回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置
【課題】ブレーキ装置において、急ブレーキ時の制動力の応答性を向上させる。
【解決手段】運転者が操作するブレーキペダル２２と、ペダル反力を生成する反力バネ２３と、インプットロッド２４と、インプットロッド２４の変位量に応じて液圧を生成するマスタシリンダ２５と、ブレーキペダル２２の変位速度に応じてインプットロッド２４に伝達する力の大きさを可変するダンパ２６と、ペダル変位量を検出するペダル変位センサ２７と、液圧を生成する液圧アクチュエータ２８と、液圧アクチュエータ２８以下の液圧を検出する液圧センサ２９と、で構成されている。急ブレーキ時にはダンパ２６を介してブレーキペダル２２に入力された力がインプットロッド２４に伝達され、マスタシリンダ２５に液圧が生じるため、液圧アクチュエータ２８単独の作動より早く、大きな制動力を出力できる。
【解決手段】運転者が操作するブレーキペダル２２と、ペダル反力を生成する反力バネ２３と、インプットロッド２４と、インプットロッド２４の変位量に応じて液圧を生成するマスタシリンダ２５と、ブレーキペダル２２の変位速度に応じてインプットロッド２４に伝達する力の大きさを可変するダンパ２６と、ペダル変位量を検出するペダル変位センサ２７と、液圧を生成する液圧アクチュエータ２８と、液圧アクチュエータ２８以下の液圧を検出する液圧センサ２９と、で構成されている。急ブレーキ時にはダンパ２６を介してブレーキペダル２２に入力された力がインプットロッド２４に伝達され、マスタシリンダ２５に液圧が生じるため、液圧アクチュエータ２８単独の作動より早く、大きな制動力を出力できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよび発電機として機能する回転電機を搭載した車両に使用するブレーキ装置に関し、特に前記回転電機による回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと回転電機の両方を使用して車両の走行を行うハイブリット車両や、エンジンを使用しないで回転電機で車両の走行を行う純粋な電気車両では、液圧アクチュエータによる摩擦ブレーキを使用した制動と回転電機による回生ブレーキを使用した制動とが使用される。例えば運転者がブレーキペダルを操作すると、運転者の操作量に基づいて運転者が要求する車両の要求制動力が求められ、前記要求制動力を回生制動力で賄うのか、それとも摩擦制動力で賄うのか、あるいは両方の制動力で賄うのかが演算により決められる。運転者が要求する要求制動力を回生制動力、あるいは摩擦制動力、あるいは両方の制動力を利用する技術は、例えば以下に記載する特許文献１（特表２００５−５３２２２０号公報）に開示されている。
【０００３】
なお、本明細書では、ハイブリット車両や純粋な電気車両を総称して電気車両と記し、ハイブリット自動車やエンジンを使用しない純粋な電気自動車を総称して電気自動車と記す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電気車両、特に電気自動車においては急ブレーキに対する応答性の更なる改善が望ましい。
【０００６】
一例として、前記特許文献１に開示の技術について説明する。特許文献１のシステムはブレーキペダルと液圧経路との間に空隙が設けられているブレーキバイワイヤシステムである。空隙はブレーキペダルの変位に伴って減少し、ブレーキペダルの変位量が所定量以上になるとブレーキペダルと液圧経路の入力部材が接触することで液圧経路にブレーキペダルからの力が伝達される。ブレーキペダルと入力部材が接触していない空隙がある状態ではブレーキペダルの変位量などに基づいて液圧経路上に設けられたアクチュエータが液圧を生成し、その液圧で摩擦制動力を発生させている。そのため、制動力に高い応答性が要求される急ブレーキ操作に対応するためには応答性の高いアクチュエータが必要になる。
【０００７】
本発明の目的は、回生ブレーキと摩擦ブレーキを協調制御するブレーキシステムに使用でき、ブレーキ操作に対する制動力発生の応答性を向上したブレーキ装置を提供することである。
【０００８】
以下に説明の実施の形態では、上述の応答性向上以外に幾つかの課題を更に解決している。これらについては、以下の実施の形態の中で説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するため、本発明では、ブレーキペダルとアクチュエータの間を、速度に応じて伝達力が変化する継手部材によって接続する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレーキ操作に対する制動力発生の応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第一〜第六の実施の形態としての液圧発生装置を搭載した車両の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第一の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る第一〜第六の実施の形態としての流体式継手部材の基本動作結果を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第一の実施の形態としての液圧発生装置の流体式継手部材に伝達力を可変する装置を設けた構成を示す説明図である。
【図５】本発明に係る第一〜第四の実施の形態としての液圧発生装置の基本動作結果を示す説明図である。
【図６】本発明に係る第一〜第五の実施の形態としての反力バネと液圧によるペダル踏力変化を示す説明図である。
【図７】本発明に係る第一〜第五の実施の形態としての反力バネによるペダル踏力変化を示す説明図である。
【図８】本発明に係る第二の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図９】本発明に係る第三の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る第四の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る第五の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の緩ブレーキ時の基本動作を示す説明図である。
【図１４】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の急ブレーキ時の基本動作を示す説明図である。
【図１５】本発明に係る第六の実施の形態としてのターンオーバ機構の基本動作結果を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の基本動作結果を示す説明図である。
【図１７】第一乃至第六の実施の形態の基本となる制御ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る車両の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
［第一の実施の形態］
本発明に係る車両の第一の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。本実施の形態は、ＦＦ（エンジン前置き前輪駆動方式）車両に本発明を適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく４ＷＤ車両（４輪駆動方式）やＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）等にも適用可能である。
【００１４】
図１において、本実施の形態の車両１０は、エンジン１１と、トルクコンバータ１２と、トランスミッション１３と、ドライブシャフト１４ａ，１４ｂと、車輪１５ａ〜１５ｄと、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄを動作させるための液圧を発生する液圧発生装置１００と、ブレーキ制御装置２００と、蓄電装置１６と、後輪２０ｃ，２０ｄに制動力を加える回生制動装置１７と、を備えている。
【００１５】
前記エンジン１１は燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生させる内燃機関である。爆発により得られるピストンの運動はクランクシャフトの回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ１２，トランスミッション１３，ドライブシャフト１４ａを介して、前輪２０ａ，２０ｂに動力を伝達する。トルクコンバータ１２は、エンジン１１とトランスミッション１３との間に設けられている。前記トルクコンバータ１２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション１３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション１３へ伝達する機能とを有する。前記トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２とドライブシャフト１４との間に設けられ、例えば、前進５段（第１速〜第５速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギアなどを有する。前記ドライブシャフト１４ａは、トランスミッション１３と前輪２０ａ，２０ｂとを連結する回転軸で、エンジン１１の回転駆動力を前輪２０ａおよび２０ｂへ伝達する。
【００１６】
液圧発生装置１００は摩擦制動力を発生するための液圧を発生し、前記液圧はブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄへ伝わり、このブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄを動作させる。摩擦ブレーキ装置は、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄとブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄとを有していて、前記各ディスクロータ２０ａ〜２０ｄは、各車輪１５ａ〜１５ｄと一体的に回転するように、各車輪１５ａ〜１５ｄに対して機械的に固定されている。
【００１７】
前記各ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄは、図示しないが、シリンダと前記シリンダの内部に設けられたピストンと前記ピストンによって移動するパッド等から構成されている。前記シリンダ内の前記ピストンは、前記液圧発生装置１００が発生した作動油の液圧に基づいて移動し、推力を発生する。前記ピストンが発生した推力に基づいて前記パッドはディスクロータ２０ａ〜２０ｄを押圧する。このパッドがディスクロータ２０ａ〜２０ｄを押圧することで、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと間に摩擦力を発生する。この摩擦力が各車輪１５ａ〜１５ｄに制動力として働き、各車輪１５ａ〜１５ｄと路面の間に制動力が発生する。
【００１８】
