(57)【要約】【課題】摩擦制動手段と回生制動手段とを組み合わせた自動車等の車輌の制動装置は、磨耗と燃費の観点からは、制動性能上許される限り回生制動手段を作動させることが有利と考えられるが、摩擦制動手段の摩擦係合面を良好な状態を維持するには、摩擦制動手段は常時適度に使用されているべきであり、そのような車輌用制動装置を提供する。【解決手段】摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、運転者によるブレーキペダルの踏込みに応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合を制動の初期から制動の後期へ向けて低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、運転者によるブレーキペダルの踏込みに応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合を制動の初期から制動の後期へ向けて低減させるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置。
【請求項２】
前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減は制動開始から所定時間が経過したときから開始されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌用制動装置。
【請求項３】
前記所定時間はブレーキペダルの踏込み量が大きいほど短くされることを特徴とする請求項２に記載の車輌用制動装置。
【請求項４】
前記所定時間は車速が大きいほど短くされることを特徴とする請求項２または３に記載の車輌用制動装置。
【請求項５】
ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させるようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車輌用制動装置。
【請求項６】
全制動力を次第に増大させるのは前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が終了したときから開始されることを特徴とする請求項５に記載の車輌用制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌用制動装置に係り、特に摩擦制動手段と回生制動手段とを組み合わせた車輌用制動装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輌を制動する手段としては、ブレーキドラムまたはブレーキディスクにブレーキパッドを押し付ける摩擦制動手段と、車輌の走行に伴って発電機のロータを回転させ、車輌の走行慣性エネルギを電力に変換することにより車輌に制動効果を与える回生制動手段とが知られている。また、かかる摩擦制動手段と回生制動手段とを組み合わせた車輌用制動装置として、摩擦制動手段には或る制動力の範囲で「鳴き」と称される高音階の騒音が発生することに対処し、摩擦制動手段に鳴きが生ずる制動力の領域では回生制動手段の制動力を増大させ、その分摩擦制動手段の制動力を低減させるか、或は逆に回生制動手段の制動力を低減させ、その分摩擦制動手段の制動力を増大させ、鳴きの発生を回避することが下記の特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３２９６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
摩擦制動手段にはその作動時間にほぼ比例して寿命を制限する磨耗が伴うのに対し、回生制動手段にはそのような作動時間に比例する顕著な寿命制限事項はなく、また車輌の走行慣性を電力として回収するという摩擦制動手段にはない機能があるので、車輌用制動装置が摩擦制動手段と回生制動手段とを組み合わせたものであるときには、制動性能上許される限り回生制動手段を作動させることが有利であるように考えられる。
【０００４】
しかし、摩擦制動手段の摩擦係合面は、制動作動時に研削されることにより良好な状態を維持するものであり、摩擦制動手段は、常時適度に使用されていないと、摩擦係合面に錆が生じ、また摩耗粉やダストの固着が生じ、制動性能が劣化し、また作動時に騒音や振動を発生するようになる虞れのあるものである。
【０００５】
本発明は、かかる観点から改良された車輌用制動装置を提供すること課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、運転者によるブレーキペダルの踏込みに応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合を制動の初期から制動の後期へ向けて低減させるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置を提案するものである。
【０００７】
