン２１の位置として算出することができ、実際のアシストピストン２１の位置を位置センサ３３で検知し、この位置センサ３３の検出値に基づくフィードバック制御を行う。

また、急速にブレーキを掛けるのか、より滑らかにブレーキを掛けるのかは、モータ３１の発生トルクに依存し、モータ３１の発生トルクを算出した目標トルクに沿って制御できるように、モータ電流に基づいてフィードバック制御を行う。前記モータ制御部２０８の上記フィードバック制御に基づく出力により、図１のアシスト制御ユニット６からモータ３１のステータ３１ｂの巻線に交流電流が供給される。

上述の不感帯処理部２０２の処理の代わりにフィルタリング処理部２０４を使用し、このフィルタリング処理部２０４でフィルタリングの処理を行っても良い。次にフィルタリング処理の一例を記載する。フィルタリング定数設定部２０３が設定するフィルタリング定数をＣとする、なお定数Ｃは次の範囲の値である。

１＞Ｃ＞０ ・・・（２）

すなわちＣは１より小さく０（ゼロ）よりおおきい。

フィルタリング処理部２０４は、フィルタリング定数設定部２０３が設定するフィルタリング定数Ｃを使用し、次のような処理を行う。フィルタリング処理した出力値Ｙ０は、ブレーキペダルＢの操作量の一例であるストロークセンサ１４からの入力値を一定時間毎に取り込み、新たに取り込んだセンサの入力値をＸ０、フィルタリング処理した過去の出力値をＸ１として、以下の式（３）によって算出される。

Ｙ０＝Ｘ０×Ｃ＋Ｘ１×（１−Ｃ） ・・・（３）

次のフィルタリング処理では、式（３）の計算結果であるフィルタリング処理した出力値Ｙ０を、次の式（３）の計算におけるＸ１として使用する。すなわち式（３）の計算結果を目標液圧算出部２０７の処理に使用すると共に、次のフィルタリング処理では上述の通り、過去の出力値Ｘ１として使用する。

上記式（３）で定数Ｃが「１」の値に近づくほど新しく測定した値が大きく反映されることとなり、もし定数Ｃが「１」の値となると測定値をそのまま目標液圧算出部２０７の制御に反映することとなる。この場合はフィルタリング処理が実質的に行われないこととなる。

この実施の形態では、車速の高速時には定数Ｃを「１」に近づけ、車速の低速時にはＣの値を減少するように設定する。この定数Ｃの設定はフィルタリング定数設定部２０３により行われ、フィルタリング定数設定部２０３は図３に相当するようなテーブルを記憶している。

フィルタリング定数設定部２０３が記憶しているテーブルのデータは、縦軸が定数Ｃで横軸が車速であるが、但し図３との相違点は、図３では横軸の右に行くほど車速が高くなるテーブルであるのに対して、フィルタリング定数設定部２０３が有するグラフでは横軸の右に行くほど車速が低くなり、横軸の右端で車速がゼロとなるテーブルである。

車両用ブレーキ装置１は、ケース１２が車体の隔壁６０に固定されて、入力ロッド１１が車室内に突出し、ブレーキペダルＢが入力ロッド１１に連結された構造を有している。従って、モータ３１に回転変動や振動が生じた場合に、車室内に異音として漏れ響く可能性があるが、本実施の形態では、車速が低い領域で不感帯量を大きい値に設定してモータ３１の回転変動や振動を積極的に小さくしているので、低速走行状態や走行停止状態において、車室内の静粛性を維持することができる。また制御の安定性も向上する。

本実施の形態では、図３に示すように、ストロークセンサ１４の検出信号が増加する側と減少する側で不感帯量の特性を変更し、増加側では特性Ｗ１を選定して不感帯量を大きい値に変更し、減少側では特性Ｗ２を選定して不感帯量を小さい値に変更することもできる。このように、不感帯量を増加側と減少側で可変とすることで、制動力を増す方の応答性を高くでき、さらに静粛性を向上できる。