回生制動装置１７は、左右の後輪２０ｃ，２０ｄのそれぞれから伸びるドライブシャフト１４ｂに接続され、制動過程においてドライブシャフト１４ｂの回転により発電し、発電した電力を蓄電装置１６に供給して前記蓄電装置１６を充電すると共に、発電により生じた回転負荷が左右の後輪２０ｃ，２０ｄに制動力として働く。前記回生制動装置１７は、モータおよび発電機として動作する回転電機と、前記蓄電装置１６からの直流電力を三相交流電力に変換して前記回転電機に供給しあるいは前記回転電機が発生する三相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置とを備えている。前記電力変換装置は直流電力と三相交流電力との間の電力変換を行うインバータ装置と前記インバータ装置を制御するインバータ制御装置を有している。前記インバータ制御装置は前記回転電機の回転子の磁極位置に対して固定子の回転磁界の位相を制御することにより、回転電機はモータとしてあるいは発電機として動作し、発電機として動作する状態では発電電力に応じた負荷が発生し、この負荷に基づいて回生制動力が発生する。
【００１９】
前記蓄電装置１６は、前記電力変換装置に直流電力を供給し、あるいは前記電力変換装置から直流電力を受け、電力を蓄える働きをし、例えばニッケル水素電池あるいはリチウム電池、などの電力を蓄える高電圧用の電池を有している。一方図示していないが、液圧発生装置１００やブレーキ制御装置２００や回生制動装置１７が有する制御回路を動作させる１４ボルト系等の定電圧系のバッテリを備えている。前記バッテリからの直流電圧は、定電圧回路により例えば５Ｖの定電圧に電圧変換され、前記制御回路に供給される。
【００２０】
液圧発生装置１００と、回生制動装置１７と、蓄電装置１６は、ブレーキ制御装置２００のインタフェースと電気的に接続されており、液圧発生装置１００と、回生制動装置１７は、ブレーキ制御装置２００の指令に基づいて制動力を制御する。
【００２１】
本実施の形態では、以上で説明した車両の構成要素のうち、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、液圧発生装置１００と、ブレーキ制御装置２００と、蓄電装置１６と、回生制動装置１７とで、ブレーキシステムを構成している。その内、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、液圧発生装置１００とを摩擦ブレーキシステム、蓄電装置１６と、回生制動装置１７とを回生ブレーキシステムとして分類する。
【００２２】
次に以下に説明の実施の形態の背景となる、基本的な制御方法を図１７を使用して説明する。図１７のプログラムは、非常に短時間毎に繰り返し実行される。まず実行タイミングとなるとブレーキ制御装置２００は実行を開始する〔ステップＳ２〕。次にステップＳ４で、後述するペダル変位センサ２７により運転者の操作量を測定し、車両全体の要求制動力を演算により求める。ステップＳ６で、回生ブレーキシステムによる制動力により制動可能かどうかを演算し、不足する場合には不足分を摩擦ブレーキシステムにより行うようにして、回生ブレーキシステムによる制動力と摩擦ブレーキシステムによる制動力とを演算により求める。ステップＳ８で、摩擦ブレーキシステムによる制動力をブレーキ制御装置２００から液圧発生装置１００へ伝送回路を介して指令する。なお、回生ブレーキシステムによる制動力はブレーキ制御装置２００から回生制動装置１７へ伝送回路を介して指令する。この指令により、プログラムの実行を終了する。上記実行を一定時間毎に繰り返し行うことで、運転者の要求に対応した制動力を発生する。回生ブレーキシステムの制動力を優先的に利用することにより、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収でき、エネルギー効率を向上できる。
【００２３】
図２以降では、摩擦ブレーキシステムの構成と動作について説明する。図２において、液圧発生装置１００は、運転者が操作するブレーキペダル２２と、ペダル反力を生成する反力バネ２３と、インプットロッド２４と、インプットロッド２４の変位量に応じて液圧を生成するマスタシリンダ２５と、ブレーキペダル２２の変位速度に応じてインプットロッド２４に伝達する力の大きさを可変するダンパ２６と、ブレーキペダル２２の変位量、つまりペダル変位量を検出するペダル変位センサ２７と、液圧を生成する液圧アクチュエータ２８と、液圧アクチュエータ２８より下流側の液圧を検出する液圧センサ２９とで構成される。
【００２４】
マスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８で生成された液圧により、上述のようにディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄで制動力が発生する。液圧アクチュエータ２８は図１に示すブレーキ制御装置２００の指令に基づいて動作する。ブレーキペダル２２は運転者の踏力、つまりペダル踏力により変位し、ブレーキ制御装置２００は、ペダル変位センサ２７で検出したペダル変位量から算出される運転者の要求制動力と、回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて必要な摩擦制動力と、液圧センサ２９で検出した液圧から、必要な摩擦制動力を発生するために必要な液圧を算出し、液圧アクチュエータ２８へ液圧指令を送信する。
【００２５】
ブレーキペダル２２とインプットロッド２４は、ダンパ２６を継手部材として接続される。ダンパ２６は、ピストンロッド２６ａとピストンバルブ２６ｂ、外筒２６ｃ、オイル２６ｄから構成される流体式の継手部材であり、外筒２６ｃをブレーキペダル２２に、ピストンロッド２６ａをインプットロッド２４にそれぞれ固定しており、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の相対速度に応じて伝達力が変化する。
【００２６】
ダンパ２６は、図３に示す特性を有しており、ブレーキペダル２２の操作速度である変位速度、つまりペダル変位速度が速度Ｖａ１未満の緩ブレーキ操作の領域ではブレーキペダルの操作力を伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では図３に示す力をインプットロッド２４へ伝達する。また、ダンパ２６は伸縮方向で発生する伝達力が異なり、圧縮時は曲線Ａ１、伸長時は曲線Ａ２の伝達力が発生する。伸縮方向によって発生する伝達力が異なることで、ブレーキペダル２２を戻す際に不要な力を伝達せず、ブレーキペダル２２が初期位置まで迅速に戻るため、ペダルフィーリングが向上する。図３に示す特性は、オイルが通過するピストンバルブのオリフィス、バルブ、ポートの組み合わせによって任意に変更することができる。
【００２７】
また、ダンパ２６に図４に示す可変装置３０を設け、前記可変装置３０によりピストンバルブ２６ｂを通過するオイルの量を制御することでダンパ２６の伝達力を可変化しても良く、ダンパ２６のオイルに印加電力によって粘性が変化する磁性流体を混ぜ、印加電力を制御することでダンパ２６伝達力を可変化しても良い。ダンパ２６による伝達力の生成方法これら実施の形態の具体的内容に限定されるものではない。
【００２８】
図３に示すペダル変位速度の閾値Ｖａ１と伝達力の特性は一例であり、必要な伝達力に応じて任意に変更しても良い。また、ダンパ２６の構造はピストンロッドとピストンバルブ、外筒、オイルだけでなく、図３のような特性を実現できるものであればガスやバネなどを含んでいても良く、これら実施例と同じ構成に限定されるものではない。
【００２９】
ブレーキペダル２２とインプットロッド２４との間は、運転者がブレーキペダル２２を踏んでいない状態では空隙があり、この空隙はペダル変位量の増加に伴って減少する。ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の接触後、ブレーキペダル２２に入力されたペダル踏力はインプットロッド２４を介してマスタシリンダ２５に伝達され、一般的なブレーキ装置と同様にマスタシリンダ２５内のピストンでペダル踏力は液圧に変換される。
【００３０】
図３に示す緩ブレーキ操作の領域では、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触するまでマスタシリンダ２５にペダル踏力が伝達されず、ペダル変位センサ２７で検出したペダル操作量から運転者の要求制動力が算出される。回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて、前記要求制動力から必要な目標摩擦制動力が演算され、液圧センサ２９で検出した実際の液圧を基に、演算で求めた前記目標摩擦制動力を発生するために、液圧アクチュエータ２８を制御する。液圧アクチュエータ２８が供給する液圧がキャリパ２１ａ〜２１ｄに送くられ、摩擦制動力を発生させる。前記液圧アクチュエータ２８は、電動モータで駆動される油圧ポンプと油圧を制御する電磁弁および作動油を溜めておくリザーバを有しており、前記油圧ポンプによりブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄに供給する油圧を上昇させ、また前記リザーバへ作動油を戻すように前記電磁弁を動作させることにより、油圧を下げる。このようにして、液圧センサ２９で検出した実際の液圧が前記目標摩擦制動力に近づくように、前記油圧ポンプと前記電磁弁が制御される。
【００３１】
図３に示す急ブレーキ操作の領域では、ダンパ２６を介して伝達された力によってインプットロッド２４が変位し、その変位量によってマスタシリンダ２５内に液圧が生成される。ペダル変位センサ２７で検出したペダル変位量から算出される運転者の要求制動力と、回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて必要な摩擦制動力と、液圧センサ２９で検出した液圧から算出した必要な摩擦制動力を発生するために必要な液圧を液圧アクチュエータ２８で生成し、キャリパ２１ａ〜２１ｄに送ることで摩擦制動力を発生させる。
【００３２】
図５は急ブレーキ操作を行った時のペダル変位量に対するブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄへ送られる液圧を示したものである。図５の曲線Ｂ１は操作量を表しており、この実施の形態ではペダル変位量である。曲線Ｂ２と曲線Ｂ３は時間Ｔｂ１から時間Ｔｂ２までの間にペダル変位量をＸｂ１にした時に発生する液圧特性であり、曲線Ｂ２は図３あるいは図４でダンパ２６を使用していない状態での液圧発生装置１００の液圧特性を示しており、曲線Ｂ３は本実施形態の液圧発生装置１００の液圧特性である。曲線Ｂ２の液圧特性を発生する液圧発生装置１００は、マスタシリンダではなく液圧アクチュエータ２８で作動油の液圧を発生するように構成した場合の特性で、ブレーキペダルの操作量を検出するためのセンサである、ペダル変位センサ２７の出力により、液圧アクチュエータ２８の油圧ポンプを駆動するようにした場合である。この場合、マスタシリンダ２５が出力している作動液には、液圧が全くあるいはほとんど発生しない。
【００３３】