前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減は制動開始から所定時間が経過したときから開始されるようになっていてよく、該所定時間はブレーキペダルの踏込み量が大きいほど、また車速が大きいほど短くされてよい。
【０００８】
更にまた、車輌用制動装置は、ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させるようになっていてよい。この場合、全制動力を次第に増大させるのは前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が終了したときから開始されてよい。
【発明の効果】
【０００９】
摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、運転者によるブレーキペダルの踏込みに応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合が制動の初期から制動の後期へ向けて低減させるようになっていれば、摩擦制動手段を制動の度毎に摩擦係合面の状態を良好に維持するに必要して十分な程度に作動させ、それ以外の制動は回生制動により賄い、摩擦制動手段の磨耗を抑制すると共に制動時に車輌の走行慣性より電力を回収して燃費を改善することができる。この場合、摩擦制動手段が主として制動の初期に作動されることにより、摩擦制動の後期に発生しやすい「鳴き」と称される高音階の騒音や振動の発生を確実に回避することができる。
【００１０】
前記摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が制動開始から所定時間が経過したときから開始されるようになっていれば、該所定時間の設定により摩擦制動手段の作動時間を摩擦係合面の状態を良好に維持するために必要して十分な値に適切に制御することができる。この場合、前記所定時間がブレーキペダルの踏込み量が大きいほど短くされ、また車速が大きいほど短くされれば、ブレーキペダルの踏込み量が大きく、運転者がより迅速な車輌の制動を望んでいるほど、また車速が大きく、客観的により迅速な車輌の制動が望まれるほど、より短い時間にて制動が終了すると考えられるので、ブレーキペダルの踏込み量や車速の大小による制動時間の長さの変化に対し摩擦制動手段の作動時期を適切に合わせることができる。
【００１１】
また、ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させるようになっていれば、制動感覚と安全性の観点から好ましい制動態様が得られる。この場合、全制動力を次第に増大させるのは摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が終了したときから開始されるものとされれば、それまで行われてきた摩擦制動手段による制動力の低減を補償する回生制動の増大制御を摩擦制動力の低減終了後にも持続する制御によって全制動力の漸増をより簡単に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、運転者によるブレーキペダルの踏込みに応じて車輪の回転を制動する本発明の車輌用制動装置に於いて、摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合を制動の初期から制動の後期へ向けて低減させる要領の一例を、運転者が一定の制動力を得ることを求めてブレーキペダルの踏込み量を一定に保持しているときについて示すマップである。図に於いて、下側にある濃い影線の部分が摩擦制動手段による制動力の大きさを示し、上側にある薄い影線の部分が回生制動手段による制動力の大きさを示している。時間Ｔは制動開始からの時間であり、図示の例は、一定のブレーキペダルの踏込み量に対し摩擦制動と回生制動よりなる全制動力を制動期間中がほぼ一定に維持する場合として示されている。Ｔs１は摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合が低減され始める時期を示す時間であり、Ｔs２は摩擦制動手段による制動力の全制動力中に占める割合の低減が終了する時期を示す時間である。
【００１３】
制動装置はブレーキペダルの踏込み量が大きいほどよく効くので、制動期間は一般にブレーキペダルの踏込み量が大きいほど短いと考えられる。また制動操作は車速が速いほど機敏に行われるので、制動期間は一般に車速が大きいほど短いと考えられる。従って、ブレーキペダルの踏込み量と車速による制動期間の変化は、制動期間中全制動力がほぼ一定に維持される場合、図２に示す如き態様を呈するものと考えられる。図２に於いて、上段、中段、下段のマップは、それぞれ車速が小さいとき、中程のとき、大きいときのマップであり、各マップに於ける各曲線は上に行くに従ってブレーキペダル踏み込み量がより大きいときのマップである。図１の例は、図２で見れば、車速が中程でブレーキペダルの踏込み量が中程の場合である。
【００１４】