また、制動力を増す傾向の制御モードで特性Ｗ１を選定し、制動力を減少する傾向の制御モードで特性Ｗ２を選定することで応答性を高くでき、さらに静粛性を向上できる。尚、ストロークセンサ１４の検出信号の微小な変動は、ユーザによるブレーキペダルＢの微小な振動、ストロークセンサ自身のノイズ、外部から受けるノイズ等に起因する。

ストロークセンサ１４の検出信号に対してハード的にフィルタリングを行うと、例えば急ブレーキ時等の高い応答性が要求される場合に、所望の応答性が得られないおそれがあることから、アシスト制御ユニット６内でソフトウエアによってフィルタリングを行うことが好ましい。ソフトウエアによる上述のフィルタリング処理は、ブレーキペダルＢの操作量、この実施例では踏込み量に対して行われる。

上述のとおり、目標液圧算出部２０７は、不感帯処理部２０２やフィルタリング処理部２０４の処理により、ストロークセンサ１４の検出信号の値が不感帯量を超えて変化した場合に目標液圧算出部２０７は目標制御値の更新処理を行う、あるいは微小変動を超える場合により大きく制御反映することが可能となる。

例えば、ストロークセンサ１４の検出信号の変化が不感帯量より小さい場合には、目標制御値の更新処理は行われず、前回と同じ値の目標制御値を出力する。目標液圧算出部２０７の出力である目標制御値は、図４のグラフに示すように、ストロークセンサ１４の検出信号であるペダルストロークに応じて決定される。目標液圧算出部２０７によって算出された目標制御値は、モータ制御部２０８に入力される。

モータ制御部２０８には、目標液圧算出部２０７で算出された目標制御値が送られ、この値に基づいてモータ３１は制御される。モータ制御部２０８には、目標制御値の他に、位置センサ３３からアシスト制御ユニット６にモータのロータ位置が入力され、アシスト制御ユニット６からモータ３１に供給されるモータ電流値が入力される。

そして、位置センサ３３で検出された値と算出されるモータの目標位置とがフィードバック制御され、目標位置にアシストピストン２１が来るようにフィードバック制御される。このときに高い速度でアシストピストン２１を動かすのか、あるいは低速で動かすのかを制御するためにモータ制御部２０８では、モータ電流値に対し、実際のモータ電流値と対比させながらフィードバック制御を行うことでトルクと応答性に対して制御の安定性と信頼性を向上している。

車輪速センサ１０２ａ〜１０２ｄで検出された各車輪１００ａ〜１００ｄの車輪速信号は、液圧制御ユニット５を制御するための制御装置７へ入力され、車内通信ネットワーク（ＣＡＮ）によってアシスト制御ユニット６へ送信される。アシスト制御ユニット６は、例えば図６に示すように、受信した車輪速信号に応じてペダルストローク量のカットオフ周波数を変更することで、急作動時に特に応答性を求められる高速走行時における応答性を確保しながら、車速が低い時のモータ３１に起因する振動を抑制することができる。

図６に示すように、車輪速が大きくなるにつれてカットオフ周波数を大きくし、車輪速が小さくなるにつれてカットオフ周波数を小さくすることによって応答性、信頼性が向上する。

次に、図７、図８を用いて、実施例に係る車両用ブレーキ装置１の動作について説明する。図７は、従来の車両用ブレーキ装置の動作を表したタイムチャート、図８は、実施例に係る車両用ブレーキ装置の動作を表したタイムチャートであり、両方とも、車速が低い領域において、時間ｔ１においてブレーキペダルＢが踏まれ、そのまま保持した状態を示している。

従来例では、図７（ａ）に示すように、ストロークセンサ１４の検出信号に微少な変動が発生している場合に、その微少な変動に応じて図７（ｂ）の目標制御値、図７（ｃ）のモータ位置、図７（ｄ）のモータ速度が振動している。従って、モータ３１本体、回転−直動変換機構３２が振動し、車体部材の隔壁やブレーキペダルＢが共振して、車室内に異音が漏れ響くおそれがある。