曲線Ｂ２と曲線Ｂ３は液圧アクチュエータ２８の性能に応じて変化するが、ここでは同じ性能の液圧アクチュエータ２８を用いており、同じ液圧指令がブレーキ制御装置２００から送信されているものとしている。急ブレーキの操作ではブレーキペダル２２の操作速度が速いので、ブレーキペダル２２の変位速度によってダンパ２６を介してマスタシリンダ２５のインプットロッド２４に推力が加えられ、マスタシリンダ２５の内部のピストンが押される。この結果、マスタシリンダ２５から供給される作動油の圧力が上昇する。マスタシリンダ２５が発生する液圧の応答性は、液圧アクチュエータ２８が発生する液圧より応答性が早いため、応答性の優れた液圧が液圧アクチュエータ２８に供給され、液圧アクチュエータ２８はマスタシリンダ２５が発生した液圧を利用して、目標の制動力を発生するのに適した液圧をブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄに供給する。
【００３４】
上記構成により、液圧発生装置１００の液圧特性である曲線Ｂ３は目標の液圧Ｐｂ１に達するまでの時間がダンパ２６を用いない構成の特性である曲線Ｂ２より短い特性となり、応答性が向上する。
【００３５】
ダンパ２６のような操作速度に応じて伝達力が変化する機構を使用しないで、曲線Ｂ３の応答性に優れた液圧特性を得ようとした場合、液圧アクチュエータ２８が有する液圧ポンプを駆動するためのモータの高出力化やポンプ自体の効率向上などの高コストな手法が必要になる。上述の実施の形態に示す構成では、例えば、上述の液圧発生装置１００のようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４をダンパ２６で接続するというシンプルな構成で、望ましい特性を得ることができる。構成がシンプルなため、低コスト化にも繋がり易い。
【００３６】
運転者はペダル変位量に相当する反力があるものとしてブレーキペダル２２を操作するため、運転者に違和感を与えないようにするためには、すなわちフィーリングを浴するためには、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の接触、非接触に関わらず、一般的な摩擦ブレーキ装置と略等しい図６に示す曲線Ｃ１のような反力をブレーキペダル２２に出力することが望ましい。
【００３７】
望ましい反力を発生する手法としては反力バネ２３を用いる構成がシンプルであり適切である。反力バネ２３の一端をブレーキペダル２２に、もう一端を反力バネ２３がブレーキペダルの面に対してほぼ直角になる方向の延長線上にあるボディフレームなどの非動作部品に固定した場合、ペダル変位量に対してブレーキペダル２２への反力がほぼ線形に増加する図７に示す曲線Ｄ２のような特性になる。本実施の形態のブレーキペダル２２は前述のように変位量の増加に伴ってインプットロッド２４との間の空隙が減少し、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触するとマスタシリンダ２５の液圧が反力としてブレーキペダル２２に加わることになる。反力バネ２３によるブレーキペダル２２に対する反力特性を上述の曲線Ｄ２として、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が図６に示すペダル変位量Ｘｄ１で接触した場合、ほぼ線形な反力バネ２３の特性にマスタシリンダ２５の液圧の反力が加算されるため、図６に示す曲線Ｃ２のような特性になる。この曲線Ｃ２の特性は前述の曲線Ｃ１の特性より反力が大きくなるため、同じ制動力を発生するためにも曲線Ｃ２の特性を有する液圧発生装置は曲線Ｃ１の特性を有する液圧発生装置より大きな力をブレーキペダル２２に加える必要があり、安全性の面から改善が望ましい。また、逆に曲線Ｃ１の特性より反力が小さくなる場合は同じ制動力を発生するためにペダル踏力が小さくて済むものの、ペダル変位量の微調整が難しくなるため、制御性の面から改善が望ましい。そのため、反力バネ２３による反力が図７に示す曲線Ｄ１のようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触する時のペダル変位量Ｘｄ１以上で反力の変化率を負にする方がより好ましい特性となる。
【００３８】
ここで変化率とはペダルの操作量に対する反力の変化の割合であり、この実施の形態ではペダルの変位量に対する反力の変化の割合である。反力バネ２３の長さと、反力バネ２３を取付けるブレーキペダル２２上のブレーキペダル２２の回転中心からの長さと、反力バネ２３を取付けるボディフレームなどの非動作部品とブレーキペダル２２の回転中心までの長さとを最適化することでペダル変位量Ｘｄ１以上の反力の変化率が負になる曲線Ｄ３のような反力特性を得ることができる。反力バネ２３による反力特性が前述の曲線Ｄ３である時、マスタシリンダ２５の液圧の反力を加算すると図６に示す曲線Ｃ３となり、目標とする曲線Ｃ１に略等しい特性を得ることができる。
【００３９】
以上は反力バネ２３を用いたペダル反力の制御方法で、構成がシンプルで、信頼性においても優れている。上述の構成に対し、ややコストアップや信頼性の点での工夫が望ましいが、ペダル反力を得る構成として、例えばブレーキペダル２２の回転中心にモータを取付け、モータのトルクによりペダル反力を模擬する手法であっても良い。
【００４０】
［第二の実施の形態］
本発明に係る車両の第ニの実施の形態について、図８を用いて説明する。第ニの実施の形態は第一の実施の形態における図２の液圧発生装置１００のダンパ２６をロータリダンパ３１に変更したものであり、それ以外は第一の実施の形態の図２と同じであるので、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４１】
本実施の形態で使用するロータリダンパ３１は、筐体３１ａとマスタシリンダ２５のインプットロッド２４が機械的に接続され、ロータリダンパ３１の内部のベーン３１ｂとブレーキペダル２２が接続されている。ベーン３１ｂはブレーキペダル２２の操作量である変位に応じてロータリダンパ３１の内部で回転する。なお、図８では筐体３１ａの回転をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、筐体３１ａとインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本発明では筐体とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。
【００４２】
一般的なロータリダンパは筐体に力が伝達されないが、本実施の形態のロータリダンパ３１は筐体３１ａの内部に圧力を受けるフィンを設けており、ベーン３１ｂの回転によって生じる圧力によって筐体３１ａが回転する。ロータリダンパ３１の伝達力は第一の実施例のダンパ２６と同様にペダル変位速度に応じて変化し、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１以上の急ブレーキ領域では筐体に力を伝達することで第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ロータリダンパ３１には図示しないが第一の実施の形態の図４に示す可変装置３０を設けて伝達力を可変化しても良い。図８の液圧発生装置１００は回転機構であるため、リンク機構を用いる第一の実施形態より滑らかなペダルフィーリングを得ることができる。
【００４３】
［第三の実施の形態］
本発明に係る車両の第三の実施の形態について、図９を用いて説明する。図９は第一の実施の形態における図２の液圧発生装置１００のダンパ２６や、第二の実施の形態のロータリダンパ３１を直動ダンパ３２に変更したものであり、直動ダンパ３２の基本的な内部構造は、第一の実施の形態のダンパ２６と同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４４】
本実施の形態の液圧発生装置１００のブレーキペダル２２とインプットロッド２４は、ブレーキペダル２２の変位をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、図９に示すようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本実施の形態では、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。直動ダンパ３２は、ピストンロッド３２ａとマスタシリンダ２５のインプットロッド２４が接続され、直動ダンパ３２のピストンロッド３２ａとインプットロッド２４は同じ変位をする。直動ダンパ３２はマスタシリンダ２５と同様に液圧配管で液圧アクチュエータ２８と接続されており、直動ダンパ３２で生成した液圧が液圧アクチュエータ２８へ伝達される。また、本実施の形態の液圧発生装置１００はマスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８の間にバルブ３３を備えている。このバルブ３３は、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では液圧を液圧アクチュエータ２８以下へ伝達しないようにするため、図示しないが液圧をバルブ内部やマスタシリンダのリザーバタンクなどの別経路に伝達する。ペダル変位速度が図３に示すＶａ１以上の急ブレーキ操作の領域では、マスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８の液圧経路を直結し、マスタシリンダ２５で生成した液圧を液圧アクチュエータ２８へ伝達する。なお、本実施形態の液圧発生装置１００ではブレーキペダル２２とインプットロッド２４は直接接続されており、ペダル踏力がインプットロッド２４へ直接伝達される。また、直動ダンパ３２には図示しないが第一の実施の形態の図４に示す可変装置３０を設けて伝達力を可変化しても良い。
【００４５】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、バルブ３３の制御が必要になるものの、ブレーキペダル２２にダンパなどの部材を設ける必要が無いため、足元などの室内空間が限られている車両にも搭載することが可能である。
【００４６】
［第四の実施の形態］
本発明に係る車両の第四の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は第三の実施の形態における図９の液圧発生装置１００のマスタシリンダ２５と同径化した直動ダンパ３２をマスタシリンダ２５に内蔵したものであり、それ以外の構造は第一の実施の形態の液圧発生装置１００などと同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４７】
なお、ダンパピストン３４はインプットロッド２４を介してブレーキペダル２２と接続されており、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力をマスタシリンダ２５内のピストンに伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ操作の領域では力をマスタシリンダ２５内のピストンに伝達する構造になっている。また、ダンパピストン３４はペダル変位量が所定量以上になるとマスタシリンダ２５内のピストンに接触し、ブレーキペダル２２に入力された力を直接マスタシリンダ２５内のピストンに伝達する。
【００４８】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、ダンパピストンがある分だけ一般的なマスタシリンダよりサイズが大きくなるものの、複雑なリンク機構やバルブの制御などが不要なシンプルな構造であるため、全体的に小型化が可能であり、動作不良などの失陥が生じ難い信頼性の高いブレーキシステムを構築することができる。