図３は、図１に例示した如く、摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が、制動開始から所定時間が経過したときから開始されて漸減されるようになっている場合の、摩擦制動力低減開始時期Ｔs１と、摩擦制動力の漸減が終了する時期Ｔs２をブレーキペダル踏込み量Ｄpと車速Ｖとに基づいて定める３次元マップの一例を示す斜視図である。図示の如く、摩擦制動力漸減開始時期Ｔs１および摩擦制動力漸減終了時期Ｔs２は、いずれもブレーキペダル踏込み量Ｄpが大きいほど早く（Ｔs１,Ｔs２は小さく）され、また車速Ｖが大きいほど早く（Ｔs１,Tｓ２は小さく）される。
【００１５】
図４は、本発明による車輌用制動装置を４輪自動車に組み込まれた状態にて示す概略図である。図に於いて、１０ＦＬ、１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲはそれぞれ自動車の左前輪、右前輪、左後輪、右後輪であり、図には示されていない車体に図には示されていない車輪懸架装置により懸架されている。これら各輪は、それぞれディスクブレーキユニット１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ、ブレーキペダル１４、マスターシリンダ１６、油圧管路１８Ｆ，１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８Ｒ，１８ＲＬ，１８ＲＲにより構成された摩擦制動手段により運転者によるブレーキペダル１４の踏込みに応じて制動されると共に、電動発電機２０ＦＬ、２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ、バッテリ２２、インバータ２４により構成された回生制動手段によりマイクロコンピュータを備えた車輌の電子式制御装置２６による制御の下に制動されるようになっている。電子式制御装置２６には、ブレーキペダル踏込み量センサ２８よりブレーキペダル踏込み量Ｄpを示す信号およびマスターシリンダ油圧センサ３０よりマスターシリンダ油圧Ｐmを示す信号が供給される他、図には示されていない車速センサより車速Ｖを示す信号が供給される。ブレーキペダルの踏込み量はブレーキペダルの踏込みに対する反力の強さとして検出されてもよい。３２はマスターシリンダ油圧を低減調整する油圧調整手段であり、その作動は電子式制御装置２６により制御されるようになっている。
【００１６】
図５は、図４に示した如き車輌用制動装置により、図１および２に示した如きマップを用いて、車輌の制動制御を行う要領を、一例について示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、自動車の運転開始と同時に開始され、自動車の運転中、数ミリセカンド〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返される。
【００１７】
制御が開始されると、ステップ１０に於いて、フラグＦ１が０であるか否かが判断される。この種のフラグは制御の開始時に０にリセットされるものであり、制御が後述のステップ６０に至ったとき１にセットされるので、当分の間、答はイエス（Ｙ）であり、その間制御はステップ２０へ進む。
【００１８】
ステップ２０に於いては、ブレーキペダル踏込み量Ｄpが所定のしきい値Ｄ１以上であるか否かが判断される。このしきい値Ｄ１は、ブレーキペダルが実質的に踏み込まれことを示すブレーキペダル踏込み量Ｄpの最低値である。ブレーキペダルが実質的に踏み込まれておらず、答がノー（Ｎ）である間、制御はステップ３０へ進み、ブレーキペダル踏込み量Ｄpが０であるか否かが判断される。Ｄpが０であれば、制御はステップ４０へ進み、タイマーがリセットされ、ステップ５０にてフラグＦ１が０にリセットされる。Ｄpが０でなければ、ステップ４０および５０はバイパスされる。ステップ２０の答がまだ一度もイエスになっていない状態では、Ｄpが０でなくてもタイマーは制御開始時にリセットされており、フラグＦ１も０にリセットされているので、ステップ４０および５０はバイパスされても、タイマーはリセットされたままである。ステップ２０の答が一度イエスとなり、タイマーがセットされた後は、途中のどのような状態からでも、制御がステップ３０へ進むこととなったときには、Ｄpが０となった時点でタイマーがリセットされ、フラグＦ１が０にリセットされ、制御は開始前の状態に戻る。
【００１９】
ブレーキペダルが実質的に踏み込まれ、ステップ２０の答がイエスになると、制御はステップ６０へ進み、フラグＦ１を１にセットした後、ステップ７０に於いて上記のタイマーがセットされる。タイマーのセットにより、これより経過時間の計測がなされる。またフラグＦ１が１にセットされることにより、これ以後制御はステップ１０よりステップ８０へ進むようになる。
【００２０】
ステップ８０に於いては、フラグＦ２が０であるか否かが判断される。フラグＦ２もまた制御の開始時に０にリセットされており、後述のステップ１３０にて１にセットされるので、それまでステップ８０の答はイエスであり、制御はステップ９０へ進む。ステップ９０に於いては、タイマーにより計測された時間Ｔに対応して各時点に於けるブレーキペダル踏込み量Ｄp(Ｔ)の追跡記録（プロット）が行われる。更にステップ１１０に於いて、図１および２に例示した如きマップを参照して、ブレーキペダル踏込み量Ｄpの値に応じて回生制動手段により発生すべき制動力ＰgがＤpの関数Ｐg(Ｄp)として算出される。図示の例では制動の開始時より摩擦制動手段と回生制動手段の両方が作動されるようになっているが、回生制動手段は摩擦制動力の低減が開始される時点Ｔs１より作動されるようになっていてもよい。