これに対し、本発明では、図８（ａ）に示すように、ストロークセンサ１４の検出信号に微少な変動が発生しているが、上述の不感帯処理もしくはフィルタリング処理によって、目標制御値、モータ位置、モータ速度において振動が抑制されている。

従って、モータ３１本体や回転−直動変換機構３２の振動を防ぎ、制動アシスト装置２が取り付けられている隔壁６０やブレーキペダルＢの共振を抑制して、異音の発生を防止することができる。従って、例えば低速走行時や走行停止中において、車室内の静粛性を確保することができ、車室内環境を良好なものとし、乗員の快適性を向上させることができる。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記した車両用ブレーキ装置１が適用される車両がＨＥＶ車の場合、エンジン走行時とモータ走行時で、不感帯量またはフィルタリング定数あるいは、フィルタ周波数を変更してもよい。

例えばエンジン走行時は、モータ３１に回転変動や振動が発生しても、かかる振動等に起因した異音よりもエンジン音の方が大きく、車室内の静粛性には影響を与えないので、不感帯量またはフィルタリング定数を大きくする、あるいはフィルタリング周波数を下げるように制御し、モータ３１による倍力動作の応答性の向上を図る。

一方、モータ走行時は、モータ３１の振動等に起因して異音が発生すると、車室内の静粛性に影響を与えるおそれがあるので、不感帯量を大きくし、またはフィルタリング定数を大きくし、またはフィルタ周波数を上げて、モータ３１による倍力動作の応答性を低下させる。これにより、ストロークセンサの検出信号の微小な変動に応じてモータ３１に回転変動や振動が発生するのを抑制し、車室内の静粛性を確保することができる。

上述の構成では本発明の解決しようとする課題の解決や作用効果に他にあるいは加えて次の課題を解決でき、効果を発揮する。

アシスト制御ユニット６をケーシング１２に固定しているので装置全体をより小型化できる効果が有る。

さらにアシスト制御ユニット６からモータ３１のステータ３１ｂへ交流電力を供給する電力線を短くできノイズの放射を抑制できる。

さらにアシスト制御ユニット６やケーシング１２を金属材で構成して互いに電気的に接続して車体に接地した電気的な接続構成とすることが可能で、アシスト制御ユニット６の内部にインバータ回路を設けても上記電力線から外部に放射されるノイズを抑制できる。

アシスト制御ユニット６とマスタシリンダ３との間の空間を利用してリザーバ１０を配置することで装置全体をコンパクトにできる。特に車室側にモータを配置し、エンジン側にマスタシリンダ３を配置し、前記ケーシング１２の上方向にアシスト制御ユニット６を配置しているので、マスタシリンダ３とアシスト制御ユニット６との間に形成される空間を上手く利用することができる。この空間にリザーバ１０を配置した場合にリザーバ１０は上方向となり、ブレーキ油内の空気を除去し易い効果が有る。またアシスト制御ユニット６を壁６０に近づけて配置しているので、装置全体が大きくなるのを防止できる。

モータ３１を制御するアシスト制御ユニット６と液圧制御ユニット５を制御する制御装置７とを分けて配置することで、アシスト制御ユニット６をケーシング１２に固定することが可能となり、図１には開示されていないが制御装置７を液圧制御ユニット５に固定することが可能となる。このことでブレーキ装置がよりコンパクトになる。また生産性が向上する。