【００４９】
［第五の実施形態］
本発明に係る車両の第五の実施の形態について、図１１を用いて説明する。図１１は第二の実施の形態における図８の液圧発生装置１００のロータリダンパ３１をモータアクチュエータ３５に変更し、マスタシリンダ２５にブースタ３６を設けたものであり、それ以外の構造は第一の実施の形態の液圧発生装置１００などと同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００５０】
ブレーキペダル２２とモータアクチュエータ３５は接続されておらず、それぞれ独立に動作する。また、図１１ではブレーキペダル２２とモータアクチュエータ３５の回転中心が同じ支点になっているが、異なる支点を回転中心としても良い。本実施の形態で使用するモータアクチュエータ３５は、出力軸とインプットロッド２４が接続されており、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力をインプットロッド２４に伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では力をインプットロッド２４に伝達する構造になっている。また、ペダル変位量が所定量以上になるとブレーキペダル２２がインプットロッド２４に接触し、ペダル踏力が直接インプットロッド２４に伝達される。なお、図１１では回転軸の回転をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、回転軸とインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本発明ではモータアクチュエータ３５とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。
【００５１】
ブースタ３６は、大気圧と負圧の差圧によって推進力を得る負圧ブースタや負圧を電子制御する電制ブースタであり、インプットロッド２４に伝達される力を増幅するものである。このブースタ３６を設けることによってモータアクチュエータ３５で発生する必要がある出力を低減でき、モータアクチュエータ３５の低コスト化，小型化などが可能になる。
【００５２】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、モータアクチュエータ３５により木目細かい伝達力の制御を行うことができる。
【００５３】
［第六の実施の形態］
本発明に係る車両の第六の実施の形態について、図１２〜図１６を用いて説明する。図１２〜図１４は第四の実施の形態における図１０の液圧発生装置１００にターンオーバ機構を追加したものである。ターンオーバ機構とは、自動車のクラッチペダルなどに使われているリンク機構であり、ペダルの変位量が所定量以上になるとバネなどの反力がアシスト力に反転し、ペダル踏力を軽減および液圧アクチュエータ２８の液圧の立ち上がり遅れを補うものである。
【００５４】
本実施の形態のターンオーバ機構は、引張バネ４１と、ターンオーバアーム４２と、起点ダンパ４３と、ストッププレート４４とから構成されており、引張バネ４１は所定の引張力が負荷された状態になっており、ストッププレート４４によってターンオーバ機構が反時計回り方向に動かないようにしている。引張バネ４１は片側を回転自由な支点５１、ターンオーバアーム４２は片側を回転自由な支点５２でボディフレームなどの非動作部品に固定される。起点ダンパ４３は片側を回転自由な支点でブレーキペダル２２に固定される。
【００５５】
なお、図１２〜図１４において起点ダンパ４３のピストンロッド４３ａとブレーキペダル２２が接続されているが、起点ダンパ４３の向きを逆にし、起点ダンパ４３の外筒４３ｂとブレーキペダル２２を接続しても良い。引張バネ４１とターンオーバアーム４２、起点ダンパ４３は、もう一方を回転自由な支点５３で接続されている。なお、支点５３の回転中心はターンオーバアーム４２の片側が固定されている支点５２であり、引張バネ４１はこの支点５３の変位に応じて伸縮する。起点ダンパ４３のピストンは、第一の実施形態のダンパ２６などと同様にペダル変位速度に応じて伝達する力が変化し、ペダル踏力は起点ダンパ４３の外筒を介して支点５３へ伝達される。例えば図３のようにペダル変位速度がＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力が伝達されず、図１３に示すように起点ダンパ４３のピストンロッドとピストンのみがブレーキペダル２２と共に変位する。ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では、ペダル踏力が起点ダンパ４３の外筒を介して支点５３へ伝達されるため、図１４に示すように支点５３がブレーキペダル２２と共に変位する。この時、支点５１と支点５３を結ぶ直線が支点５１を中心に時計回りに回転して支点５２を越えると、引張バネ４１に負荷されている引張力がブレーキペダル２２に対してアシストする方向に働き、急ブレーキの操作時のペダル踏力を軽減する。
【００５６】
急ブレーキの操作時のペダル変位量に対するペダル踏力およびターンオーバ機構の反力、アシスト力の一例を図１５に示す。曲線Ｅ１はターンオーバ機構を備えていない実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量に対するペダル踏力である。曲線Ｅ２はペダル変位量に対してターンオーバ機構が発生する力を示したものである。ターンオーバ機構は上述のように引張バネ４１が所定の引張力が負荷され、ストッププレート４４によってターンオーバ機構が反時計回り方向に動かないようになっているが、引張バネ４１に負荷されている引張力をブレーキペダル２２に対してアシストする方向に反転させるためには、ターンオーバ機構のリンク機構を時計回りに動かす力Ｆｅ１が必要であり、このＦｅ１は引張バネ４１に負荷されている所定の引張力より僅かに大きな力である。以降ではターンオーバ機構がブレーキペダル２２に対して発生する力が反転する位置をターンオーバ点と称する。図１５ではペダル変位量Ｘｅ１においてターンオーバ機構に力Ｆｅ１が加わり、ブレーキペダル２２に対して最大でＦｅ２の力がターンオーバ機構からアシスト力として加わる。このアシスト力はペダル変位量が大きくなるに伴って引張バネ４１が収縮するために減少し、ペダル変位量Ｘｅ２の時点で０になる。曲線Ｅ３は曲線Ｅ１と曲線Ｅ２の合力であり、この曲線Ｅ３が本実施形態の図１２の液圧発生装置１００において必要なペダル踏力となる。曲線Ｅ３のペダル踏力はペダル変位量Ｘｅ１までは曲線Ｅ１より大きいものの、ペダル変位量Ｘｅ１〜Ｘｅ２までは曲線Ｅ１より小さいため、液圧アクチュエータ２８の液圧の立ち上がり遅れを補うことができる。図１６にターンオーバ機構を備えていない場合の液圧発生装置１００と、本実施形態の液圧発生装置１００において同じペダル踏力でブレーキペダル２２を操作した場合のペダル変位量とマスタシリンダ２５で発生する液圧の一例を示す。曲線Ｆ１と曲線Ｆ２はそれぞれターンオーバ機構を備えていない実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量と液圧、曲線Ｆ３と曲線Ｆ４はそれぞれ本実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量と液圧である。時間Ｔｆ１はペダル変位の開始時間、時間Ｔｆ２はターンオーバ点を通過した時間、時間Ｔｆ３は曲線Ｆ３が目標ペダル変位量Ｘｆ１に達した時間、時間Ｔｆ４は曲線Ｆ４が目標液圧Ｐｆ１に達した時間、時間Ｔｆ５は曲線Ｆ１が目標ペダル変位量Ｘｆ１に達した時間、時間Ｔｆ６は曲線Ｆ２が目標液圧Ｐｆ１に達した時間である。前述のように本実施形態の液圧発生装置１００はターンオーバ機構の作動に力を必要とするため、同じペダル踏力で操作している図１４では時間Ｔｆ１〜時間Ｔｆ２において曲線Ｆ３は曲線Ｆ１よりペダル変位量が少なく、曲線Ｆ４は曲線Ｆ２より液圧が低くなる。しかし、前述のように時間Ｔｆ２において本実施の形態の液圧発生装置１００はターンオーバ点を通過するため、ブレーキペダル２２にターンオーバ機構からのアシスト力が加わり、目標ペダル変位量に達する時間はＴｆ５からＴｆ３に、目標液圧に達するまでの時間はＴｆ６からＴｆ４に短縮することができる。
【００５７】
以上の実施形態により、急ブレーキの操作時の制動力の応答性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 車両
１１ エンジン
１２ トルクコンバータ
１３ トランスミッション
１４ａ，１４ｂ ドライブシャフト
１５ａ〜１５ｄ 車輪
１６ 蓄電装置
１７ 回生制動装置
２０ａ〜２０ｄ ディスクロータ
２２ ブレーキペダル
２３ 反力バネ
２４ インプットロッド
２５ マスタシリンダ
２６ ダンパ
２７ ペダル変位センサ
２８ 液圧アクチュエータ
２９ 液圧センサ
３０ 可変装置
３１ ロータリダンパ
３２ 直動ダンパ
３３ バルブ
３４ ダンパピストン
３５ モータアクチュエータ
３６ ブースタ
４１ 引張バネ
４２ ターンオーバアーム
４３ 起点ダンパ
４４ ストッププレート
５１〜５３ 支点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよび発電機として機能する回転電機を搭載した車両に使用するブレーキ装置に関し、特に前記回転電機による回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと回転電機の両方を使用して車両の走行を行うハイブリット車両や、エンジンを使用しないで回転電機で車両の走行を行う純粋な電気車両では、液圧アクチュエータによる摩擦ブレーキを使用した制動と回転電機による回生ブレーキを使用した制動とが使用される。例えば運転者がブレーキペダルを操作すると、運転者の操作量に基づいて運転者が要求する車両の要求制動力が求められ、前記要求制動力を回生制動力で賄うのか、それとも摩擦制動力で賄うのか、あるいは両方の制動力で賄うのかが演算により決められる。運転者が要求する要求制動力を回生制動力、あるいは摩擦制動力、あるいは両方の制動力を利用する技術は、例えば以下に記載する特許文献１（特表２００５−５３２２２０号公報）に開示されている。
【０００３】
なお、本明細書では、ハイブリット車両や純粋な電気車両を総称して電気車両と記し、ハイブリット自動車やエンジンを使用しない純粋な電気自動車を総称して電気自動車と記す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電気車両、特に電気自動車においては急ブレーキに対する応答性の更なる改善が望ましい。
【０００６】
一例として、前記特許文献１に開示の技術について説明する。特許文献１のシステムはブレーキペダルと液圧経路との間に空隙が設けられているブレーキバイワイヤシステムである。空隙はブレーキペダルの変位に伴って減少し、ブレーキペダルの変位量が所定量以上になるとブレーキペダルと液圧経路の入力部材が接触することで液圧経路にブレーキペダルからの力が伝達される。ブレーキペダルと入力部材が接触していない空隙がある状態ではブレーキペダルの変位量などに基づいて液圧経路上に設けられたアクチュエータが液圧を生成し、その液圧で摩擦制動力を発生させている。そのため、制動力に高い応答性が要求される急ブレーキ操作に対応するためには応答性の高いアクチュエータが必要になる。