【００２１】
次いで制御はステップと１１０へ進み、ブレーキペダル踏込み量Ｄpの時間的変化率dＤp/dＴが所定の正のしきい値δ１以下であるか否かが判断される。このステップは、ブレーキペダル踏込み量Ｄpの上昇が一定値に達した時点、即ち、図１に示す如き摩擦制動手段による制動圧上昇の曲線が水平となる時点、を検出するためのものであり、しきい値δ１はそのことを判断するための０に近い或る小さな正の値である。当初は答はノーであり、その間制御はこれよりステップ３０へ進み、ステップ４０および５０をバイパスしてリターンし、時間の経過を待つ。やがてブレーキペダル踏込み量Ｄpが一定値に近づき、ステップ１１０の答がノーからイエスに転ずると、制御はステップ１２０へ進み、ここでその時のブレーキペダル踏込み量Ｄpの値とそのときの車速Ｖとに基づき、図３に示す如き３次元マップを参照して、上述の摩擦制動力低減開始時期Ｔs１と摩擦制動力低減終了時期Ｔs２がＤpとＶの関数Ｔs１(Ｄp,Ｖ)およびＴs２(Ｄp,Ｖ)として求められる。次いで制御はステップ１３０へ進み、フラグＦ２が１にセットされ、これ以後制御はステップ８０よりステップ１４０へ進むようになる。
【００２２】
ステップ１４０に於いては、ブレーキペダル踏込み量Ｄpの時間的変化率dＤp/dＴが或る負の所定値−δ２と或る正の所定値δ３の間にあるか否かが判断される。これは、ブレーキペダル踏込み量Ｄpが急速に低下し始めたか、或は急速に上昇し始めたときそれを検出し、そのときには制御をステップ３０へ逸らせるものである。答がイエスのとき、制御はステップ１６０へ進む。
【００２３】
ステップ１５０に於いては、ステップ７０にてセットされてタイマーによる計測時間Ｔがステップ１２０に於いて求められた摩擦制動力低減開始時期Ｔs１を越えたか否かが判断される。答がノーである間、制御はこれよりリターンして時間の経過を待つが、答がイエスに転ずると、制御はステップ１６０へ進み、ブレーキペダル踏込み量Ｄpの時間的変化率dＤp/dＴが所定の負のしきい値−δ４より小さいか否かが判断される。これは、摩擦制動手段による制動力が急降下し始める点、即ち、制動が終了し、運転者がブレーキペダルの踏込みを解除し始めたことを検出するためのものである。答がノーである間、即ち、実質的な制動開始から計測した時間Ｔが摩擦制動力低減開始時期Ｔs１過ぎた時点以降、制御はステップ１７０へ進み、ステップ７０にてセットされてタイマーによる計測時間Ｔがステップ１２０に於いて求められた摩擦制動力低減終了時期Ｔs２を越えたか否かが判断される。答がノーである間制御はステップ１８０へ進み、ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されていても、各時点に於いてブレーキペダル踏込み量Ｄpと車速Ｖと制動開始後の経過時間Ｔとに基づいて、図１に例示した如きマップに従って摩擦制動力を漸減すべく、油圧調整手段３０により、マスターシリンダ油圧Ｐmが、ブレーキペダル踏込み量Ｄpと車速Ｖと経過時間Ｔの関数Ｐm(Ｄp，Ｖ，Ｔ)として漸減され、次いでステップ１９０にて摩擦制動力の漸減を補償すべく、回生制動による制動力がＤp，Ｖ，Ｔの関数Ｐg(Ｄp，Ｖ，Ｔ)として漸増するよう求められ、またこれに基づいて回生制動手段が作動される。
【００２４】
運転者がブレーキペダルの踏込みを解除し始め、そのことを示すようにdＤp/dＴが或る負の所定値−δ４より小さくなると、制御はステップ２１０へ進み、この例では、現在の回生制動による制動力Ｐgより現在のブレーキペダル踏込み量Ｄpに或る適当な比例定数ｋを乗じた値を差し引いた値Ｘが求められる。これは、運転者がブレーキペダルの踏込みを解除し始めたときには、それ迄実行していた回生制動力を各時点に於けるブレーキペダル踏込み量Ｄpの大きさに比例して低減するものである。次いで、ステップ２２０に於いて、Ｘが正であるか否かが判断され、Ｘが正であればステップ２２０へ進んでＸの値をそのまま回生制動力Ｐgとして回生制動が実行され、Ｘが負であればステップ２３０へ進んで回生制動力Ｐgは０、即ち、回生制動は終了とされる。
【００２５】
上に説明した通り、本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備えた車輌用制動装置に於いて、摩擦制動手段を制動の度毎に主として制動の初期に於いて作動させ、摩擦係合面の状態を良好に維持しつつ、制動をできるだけ回生制動により行って摩擦制動手段の磨耗を抑制すると共に制動時に車輌の走行慣性より電力を回収し、燃費を改善せんとするものである。従って、ブレーキペダルが一度踏込まれ、それが一定値に達し、ステップ１１０の答が一度イエスとなり、ステップ１２０にてＴs１およびＴs２が算出されても、ステップ１５０にてＴ＞Ｔs１と判断される前にブレーキペダルの踏込みが解除されたり、或は逆にブレーキペダルが更に踏み込まれたときには、−δ２＜dＤp／dＴ＜δ３の答はノーとなるので、制御はステップ１４０よりノーの側へ逸れ、ステップ１５０以降の制御は行われない。このときには、いずれブレーキペダルの踏込みが解除され、Ｄpが０に戻るので、そのときステップ３０，４０，５０が実行され、制動装置は作動前の状態に戻される。