１ 車両用ブレーキ装置
２ 制動アシスト装置
３ マスタシリンダ
４ａ〜４ｄ ホイールシリンダ
５ 液圧制御ユニット
６ アシスト制御ユニット
７ 制御装置
１０ リザーバタンク
１１ 入力ロッド
１３ 電動アクチュエータ
１４ ストロークセンサ
１５ 戻しばね
１６ 可動部材、
２１ アシストピストン、
２２ セカンダリピストン、
２３ プライマリ液室、
２４ セカンダリ液室、
３１ モータ
３１ａ ロータ
３１ｂ ステータ
３２ 回転−直動変換装置
３２ａ ボールネジナット
３２ｂ ボールネジ軸
３３ 位置センサ
５０ａ、５０ｂ ゲートＯＵＴ弁、
５１ａ、５１ｂ ゲートＩＮ弁、
５２ａ〜５２ｄ ＩＮ弁、
５３ａ〜５３ｄ ＯＵＴ弁、
５４ａ、５４ｂ ポンプ
５５ モータ、
５６ マスタ圧センサ、
１００ａ ＦＬ輪：前輪左車輪
１００ｂ ＦＲ輪：前輪右車輪
１００ｃ ＲＬ輪：後輪左車輪
１００ｄ ＲＲ輪：後輪右車輪
１０１ａ〜１０１ｄ ディスクロータ
１０３ａ、１０３ｂ マスタ配管
２０１ 不感帯量算出部
２０２ 不感帯処理部
２０３ フィルタリング定数設定部
Ｂ ブレーキペダル

Claims (8)

1. ブレーキペダルの操作に基づいて移動する入力ピストンと、
   電動モータにより移動するアシストピストンと、
   前記入力ピストンとアシストピストンとの両方に基づいたブレーキ液の液圧を発生するマスタシリンダと、
   前記ブレーキペダルの踏込み量を検出するストロークセンサと、
   前記電動モータを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ブレーキペダルの操作に基づいて前記電動モータを制御し、前記ブレーキペダルの操作に対する前記電動モータの制御の応答性を車両の走行状態に基づいて変更し、
   前記車両の低速走行状態における前記電動モータの制御の応答性を、前記車両の高速走行状態における前記電動モータの制御の応答性よりも低くし、かつ
   前記ストロークセンサの検出信号が増加する側の前記電動モータの制御の応答性を、前記ストロークセンサの検出信号が減少する側の前記電動モータの制御の応答性よりも高くすることを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記制御部は、
   前記ブレーキペダルの操作量に応じた入力値が不感帯量を超えて変化したときに前記入力値に応答する処理を行う不感帯処理部と、
   該不感帯処理部の不感帯量を前記車両の走行状態に応じて設定する不感帯量設定部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記不感帯量設定部は、
   前記車両の低速走行状態では、前記車両の高速走行状態に比べて前記不感帯量を大きい値に設定することを特徴とする請求項２に記載の車両用ブレーキ装置。
4. 前記アシストピストンは中空形状であり、前記入力ピストンは前記アシストピストンの前記中空形状の内部に配置されており、前記入力ピストンと前記アシストピストンの両方が前記マスタシリンダとのピストンとして作用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ブレーキ装置。
5. 前記制御部は、
   前記ブレーキペダルの操作量に応じた入力値を所定の定数に基づいてフィルタリング処理するフィルタリング処理部と、
   該フィルタリング処理部の定数を前記車両の走行状態に応じて設定するフィルタリング定数設定部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
6. 前記フィルタリング処理部は、前記入力値を一定時間ごとに取り込み、以下の算出式により算出された値を出力値として出力することを特徴とする請求項５に記載の車両用ブレーキ装置。
   Ｙ０＝Ｘ０×Ｃ＋Ｘ１×（１−Ｃ）
   （Ｙ０：出力値、Ｘ０：新たに取り込んだ入力値、Ｃ：フィルタリング定数（ただし、０＜Ｃ＜１））、Ｘ１：過去の出力値）
7. 前記フィルタリング定数設定部は、
   前記車両の低速走行状態では、前記車両の高速走行状態に比べて前記フィルタリング定数の値を小さくすることを特徴とする請求項６に記載の車両用ブレーキ装置。
8. 前記アシストピストンは中空形状であり、前記入力ピストンは前記アシストピストンの前記中空形状の内部に配置されており、前記入力ピストンと前記アシストピストンの両方が前記マスタシリンダとのピストンとして作用することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の車両用ブレーキ装置。

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