【０００７】
本発明の目的は、回生ブレーキと摩擦ブレーキを協調制御するブレーキシステムに使用でき、ブレーキ操作に対する制動力発生の応答性を向上したブレーキ装置を提供することである。
【０００８】
以下に説明の実施の形態では、上述の応答性向上以外に幾つかの課題を更に解決している。これらについては、以下の実施の形態の中で説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するため、本発明では、ブレーキペダルとアクチュエータの間を、速度に応じて伝達力が変化する継手部材によって接続する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレーキ操作に対する制動力発生の応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第一〜第六の実施の形態としての液圧発生装置を搭載した車両の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第一の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る第一〜第六の実施の形態としての流体式継手部材の基本動作結果を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第一の実施の形態としての液圧発生装置の流体式継手部材に伝達力を可変する装置を設けた構成を示す説明図である。
【図５】本発明に係る第一〜第四の実施の形態としての液圧発生装置の基本動作結果を示す説明図である。
【図６】本発明に係る第一〜第五の実施の形態としての反力バネと液圧によるペダル踏力変化を示す説明図である。
【図７】本発明に係る第一〜第五の実施の形態としての反力バネによるペダル踏力変化を示す説明図である。
【図８】本発明に係る第二の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図９】本発明に係る第三の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る第四の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る第五の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の緩ブレーキ時の基本動作を示す説明図である。
【図１４】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の急ブレーキ時の基本動作を示す説明図である。
【図１５】本発明に係る第六の実施の形態としてのターンオーバ機構の基本動作結果を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る第六の実施の形態としての液圧発生装置の基本動作結果を示す説明図である。
【図１７】第一乃至第六の実施の形態の基本となる制御ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る車両の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
［第一の実施の形態］
本発明に係る車両の第一の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。本実施の形態は、ＦＦ（エンジン前置き前輪駆動方式）車両に本発明を適用したものである。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく４ＷＤ車両（４輪駆動方式）やＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）等にも適用可能である。
【００１４】
図１において、本実施の形態の車両１０は、エンジン１１と、トルクコンバータ１２と、トランスミッション１３と、ドライブシャフト１４ａ，１４ｂと、車輪１５ａ〜１５ｄと、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄを動作させるための液圧を発生する液圧発生装置１００と、ブレーキ制御装置２００と、蓄電装置１６と、後輪２０ｃ，２０ｄに制動力を加える回生制動装置１７と、を備えている。
【００１５】
前記エンジン１１は燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生させる内燃機関である。爆発により得られるピストンの運動はクランクシャフトの回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ１２，トランスミッション１３，ドライブシャフト１４ａを介して、前輪２０ａ，２０ｂに動力を伝達する。トルクコンバータ１２は、エンジン１１とトランスミッション１３との間に設けられている。前記トルクコンバータ１２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション１３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション１３へ伝達する機能とを有する。前記トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２とドライブシャフト１４との間に設けられ、例えば、前進５段（第１速〜第５速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギアなどを有する。前記ドライブシャフト１４ａは、トランスミッション１３と前輪２０ａ，２０ｂとを連結する回転軸で、エンジン１１の回転駆動力を前輪２０ａおよび２０ｂへ伝達する。
【００１６】
液圧発生装置１００は摩擦制動力を発生するための液圧を発生し、前記液圧はブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄへ伝わり、このブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄを動作させる。摩擦ブレーキ装置は、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄとブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄとを有していて、前記各ディスクロータ２０ａ〜２０ｄは、各車輪１５ａ〜１５ｄと一体的に回転するように、各車輪１５ａ〜１５ｄに対して機械的に固定されている。
【００１７】
前記各ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄは、図示しないが、シリンダと前記シリンダの内部に設けられたピストンと前記ピストンによって移動するパッド等から構成されている。前記シリンダ内の前記ピストンは、前記液圧発生装置１００が発生した作動油の液圧に基づいて移動し、推力を発生する。前記ピストンが発生した推力に基づいて前記パッドはディスクロータ２０ａ〜２０ｄを押圧する。このパッドがディスクロータ２０ａ〜２０ｄを押圧することで、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと間に摩擦力を発生する。この摩擦力が各車輪１５ａ〜１５ｄに制動力として働き、各車輪１５ａ〜１５ｄと路面の間に制動力が発生する。
【００１８】
回生制動装置１７は、左右の後輪２０ｃ，２０ｄのそれぞれから伸びるドライブシャフト１４ｂに接続され、制動過程においてドライブシャフト１４ｂの回転により発電し、発電した電力を蓄電装置１６に供給して前記蓄電装置１６を充電すると共に、発電により生じた回転負荷が左右の後輪２０ｃ，２０ｄに制動力として働く。前記回生制動装置１７は、モータおよび発電機として動作する回転電機と、前記蓄電装置１６からの直流電力を三相交流電力に変換して前記回転電機に供給しあるいは前記回転電機が発生する三相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置とを備えている。前記電力変換装置は直流電力と三相交流電力との間の電力変換を行うインバータ装置と前記インバータ装置を制御するインバータ制御装置を有している。前記インバータ制御装置は前記回転電機の回転子の磁極位置に対して固定子の回転磁界の位相を制御することにより、回転電機はモータとしてあるいは発電機として動作し、発電機として動作する状態では発電電力に応じた負荷が発生し、この負荷に基づいて回生制動力が発生する。
【００１９】
前記蓄電装置１６は、前記電力変換装置に直流電力を供給し、あるいは前記電力変換装置から直流電力を受け、電力を蓄える働きをし、例えばニッケル水素電池あるいはリチウム電池、などの電力を蓄える高電圧用の電池を有している。一方図示していないが、液圧発生装置１００やブレーキ制御装置２００や回生制動装置１７が有する制御回路を動作させる１４ボルト系等の定電圧系のバッテリを備えている。前記バッテリからの直流電圧は、定電圧回路により例えば５Ｖの定電圧に電圧変換され、前記制御回路に供給される。
【００２０】
液圧発生装置１００と、回生制動装置１７と、蓄電装置１６は、ブレーキ制御装置２００のインタフェースと電気的に接続されており、液圧発生装置１００と、回生制動装置１７は、ブレーキ制御装置２００の指令に基づいて制動力を制御する。
【００２１】
本実施の形態では、以上で説明した車両の構成要素のうち、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、液圧発生装置１００と、ブレーキ制御装置２００と、蓄電装置１６と、回生制動装置１７とで、ブレーキシステムを構成している。その内、ディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄと、液圧発生装置１００とを摩擦ブレーキシステム、蓄電装置１６と、回生制動装置１７とを回生ブレーキシステムとして分類する。
【００２２】
次に以下に説明の実施の形態の背景となる、基本的な制御方法を図１７を使用して説明する。図１７のプログラムは、非常に短時間毎に繰り返し実行される。まず実行タイミングとなるとブレーキ制御装置２００は実行を開始する〔ステップＳ２〕。次にステップＳ４で、後述するペダル変位センサ２７により運転者の操作量を測定し、車両全体の要求制動力を演算により求める。ステップＳ６で、回生ブレーキシステムによる制動力により制動可能かどうかを演算し、不足する場合には不足分を摩擦ブレーキシステムにより行うようにして、回生ブレーキシステムによる制動力と摩擦ブレーキシステムによる制動力とを演算により求める。ステップＳ８で、摩擦ブレーキシステムによる制動力をブレーキ制御装置２００から液圧発生装置１００へ伝送回路を介して指令する。なお、回生ブレーキシステムによる制動力はブレーキ制御装置２００から回生制動装置１７へ伝送回路を介して指令する。この指令により、プログラムの実行を終了する。上記実行を一定時間毎に繰り返し行うことで、運転者の要求に対応した制動力を発生する。回生ブレーキシステムの制動力を優先的に利用することにより、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収でき、エネルギー効率を向上できる。
