(57)【要約】【課題】操作位置に基づいて電気的な制御により制動出力を発生させるブレーキ装置において、制動出力が減少に切換わった時に、車両の減速度が急に小さくなることがあっったこと、また、制動出力が小さいところで、制動出力の微妙な操作が難しくなるという問題があったことを解決して、運転者に違和感を与えることのない操作性のよいものを提供すること。【解決手段】制御手段は、制動出力が減少を始めてからの制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも大きくなるようにし、かつ、制御手段は、制動出力が更に減少する場合の制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも小さくなるように前記電動機を制御すること。【選択図】図１１
2009029294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段と、前記制御手段により制御される電動機を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、
前記制御手段は、制動出力が減少を始めてからの制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも大きくなるようにし、かつ、
前記制御手段は、制動出力が更に減少する場合の制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも小さくなるように前記電動機を制御することを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項２】
車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、
前記制御手段は、制動出力が増加する時の操作位置に対する制動出力の関係と、制動出力が減少する時の操作位置に対する制動出力の関係が異なるようにし、かつ、制動出力が減少する時に、その減少の途中までは、その制動出力を同じ操作位置における増加側の制動出力よりも大きくし、かつ、前記途中からは、その制動出力を同じ操作位置における増加側の制動出力よりも小さくするように前記電動機を制御することを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項３】
車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、
前記制御手段は、制動出力が減少する時、その減少が始まってからの最初の時期と、制動出力が小さくなってから０となるまでの最後の時期において、操作位置の減少量に対する制動出力の減少量を小さくするように前記電動機を制御することを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかの請求項に記載された車両用ブレーキシステムにおいて、
前記操作入力装置は、前記制御手段を備えていることを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかの請求項に記載された車両用ブレーキシステムにおいて、
前記制動出力装置は、前記制動手段を備えていることを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかの請求項に記載された車両用ブレーキシステムにおいて、
前記制動出力装置と前記操作入力装置は、一体であることを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制動出力を電気的に制御することのできる車両用ブレーキシステムに関する
【背景技術】
【０００２】
従来、車両運動を変化させるための駆動力や制動力は、ペダルに代表される操作入力装置を介して、運転者により操作されてきた。運転者は、操作入力装置から反力を受け、同時に車両の加減速度により発生した慣性力を体感する。そのため、操作位置、操作反力、駆動力や制動力の特性は、運転者の受けるフィーリングや操作のしやすさ、操作による疲れやすさなどを決定づける要因となるので、車両の商品性、安全性を向上させるために、より好適なものが求められて様々な工夫が施されてきている。
【０００３】
従来のペダルは、アクセルワイヤやマスタシリンダに機械的に連結されている機構をとるため、ペダルと車両運動の特性は、その機構によって一意に決定されていた。しかし、近年、いわゆるバイワイヤと呼ばれる技術により、それらの関係を任意に設定できるようになっており、その開発が進められている。また、操作位置および制動出力の関係をどのように制御するかについても検討が重ねられており、例えば、ブレーキ力の作動方向やブレーキペダルの作動方向により、ペダルストローク特性、ブレーキ力特性、操作力特性を異ならせる技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１は、ペダルストロークまたはペダル踏力に対するブレーキ力を、作動方向と戻り方向とで異ならせてヒステリシスを有するようにして、ブレーキペダルの感度が敏感になりすぎないようにした抑制してスムースなブレーキ操作を実現した発明を開示している。