【００２６】
図６は、制動感覚と安全性の観点から好ましい制動態様が得られるよう、ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させる場合を示す図１と同様のマップである。このマップに於いてもＴs１は摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合が漸減により低減され始める時期を示す時間であり、Ｔs２は摩擦制動手段による制動力の全制動力中に占める割合の漸減による低減が終了する時期を示す時間である。図示の例では、ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させるのは、摩擦制動力の低減が終了したとき、即ちＴs２の時点から開始されるようになっている。このように全制動力を次第に増大させる場合にも、図１について説明したのと同様の理由により、制動期間は一般にブレーキペダルの踏込み量が大きいほど短く、また車速が大きいほど短いと考えられるので、制動期間はブレーキペダルの踏込み量と車速に応じて図７に示す如き態様を呈するものと考えられる。
【００２７】
図８は、ブレーキペダルの踏込み量と車速に応じて全制動力および摩擦制動力を図６および７に示す態様に制御する制御の態様を、図５に示すフローチャートの一部に修正を加えた形にて示すフローチャートである。図８のフローチャートに於いて、図５のフローチャートに於ける各ステップに対応するステップは、図５に於けると同じステップ番号により示されている。
【００２８】
この場合、経過時間ＴがＴs２を越え、ステップ１７０の答がノーからイエスに転ずると、制御はステップ１８０をバイパスしてステップ１９０に進むようにされ、これによって時点Ｔs２にて摩擦制動力の漸減が終了した後、回生制動力の漸増のみが続けられ、全制動力を次第に増大させることが行われる。尚、回生制動力の漸増の度合はＴの各時点に於いて適当なマップに基づいて変えられてよいので、時点Ｔs１〜Ｔs２間と時点Ｔs２以降とで変えられてよいことは勿論である。
【００２９】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による車輌用制動装置に於いて摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合を制動の初期から制動の後期へ向けて低減させる要領をブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているときの例について示すマップ。
【図２】図１のマップに於ける制動期間がブレーキペダル踏込み量と車速とに応じて変わる要領を示すマップ。
【図３】摩擦制動手段による制動力が全制動力中に占める割合の低減が、制動開始から所定時間Ｔs１が経過したときから開始されて所定時間Ｔs１が経過したとき終了する漸減によって行われる場合の所定時間Ｔs１およびＴs２とをブレーキペダル踏込み量Ｄpと車速Ｖとに基づいて定める３次元マップの一例を示す斜視図。
【図４】本発明による車輌用制動装置を４輪自動車に組み込まれた状態にて示す概略図。
【図５】図４に示した車輌用制動装置により、図１および２に示す如きマップを用いて、車輌の制動制御を行う要領を一例について示すフローチャート。
【図６】ブレーキペダルの踏込み量が一定に保持されているとき全制動力を次第に増大させるようになっている場合を示す図１と同様のマップ。
【図７】図６に示す如く制動力が次第に増大される場合の制動期間がブレーキペダル踏込み量と車速とに応じて変わる要領を示す図２と同様のマップ。
【図８】ブレーキペダルの踏込み量と車速に応じて全制動力および摩擦制動力を図６および７に示す態様に制御する制御の態様を、図５に示すフローチャートの一部に修正を加えた形にて示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３１】
１０ＦＬ、１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ…車輪、１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ…ディスクブレーキユニット、１４…ブレーキペダル、１６…マスターシリンダ、１８Ｆ，１８ＦＬ，１８ＦＲ，１８Ｒ，１８ＲＬ，１８ＲＲ…油圧管路、２０ＦＬ、２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ…電動発電機、２２…バッテリ、２４…インバータ、２６…電子式制御装置、２８…ブレーキペダル踏込み量センサ、３０…マスターシリンダ油圧センサ、３２…油圧調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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