【００２３】
図２以降では、摩擦ブレーキシステムの構成と動作について説明する。図２において、液圧発生装置１００は、運転者が操作するブレーキペダル２２と、ペダル反力を生成する反力バネ２３と、インプットロッド２４と、インプットロッド２４の変位量に応じて液圧を生成するマスタシリンダ２５と、ブレーキペダル２２の変位速度に応じてインプットロッド２４に伝達する力の大きさを可変するダンパ２６と、ブレーキペダル２２の変位量、つまりペダル変位量を検出するペダル変位センサ２７と、液圧を生成する液圧アクチュエータ２８と、液圧アクチュエータ２８より下流側の液圧を検出する液圧センサ２９とで構成される。
【００２４】
マスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８で生成された液圧により、上述のようにディスクロータ２０ａ〜２０ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄで制動力が発生する。液圧アクチュエータ２８は図１に示すブレーキ制御装置２００の指令に基づいて動作する。ブレーキペダル２２は運転者の踏力、つまりペダル踏力により変位し、ブレーキ制御装置２００は、ペダル変位センサ２７で検出したペダル変位量から算出される運転者の要求制動力と、回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて必要な摩擦制動力と、液圧センサ２９で検出した液圧から、必要な摩擦制動力を発生するために必要な液圧を算出し、液圧アクチュエータ２８へ液圧指令を送信する。
【００２５】
ブレーキペダル２２とインプットロッド２４は、ダンパ２６を継手部材として接続される。ダンパ２６は、ピストンロッド２６ａとピストンバルブ２６ｂ、外筒２６ｃ、オイル２６ｄから構成される流体式の継手部材であり、外筒２６ｃをブレーキペダル２２に、ピストンロッド２６ａをインプットロッド２４にそれぞれ固定しており、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の相対速度に応じて伝達力が変化する。
【００２６】
ダンパ２６は、図３に示す特性を有しており、ブレーキペダル２２の操作速度である変位速度、つまりペダル変位速度が速度Ｖａ１未満の緩ブレーキ操作の領域ではブレーキペダルの操作力を伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では図３に示す力をインプットロッド２４へ伝達する。また、ダンパ２６は伸縮方向で発生する伝達力が異なり、圧縮時は曲線Ａ１、伸長時は曲線Ａ２の伝達力が発生する。伸縮方向によって発生する伝達力が異なることで、ブレーキペダル２２を戻す際に不要な力を伝達せず、ブレーキペダル２２が初期位置まで迅速に戻るため、ペダルフィーリングが向上する。図３に示す特性は、オイルが通過するピストンバルブのオリフィス、バルブ、ポートの組み合わせによって任意に変更することができる。
【００２７】
また、ダンパ２６に図４に示す可変装置３０を設け、前記可変装置３０によりピストンバルブ２６ｂを通過するオイルの量を制御することでダンパ２６の伝達力を可変化しても良く、ダンパ２６のオイルに印加電力によって粘性が変化する磁性流体を混ぜ、印加電力を制御することでダンパ２６伝達力を可変化しても良い。ダンパ２６による伝達力の生成方法これら実施の形態の具体的内容に限定されるものではない。
【００２８】
図３に示すペダル変位速度の閾値Ｖａ１と伝達力の特性は一例であり、必要な伝達力に応じて任意に変更しても良い。また、ダンパ２６の構造はピストンロッドとピストンバルブ、外筒、オイルだけでなく、図３のような特性を実現できるものであればガスやバネなどを含んでいても良く、これら実施例と同じ構成に限定されるものではない。
【００２９】
ブレーキペダル２２とインプットロッド２４との間は、運転者がブレーキペダル２２を踏んでいない状態では空隙があり、この空隙はペダル変位量の増加に伴って減少する。ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の接触後、ブレーキペダル２２に入力されたペダル踏力はインプットロッド２４を介してマスタシリンダ２５に伝達され、一般的なブレーキ装置と同様にマスタシリンダ２５内のピストンでペダル踏力は液圧に変換される。
【００３０】
図３に示す緩ブレーキ操作の領域では、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触するまでマスタシリンダ２５にペダル踏力が伝達されず、ペダル変位センサ２７で検出したペダル操作量から運転者の要求制動力が算出される。回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて、前記要求制動力から必要な目標摩擦制動力が演算され、液圧センサ２９で検出した実際の液圧を基に、演算で求めた前記目標摩擦制動力を発生するために、液圧アクチュエータ２８を制御する。液圧アクチュエータ２８が供給する液圧がキャリパ２１ａ〜２１ｄに送くられ、摩擦制動力を発生させる。前記液圧アクチュエータ２８は、電動モータで駆動される油圧ポンプと油圧を制御する電磁弁および作動油を溜めておくリザーバを有しており、前記油圧ポンプによりブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄに供給する油圧を上昇させ、また前記リザーバへ作動油を戻すように前記電磁弁を動作させることにより、油圧を下げる。このようにして、液圧センサ２９で検出した実際の液圧が前記目標摩擦制動力に近づくように、前記油圧ポンプと前記電磁弁が制御される。
【００３１】
図３に示す急ブレーキ操作の領域では、ダンパ２６を介して伝達された力によってインプットロッド２４が変位し、その変位量によってマスタシリンダ２５内に液圧が生成される。ペダル変位センサ２７で検出したペダル変位量から算出される運転者の要求制動力と、回生制動装置１７で出力可能な制動力に基づいて必要な摩擦制動力と、液圧センサ２９で検出した液圧から算出した必要な摩擦制動力を発生するために必要な液圧を液圧アクチュエータ２８で生成し、キャリパ２１ａ〜２１ｄに送ることで摩擦制動力を発生させる。
【００３２】
図５は急ブレーキ操作を行った時のペダル変位量に対するブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄへ送られる液圧を示したものである。図５の曲線Ｂ１は操作量を表しており、この実施の形態ではペダル変位量である。曲線Ｂ２と曲線Ｂ３は時間Ｔｂ１から時間Ｔｂ２までの間にペダル変位量をＸｂ１にした時に発生する液圧特性であり、曲線Ｂ２は図３あるいは図４でダンパ２６を使用していない状態での液圧発生装置１００の液圧特性を示しており、曲線Ｂ３は本実施形態の液圧発生装置１００の液圧特性である。曲線Ｂ２の液圧特性を発生する液圧発生装置１００は、マスタシリンダではなく液圧アクチュエータ２８で作動油の液圧を発生するように構成した場合の特性で、ブレーキペダルの操作量を検出するためのセンサである、ペダル変位センサ２７の出力により、液圧アクチュエータ２８の油圧ポンプを駆動するようにした場合である。この場合、マスタシリンダ２５が出力している作動液には、液圧が全くあるいはほとんど発生しない。
【００３３】
曲線Ｂ２と曲線Ｂ３は液圧アクチュエータ２８の性能に応じて変化するが、ここでは同じ性能の液圧アクチュエータ２８を用いており、同じ液圧指令がブレーキ制御装置２００から送信されているものとしている。急ブレーキの操作ではブレーキペダル２２の操作速度が速いので、ブレーキペダル２２の変位速度によってダンパ２６を介してマスタシリンダ２５のインプットロッド２４に推力が加えられ、マスタシリンダ２５の内部のピストンが押される。この結果、マスタシリンダ２５から供給される作動油の圧力が上昇する。マスタシリンダ２５が発生する液圧の応答性は、液圧アクチュエータ２８が発生する液圧より応答性が早いため、応答性の優れた液圧が液圧アクチュエータ２８に供給され、液圧アクチュエータ２８はマスタシリンダ２５が発生した液圧を利用して、目標の制動力を発生するのに適した液圧をブレーキキャリパ２１ａ〜２１ｄに供給する。
【００３４】
上記構成により、液圧発生装置１００の液圧特性である曲線Ｂ３は目標の液圧Ｐｂ１に達するまでの時間がダンパ２６を用いない構成の特性である曲線Ｂ２より短い特性となり、応答性が向上する。
【００３５】
ダンパ２６のような操作速度に応じて伝達力が変化する機構を使用しないで、曲線Ｂ３の応答性に優れた液圧特性を得ようとした場合、液圧アクチュエータ２８が有する液圧ポンプを駆動するためのモータの高出力化やポンプ自体の効率向上などの高コストな手法が必要になる。上述の実施の形態に示す構成では、例えば、上述の液圧発生装置１００のようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４をダンパ２６で接続するというシンプルな構成で、望ましい特性を得ることができる。構成がシンプルなため、低コスト化にも繋がり易い。
【００３６】
運転者はペダル変位量に相当する反力があるものとしてブレーキペダル２２を操作するため、運転者に違和感を与えないようにするためには、すなわちフィーリングを浴するためには、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４の接触、非接触に関わらず、一般的な摩擦ブレーキ装置と略等しい図６に示す曲線Ｃ１のような反力をブレーキペダル２２に出力することが望ましい。
【００３７】
望ましい反力を発生する手法としては反力バネ２３を用いる構成がシンプルであり適切である。反力バネ２３の一端をブレーキペダル２２に、もう一端を反力バネ２３がブレーキペダルの面に対してほぼ直角になる方向の延長線上にあるボディフレームなどの非動作部品に固定した場合、ペダル変位量に対してブレーキペダル２２への反力がほぼ線形に増加する図７に示す曲線Ｄ２のような特性になる。本実施の形態のブレーキペダル２２は前述のように変位量の増加に伴ってインプットロッド２４との間の空隙が減少し、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触するとマスタシリンダ２５の液圧が反力としてブレーキペダル２２に加わることになる。反力バネ２３によるブレーキペダル２２に対する反力特性を上述の曲線Ｄ２として、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４が図６に示すペダル変位量Ｘｄ１で接触した場合、ほぼ線形な反力バネ２３の特性にマスタシリンダ２５の液圧の反力が加算されるため、図６に示す曲線Ｃ２のような特性になる。この曲線Ｃ２の特性は前述の曲線Ｃ１の特性より反力が大きくなるため、同じ制動力を発生するためにも曲線Ｃ２の特性を有する液圧発生装置は曲線Ｃ１の特性を有する液圧発生装置より大きな力をブレーキペダル２２に加える必要があり、安全性の面から改善が望ましい。また、逆に曲線Ｃ１の特性より反力が小さくなる場合は同じ制動力を発生するためにペダル踏力が小さくて済むものの、ペダル変位量の微調整が難しくなるため、制御性の面から改善が望ましい。そのため、反力バネ２３による反力が図７に示す曲線Ｄ１のようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４が接触する時のペダル変位量Ｘｄ１以上で反力の変化率を負にする方がより好ましい特性となる。