【特許文献１】特開平１１−２９１８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操作位置に基づいて電気的な制御により制動出力を発生させるようにした操作入力装置では、制動出力が増加する場合と、制動出力が減少する場合とで、同じ操作位置に対する制動出力が異なるようにすることができる。
【０００６】
例えば、制動出力が減少する場合の制動力（減少側制動出力）を、制動力が増加する場合の制動力（増加側制動出力）よりも小さくするように制御することが可能である。しかし、この場合、制動出力が増加から減少に切換わった時、または増加も減少もしていない状態（保持状態）、または保持から減少に切換わった時に、車両の減速度が急に小さくなる場合があり、運転者に違和感を覚えさせることがあった。
【０００７】
これと反対に、減少側制動出力を、増加側制動出力よりも大きくするように制御すると、操作位置の変化に対する減少側制動出力の感度が低下するので、車両の減速度が小さくなりにくくなって運転者に違和感を覚えさせることがあった。また、増加側制動出力よりも減少側制動出力が大きい場合、制動出力が小さい領域において操作位置に対する減少側制動出力の傾きを増加側制動出力よりも大きく設定する必要があり、この領域における微妙な制動力の操作が難しくなるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段と、前記制御手段により制御される電動機を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、前記制御手段は、制動出力が減少を始めてからの制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも大きくなるようにし、かつ、前記制御手段は、制動出力が更に減少する場合の制動出力を、制動出力が増加する時の同じ操作位置における制動出力よりも小さくなるように前記電動機を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、前記制御手段は、制動出力が増加する時の操作位置に対する制動出力の関係と、制動出力が減少する時の操作位置に対する制動出力の関係が異なるようにし、かつ、制動出力が減少する時に、その減少の途中までは、その制動出力を同じ操作位置における増加側の制動出力よりも大きくし、かつ、前記途中からは、その制動出力を同じ操作位置における増加側の制動出力よりも小さくするように前記電動機を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、車両の制動出力を制御する制動出力装置と、運転者が操作するための操作入力装置と、前記操作入力装置への操作入力に基づいて車両の制動力を制御するための制御手段を備えた車両用ブレーキシステムにおいて、前記制御手段は、制動出力が減少する時、その減少が始まってからの最初の時期と、制動出力が小さくなってから０となるまでの最後の時期において、操作位置の減少量に対する制動出力の減少量を小さくするように前記電動機を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、上記の特徴に加えて、前記操作入力装置は、前記制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、上記の特徴に加えて、前記制動出力装置は、前記制動手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本発明に係る車両用ブレーキシステムは、上記の特徴に加えて、前記制動出力装置と前記操作入力装置は、一体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両用ブレーキシステムにおいて、制動出力が増加から減少に切換わった時、または制動力の保持中、または保持から減少に切換わった時に、車両の減速度が急に小さくなることがなく、また、操作に対する減速度の変化が小さいので、運転者にはビルドアップ感を感じさせることができ、乗り心地を良くすることができる。
【００１５】
また、減少側の制動出力を減少の途中で、同じ操作位置における増加側の制動出力よりも小さくすることにより、減速度の減少を速やかに行うことができる。さらに、制動出力が小さい領域において、操作位置に対する減少側制動出力の傾きが増加側制動出力よりも小さくなるので、微妙な制動力の操作が容易となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の最良の形態として、いくつかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１を適用した車両用ブレーキシステムを装備した車両を模式的に示す。101は、運転者が車両を運転するために操作する操作入力装置としての一例であるベダル装置である。この操作入力装置は、他の装置、例えば手動レバーでもよい。
【００１８】
操作入力装置101は、操作入力部103と制御装置102を備え、電動機によって操作反力を発生させたり任意に変化させたりすることができる。制御装置102は、車両電源系統145につながる電源経路104から電力供給を受け、操作入力装置101の電動機の電流や電圧を制御する。また、制御装置102は、操作入力装置101の情報を、通信経路105を介して、制動出力装置に伝達する。
【００１９】
操作入力装置101は、運転者の踏込みによる操作力に応じて、一定の範囲内で操作位置や操作速度を変化させる。操作位置や操作速度は、操作入力装置により発生される操作反力によって変化し、また、操作反力は、操作位置や操作速度に応じて発生する。
【００２０】
また、操作力に対して操作反力が発生する。操作反力は、操作力と対になる力であり、一般的に操作力と反対向きの力である。特に、操作入力部が動いていないか、または操作入力部の運動が加速もしくは減速していないときには、操作力と操作反力は釣り合っており、ほぼ等価の力となる。したがって、一般的に、操作反力と操作力は等価であるとしてもよい。そして、操作入力装置101において、操作位置もしくは操作速度と操作反力もしくは操作力の関係は、電気的な制御により任意の特性とすることができる。
【００２１】
111、121、131、141は制動出力装置であり、車両に制動出力を発生することができる。制動出力は、車両の制動力または減速度である。制動出力装置は、例えば電動キャリパであってもよい。
【００２２】
制動出力装置が電動キャリパである場合、制動出力装置111は、キャリパ出力部112と制御装置113を備え、キャリパ出力部112は、電動機によってパッドをブレーキロータ114に押し付けることにより車両に制動力を発生させる。制御装置113は、車両電源系統145につながる電源経路116から電力の供給を受け、制動出力装置111の電動機の電流や電圧を制御する。また、制御装置113は、制動出力装置111の情報を、通信経路115を介して、操作入力装置や他の制動出力装置や駆動装置に伝達する。また、制御装置113は、キャリパ出力部112の情報と、通信経路115を介して操作入力装置101から伝達された情報に基づいて、キャリパ出力部112を制御する。キャリパ出力部112と制御装置113は、図１に示すように別体でもよいし、一体としてもよい。
【００２３】
制動出力装置121、131、141について、その構造は、制動出力装置111と同様である。制動出力装置は、車両の各輪に装着されており、111は右後輪、121が右前輪、131が左後輪、141が左前輪である。
【００２４】
また、制動出力装置は、例えば電動油圧ブレーキであってもよい。電動油圧ブレーキは、電動機によって油圧を発生させ、その油圧を電気的に制御するブレーキ装置である。発生した油圧は、車両の各輪に装着されたキャリパのピストン推力となり、パッドをブレーキロータに押し付け、車両に制動出力を発生させる。制動出力装置が電動油圧ブレーキである場合、各輪に装着されたキャリパは、電気的な制御手段を備えず、油圧配管を介してキャリパに接続された油圧制御装置が、電動機や制御弁などのアクチュエータを備えた装置であり、この油圧制御装置が制動出力装置に含まれる。
【００２５】
151は車両に駆動力を発生する駆動装置である。図１に示す駆動装置は、エンジンであるが、電動機でもよいし、エンジンと電動機の両方を備えたハイブリッドエンジンでもよい。駆動装置151は、制御装置152を備えている。制御装置152は、車両電源系統145につながる電源経路156から電力の供給を受ける。また、制御装置152は、駆動装置内の情報と、通信経路153を介して操作入力装置101から伝達された指示に基づいて、駆動装置を制御する。
【００２６】
操作入力装置と制動出力装置の間は、電気的な信号経路により接続されている。操作入力装置への操作入力は、電気的な信号として、制動出力装置に伝送され、制動出力装置は、伝送された信号情報に基づいて、車両を減速させる制動力を発生させる。操作入力装置と制動出力装置の間は、通常は（例えば、故障が発生した際のフェイルセーフ時を除いて）機械的な接続がないか、または機械的な接続があっても操作入力と制動出力を独立に制御することができるようになされる。
【００２７】
蓄電手段161は、車両電源系統１45に電力を供給したり、そこから電力の供給を受けたりするもので、例えばバッテリ、電池または大容量のキャパシタである。また、蓄電手段162は、車両電源系統１45に電力を供給するが、車両電源系統145と異なる電圧であるため、変圧手段163を介して車両電源系統145に接続されるもので、例えばバッテリ、電池または大容量のキャパシタである。蓄電手段162がある場合、蓄電手段161はあってもよいし、なくてもよい。また、蓄電手段161がある場合、蓄電手段162はあってもよいし、なくてもよい。変圧手段163は、蓄電手段162から車両電源系統145に電力を供給できるように電圧を変換することができる。また、変圧手段163は、車両電源系統145から蓄電手段162へ電力を供給できるように電圧を変換することができてもよいし、できなくてもよい。
【００２８】
発電手段164は、電源系統145と同じ電圧か、または蓄電手段162と同じ電圧で発電を行う。電源系統145と同じ電圧で発電する場合、発電手段164は電源系統145と直接接続する。また、蓄電手段162と同じ電圧で発電する場合、発電手段164は、変圧手段163を介して電源系統145と接続する。また、発電手段を二つ備えて、一方が電源系統145に直接接続し、他方が変圧手段163を介して電源系統145に接続するようにしてもよい。発電手段164は、例えば駆動装置の回転エネルギーを電力に変換するオルタネータであってもよい。発電手段164が駆動装置の回転エネルギーを電力に変換するものである場合、発電手段164は、駆動装置151付近に存在し、例えばエンジンルーム内に備えられていてもよい。また、駆動装置が電動機である場合、駆動装置自体が発電能力を持つため、発電手段164は、駆動装置151に内包された構造としてもよいし、駆動装置151と同一であるとしてもよい。