【００３８】
ここで変化率とはペダルの操作量に対する反力の変化の割合であり、この実施の形態ではペダルの変位量に対する反力の変化の割合である。反力バネ２３の長さと、反力バネ２３を取付けるブレーキペダル２２上のブレーキペダル２２の回転中心からの長さと、反力バネ２３を取付けるボディフレームなどの非動作部品とブレーキペダル２２の回転中心までの長さとを最適化することでペダル変位量Ｘｄ１以上の反力の変化率が負になる曲線Ｄ３のような反力特性を得ることができる。反力バネ２３による反力特性が前述の曲線Ｄ３である時、マスタシリンダ２５の液圧の反力を加算すると図６に示す曲線Ｃ３となり、目標とする曲線Ｃ１に略等しい特性を得ることができる。
【００３９】
以上は反力バネ２３を用いたペダル反力の制御方法で、構成がシンプルで、信頼性においても優れている。上述の構成に対し、ややコストアップや信頼性の点での工夫が望ましいが、ペダル反力を得る構成として、例えばブレーキペダル２２の回転中心にモータを取付け、モータのトルクによりペダル反力を模擬する手法であっても良い。
【００４０】
［第二の実施の形態］
本発明に係る車両の第ニの実施の形態について、図８を用いて説明する。第ニの実施の形態は第一の実施の形態における図２の液圧発生装置１００のダンパ２６をロータリダンパ３１に変更したものであり、それ以外は第一の実施の形態の図２と同じであるので、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４１】
本実施の形態で使用するロータリダンパ３１は、筐体３１ａとマスタシリンダ２５のインプットロッド２４が機械的に接続され、ロータリダンパ３１の内部のベーン３１ｂとブレーキペダル２２が接続されている。ベーン３１ｂはブレーキペダル２２の操作量である変位に応じてロータリダンパ３１の内部で回転する。なお、図８では筐体３１ａの回転をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、筐体３１ａとインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本発明では筐体とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。
【００４２】
一般的なロータリダンパは筐体に力が伝達されないが、本実施の形態のロータリダンパ３１は筐体３１ａの内部に圧力を受けるフィンを設けており、ベーン３１ｂの回転によって生じる圧力によって筐体３１ａが回転する。ロータリダンパ３１の伝達力は第一の実施例のダンパ２６と同様にペダル変位速度に応じて変化し、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１以上の急ブレーキ領域では筐体に力を伝達することで第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ロータリダンパ３１には図示しないが第一の実施の形態の図４に示す可変装置３０を設けて伝達力を可変化しても良い。図８の液圧発生装置１００は回転機構であるため、リンク機構を用いる第一の実施形態より滑らかなペダルフィーリングを得ることができる。
【００４３】
［第三の実施の形態］
本発明に係る車両の第三の実施の形態について、図９を用いて説明する。図９は第一の実施の形態における図２の液圧発生装置１００のダンパ２６や、第二の実施の形態のロータリダンパ３１を直動ダンパ３２に変更したものであり、直動ダンパ３２の基本的な内部構造は、第一の実施の形態のダンパ２６と同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４４】
本実施の形態の液圧発生装置１００のブレーキペダル２２とインプットロッド２４は、ブレーキペダル２２の変位をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、図９に示すようにブレーキペダル２２とインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本実施の形態では、ブレーキペダル２２とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。直動ダンパ３２は、ピストンロッド３２ａとマスタシリンダ２５のインプットロッド２４が接続され、直動ダンパ３２のピストンロッド３２ａとインプットロッド２４は同じ変位をする。直動ダンパ３２はマスタシリンダ２５と同様に液圧配管で液圧アクチュエータ２８と接続されており、直動ダンパ３２で生成した液圧が液圧アクチュエータ２８へ伝達される。また、本実施の形態の液圧発生装置１００はマスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８の間にバルブ３３を備えている。このバルブ３３は、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では液圧を液圧アクチュエータ２８以下へ伝達しないようにするため、図示しないが液圧をバルブ内部やマスタシリンダのリザーバタンクなどの別経路に伝達する。ペダル変位速度が図３に示すＶａ１以上の急ブレーキ操作の領域では、マスタシリンダ２５と液圧アクチュエータ２８の液圧経路を直結し、マスタシリンダ２５で生成した液圧を液圧アクチュエータ２８へ伝達する。なお、本実施形態の液圧発生装置１００ではブレーキペダル２２とインプットロッド２４は直接接続されており、ペダル踏力がインプットロッド２４へ直接伝達される。また、直動ダンパ３２には図示しないが第一の実施の形態の図４に示す可変装置３０を設けて伝達力を可変化しても良い。
【００４５】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、バルブ３３の制御が必要になるものの、ブレーキペダル２２にダンパなどの部材を設ける必要が無いため、足元などの室内空間が限られている車両にも搭載することが可能である。
【００４６】
［第四の実施の形態］
本発明に係る車両の第四の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は第三の実施の形態における図９の液圧発生装置１００のマスタシリンダ２５と同径化した直動ダンパ３２をマスタシリンダ２５に内蔵したものであり、それ以外の構造は第一の実施の形態の液圧発生装置１００などと同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００４７】
なお、ダンパピストン３４はインプットロッド２４を介してブレーキペダル２２と接続されており、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力をマスタシリンダ２５内のピストンに伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ操作の領域では力をマスタシリンダ２５内のピストンに伝達する構造になっている。また、ダンパピストン３４はペダル変位量が所定量以上になるとマスタシリンダ２５内のピストンに接触し、ブレーキペダル２２に入力された力を直接マスタシリンダ２５内のピストンに伝達する。
【００４８】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、ダンパピストンがある分だけ一般的なマスタシリンダよりサイズが大きくなるものの、複雑なリンク機構やバルブの制御などが不要なシンプルな構造であるため、全体的に小型化が可能であり、動作不良などの失陥が生じ難い信頼性の高いブレーキシステムを構築することができる。
【００４９】
［第五の実施形態］
本発明に係る車両の第五の実施の形態について、図１１を用いて説明する。図１１は第二の実施の形態における図８の液圧発生装置１００のロータリダンパ３１をモータアクチュエータ３５に変更し、マスタシリンダ２５にブースタ３６を設けたものであり、それ以外の構造は第一の実施の形態の液圧発生装置１００などと同じである。従って、上の実施の形態で述べた、基本的な構成や動作の説明を省略する。また、第一の実施の形態で説明した、効果や課題解決についても、同様に可能であるが、煩雑さを避けるために省略する。
【００５０】
ブレーキペダル２２とモータアクチュエータ３５は接続されておらず、それぞれ独立に動作する。また、図１１ではブレーキペダル２２とモータアクチュエータ３５の回転中心が同じ支点になっているが、異なる支点を回転中心としても良い。本実施の形態で使用するモータアクチュエータ３５は、出力軸とインプットロッド２４が接続されており、ペダル変位速度が図３に示すＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力をインプットロッド２４に伝達せず、ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では力をインプットロッド２４に伝達する構造になっている。また、ペダル変位量が所定量以上になるとブレーキペダル２２がインプットロッド２４に接触し、ペダル踏力が直接インプットロッド２４に伝達される。なお、図１１では回転軸の回転をインプットロッド２４にスムーズに伝達するため、回転軸とインプットロッド２４が直動および回転する継手により接続されているが、この継手と同様の効果が得られるものであればマスタシリンダ２５に内蔵されていても良く、本発明ではモータアクチュエータ３５とインプットロッド２４を接続する継手の構造を限定しない。
【００５１】
ブースタ３６は、大気圧と負圧の差圧によって推進力を得る負圧ブースタや負圧を電子制御する電制ブースタであり、インプットロッド２４に伝達される力を増幅するものである。このブースタ３６を設けることによってモータアクチュエータ３５で発生する必要がある出力を低減でき、モータアクチュエータ３５の低コスト化，小型化などが可能になる。
【００５２】
本実施の形態の液圧発生装置１００は、モータアクチュエータ３５により木目細かい伝達力の制御を行うことができる。
【００５３】
［第六の実施の形態］
本発明に係る車両の第六の実施の形態について、図１２〜図１６を用いて説明する。図１２〜図１４は第四の実施の形態における図１０の液圧発生装置１００にターンオーバ機構を追加したものである。ターンオーバ機構とは、自動車のクラッチペダルなどに使われているリンク機構であり、ペダルの変位量が所定量以上になるとバネなどの反力がアシスト力に反転し、ペダル踏力を軽減および液圧アクチュエータ２８の液圧の立ち上がり遅れを補うものである。
【００５４】
本実施の形態のターンオーバ機構は、引張バネ４１と、ターンオーバアーム４２と、起点ダンパ４３と、ストッププレート４４とから構成されており、引張バネ４１は所定の引張力が負荷された状態になっており、ストッププレート４４によってターンオーバ機構が反時計回り方向に動かないようにしている。引張バネ４１は片側を回転自由な支点５１、ターンオーバアーム４２は片側を回転自由な支点５２でボディフレームなどの非動作部品に固定される。起点ダンパ４３は片側を回転自由な支点でブレーキペダル２２に固定される。
【００５５】
なお、図１２〜図１４において起点ダンパ４３のピストンロッド４３ａとブレーキペダル２２が接続されているが、起点ダンパ４３の向きを逆にし、起点ダンパ４３の外筒４３ｂとブレーキペダル２２を接続しても良い。引張バネ４１とターンオーバアーム４２、起点ダンパ４３は、もう一方を回転自由な支点５３で接続されている。なお、支点５３の回転中心はターンオーバアーム４２の片側が固定されている支点５２であり、引張バネ４１はこの支点５３の変位に応じて伸縮する。起点ダンパ４３のピストンは、第一の実施形態のダンパ２６などと同様にペダル変位速度に応じて伝達する力が変化し、ペダル踏力は起点ダンパ４３の外筒を介して支点５３へ伝達される。例えば図３のようにペダル変位速度がＶａ１未満の緩ブレーキ領域では力が伝達されず、図１３に示すように起点ダンパ４３のピストンロッドとピストンのみがブレーキペダル２２と共に変位する。ペダル変位速度がＶａ１以上の急ブレーキ領域では、ペダル踏力が起点ダンパ４３の外筒を介して支点５３へ伝達されるため、図１４に示すように支点５３がブレーキペダル２２と共に変位する。この時、支点５１と支点５３を結ぶ直線が支点５１を中心に時計回りに回転して支点５２を越えると、引張バネ４１に負荷されている引張力がブレーキペダル２２に対してアシストする方向に働き、急ブレーキの操作時のペダル踏力を軽減する。
【００５６】
急ブレーキの操作時のペダル変位量に対するペダル踏力およびターンオーバ機構の反力、アシスト力の一例を図１５に示す。曲線Ｅ１はターンオーバ機構を備えていない実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量に対するペダル踏力である。曲線Ｅ２はペダル変位量に対してターンオーバ機構が発生する力を示したものである。ターンオーバ機構は上述のように引張バネ４１が所定の引張力が負荷され、ストッププレート４４によってターンオーバ機構が反時計回り方向に動かないようになっているが、引張バネ４１に負荷されている引張力をブレーキペダル２２に対してアシストする方向に反転させるためには、ターンオーバ機構のリンク機構を時計回りに動かす力Ｆｅ１が必要であり、このＦｅ１は引張バネ４１に負荷されている所定の引張力より僅かに大きな力である。以降ではターンオーバ機構がブレーキペダル２２に対して発生する力が反転する位置をターンオーバ点と称する。図１５ではペダル変位量Ｘｅ１においてターンオーバ機構に力Ｆｅ１が加わり、ブレーキペダル２２に対して最大でＦｅ２の力がターンオーバ機構からアシスト力として加わる。このアシスト力はペダル変位量が大きくなるに伴って引張バネ４１が収縮するために減少し、ペダル変位量Ｘｅ２の時点で０になる。曲線Ｅ３は曲線Ｅ１と曲線Ｅ２の合力であり、この曲線Ｅ３が本実施形態の図１２の液圧発生装置１００において必要なペダル踏力となる。曲線Ｅ３のペダル踏力はペダル変位量Ｘｅ１までは曲線Ｅ１より大きいものの、ペダル変位量Ｘｅ１〜Ｘｅ２までは曲線Ｅ１より小さいため、液圧アクチュエータ２８の液圧の立ち上がり遅れを補うことができる。図１６にターンオーバ機構を備えていない場合の液圧発生装置１００と、本実施形態の液圧発生装置１００において同じペダル踏力でブレーキペダル２２を操作した場合のペダル変位量とマスタシリンダ２５で発生する液圧の一例を示す。曲線Ｆ１と曲線Ｆ２はそれぞれターンオーバ機構を備えていない実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量と液圧、曲線Ｆ３と曲線Ｆ４はそれぞれ本実施の形態の液圧発生装置１００のペダル変位量と液圧である。時間Ｔｆ１はペダル変位の開始時間、時間Ｔｆ２はターンオーバ点を通過した時間、時間Ｔｆ３は曲線Ｆ３が目標ペダル変位量Ｘｆ１に達した時間、時間Ｔｆ４は曲線Ｆ４が目標液圧Ｐｆ１に達した時間、時間Ｔｆ５は曲線Ｆ１が目標ペダル変位量Ｘｆ１に達した時間、時間Ｔｆ６は曲線Ｆ２が目標液圧Ｐｆ１に達した時間である。前述のように本実施形態の液圧発生装置１００はターンオーバ機構の作動に力を必要とするため、同じペダル踏力で操作している図１４では時間Ｔｆ１〜時間Ｔｆ２において曲線Ｆ３は曲線Ｆ１よりペダル変位量が少なく、曲線Ｆ４は曲線Ｆ２より液圧が低くなる。しかし、前述のように時間Ｔｆ２において本実施の形態の液圧発生装置１００はターンオーバ点を通過するため、ブレーキペダル２２にターンオーバ機構からのアシスト力が加わり、目標ペダル変位量に達する時間はＴｆ５からＴｆ３に、目標液圧に達するまでの時間はＴｆ６からＴｆ４に短縮することができる。
【００５７】
以上の実施形態により、急ブレーキの操作時の制動力の応答性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 車両
１１ エンジン
１２ トルクコンバータ
１３ トランスミッション
１４ａ，１４ｂ ドライブシャフト
１５ａ〜１５ｄ 車輪
１６ 蓄電装置
１７ 回生制動装置
２０ａ〜２０ｄ ディスクロータ
２２ ブレーキペダル
２３ 反力バネ
２４ インプットロッド
２５ マスタシリンダ
２６ ダンパ
２７ ペダル変位センサ
２８ 液圧アクチュエータ
２９ 液圧センサ
３０ 可変装置
３１ ロータリダンパ
３２ 直動ダンパ
３３ バルブ
３４ ダンパピストン
３５ モータアクチュエータ
３６ ブースタ
４１ 引張バネ
４２ ターンオーバアーム
４３ 起点ダンパ
４４ ストッププレート
５１〜５３ 支点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキペダルの操作量の検出値に基づいて演算された摩擦ブレーキの制動動力を受け、前記摩擦ブレーキの制動動力に基づき液圧を発生する液圧アクチュエータと、
ブレーキペダルの操作力に基づき液圧を発生し前記液圧アクチュエータへ発生した液圧を供給するマスタシリンダと、を有し、さらに、
ブレーキペダルと前記マスタシリンダとの間を、ブレーキペダルの速度に応じて伝達力が変化する継手部材によって機械的に接続する構成を有することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ装置において、前記継手部材は流体式の継手部材であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のブレーキ装置において、前記継手部材は伝達力を任意に変更可能であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１から３の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記継手部材をマスタシリンダと同軸に設けたこと特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項５】
請求項１から４の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記継手部材はマスタシリンダと同径であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１から５の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルの変位量が所定量以上の時、前記ブレーキペダルと前記マスタシリンダのインプットロッド、あるいは前記継手部材と前記マスタシリンダのピストンが接触することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１から６の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルは前記ブレーキペダルの変位量が所定量以上の時、発生する弾性力の変化率が負になる弾性部材によって支持することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項８】
請求項１から７の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルの変位速度が所定値以上の時、前記弾性部材とは逆向きの力を発生するアシスト機構を備えることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項９】
請求項１から８の請求項の内の一に記載のブレーキ装置を搭載した車両。
【請求項１】
ブレーキペダルの操作量の検出値に基づいて演算された摩擦ブレーキの制動動力を受け、前記摩擦ブレーキの制動動力に基づき液圧を発生する液圧アクチュエータと、
ブレーキペダルの操作力に基づき液圧を発生し前記液圧アクチュエータへ発生した液圧を供給するマスタシリンダと、を有し、さらに、
ブレーキペダルと前記マスタシリンダとの間を、ブレーキペダルの速度に応じて伝達力が変化する継手部材によって機械的に接続する構成を有することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ装置において、前記継手部材は流体式の継手部材であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のブレーキ装置において、前記継手部材は伝達力を任意に変更可能であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１から３の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記継手部材をマスタシリンダと同軸に設けたこと特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項５】
請求項１から４の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記継手部材はマスタシリンダと同径であることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１から５の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルの変位量が所定量以上の時、前記ブレーキペダルと前記マスタシリンダのインプットロッド、あるいは前記継手部材と前記マスタシリンダのピストンが接触することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１から６の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルは前記ブレーキペダルの変位量が所定量以上の時、発生する弾性力の変化率が負になる弾性部材によって支持することを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項８】
請求項１から７の請求項の内の一に記載のブレーキ装置において、前記ブレーキペダルの変位速度が所定値以上の時、前記弾性部材とは逆向きの力を発生するアシスト機構を備えることを特徴とする、回生ブレーキ機能を備えたシステムに用いるブレーキ装置。
【請求項９】
請求項１から８の請求項の内の一に記載のブレーキ装置を搭載した車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−４６３１７（Ｐ２０１１−４６３１７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７５６８（Ｐ２００９−１９７５６８）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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