【００２９】
車両通信系統146は、操作入力装置、制動出力装置および駆動装置の間に接続され、電気信号を伝送する情報経路であり、具体的には電線で構成されている。操作入力装置、制動出力装置および駆動装置は空間的に離れた場所に設置されている場合が多く、その間では、一般的に時分割多重通信方式の電気信号による情報が、車両通信系統146を介して、相互に伝送される。車両通信系統146に用いられる電気信号の形式は、シリアル通信でもよいし、ＣＡＮ、ＦｌａｘＲａｙ、ＬＡＮ等の多重通信でもよい。
【００３０】
また、車両電力系統145と車両通信系統146は、万一の失陥時に備えて多重化した構成としてもよい。例えば、車両電源系統145が、独立した二系統から成り立っており、各系統が電力供給源となる蓄電手段または発電手段を備えた構成としてもよい。また、車両通信系統146は、独立した二系統から成り立っていてもよい。また、電力系統と通信系統がそれぞれ、制動出力装置111と141が属する系統と、制動出力装置121と131が属する系統に分かれており、操作入力装置101は両系統から独立して電力の供給を受け、両系統に独立した信号を伝達できるように構成されていてもよい。電力系統と通信系統が二つ一組になって接続されている場合、車両として二重系が構成されるので信頼性が確保される。操作入力装置101は両系統に接続されるので、片方の系統が失陥しても、もう一方の系統の機能は維持できるように設計される。二重系の構成として、例えば、制動出力装置121と141が一つの系統とし、制動出力装置111と131を他方の系統とする前後二重系としてもよい。
【００３１】
図２は、操作入力装置101がペダル装置である場合の一例を模式的に示す。図２において、操作入力装置101は電動機205を備え、電動機205は、制御装置102により電気的に制御可能である。電動機205は、三相電流によって駆動されるモータである。電動機205は、同期モータであってもよいし、また、誘導モータであっても、ＤＣブラシレスモータであってもよい。電動機205に電流が流れると、回転軸周りに部材203が回転するか、または回転方向の力が発生する。
【００３２】
制御装置102は、電動機205を駆動するための三相電流を生成するインバータ回路207と、インバータ回路207を制御する制御手段208を備えている。インバータ回路207は、６ないし６の倍数のスイッチング素子によって電源経路104から供給される直流電流を、電動機205を駆動するための三相電流に変換する。そのため、インバータ回路207から電動機205に電力を供給する電気経路は３本である。制御装置102が電動機205を制御することにより、操作入力装置の操作位置、操作速度、操作反力を任意に制御することができる。また、制御装置102は、制動出力装置や駆動装置に操作入力の情報を伝達し、制動出力装置は、操作入力に応じて制動力を発生する。
【００３３】
操作入力装置101は、足で踏み込む作用点となる操作入力部202を備えている。操作入力部202に操作力がかかると、操作入力部202と部材203がストロークする。操作位置は、奥の方向へ行くほど大きな値を取り、手前の方向へ行くほど小さな値を取ると定義する。操作入力装置がペダルである場合、ペダルを手前側から奥側に移動させる時、ペダルを踏むまたは踏込むと定義する。また、ペダルを奥側から手前側に移動させる時、ペダルを放すまたは戻すと定義する。さらに、操作位置を変更しないようにペダルを維持している時、ペダルを保持すると定義する。一般的な操作入力装置において、最大限にストロークさせた時の操作位置は、０．０３〜０．１ｍ程度である。
【００３４】
操作入力装置は、操作位置検出手段204と操作力検出手段201を備えている。操作位置検出手段204は、操作位置として操作位置または操作速度を検出する。操作位置検出手段204が検出する操作位置は、回転軸周りに部材203が回転した量であってもよいし、操作入力部202が移動またはストロークした量であってもよい。また、場合によって操作速度を検出してもよいし、操作位置に基づいて演算を行うことにより操作速度の検出を行ってもよい。
【００３５】
操作位置検出手段204は、電動機205の回転角度または回転位相を検出する電動機制御用センサを用いてもよく、電動機制御用センサは、光または磁気を用いたエンコーダであってもよいし、レゾルバであってもよい。また、操作位置検出手段204は、回転軸に対して部材203が回転した角度を検出する回転角センサであってもよく、回転角センサは、可変抵抗を用いたポテンショメータ、またはロータリエンコーダであっても、回転スリットを用いて光ピックアップで検知する方式であっても、磁気素子を用いて磁気の変化を検知する方式であってもよい。さらに、操作位置検出手段204は、部材203もしくは操作入力部202がストロークした量もしくは操作位置を検出するストロークセンサであってもよい。ストロークセンサは可変抵抗を用いたポテンショメータであってもよいし、磁気回路を用いて磁気抵抗の変化として変位幅を検出する方法であってもよい。
【００３６】
操作力検出手段201は、操作力を検出すると同時に操作反力を検出する。操作力検出手段201は、力を検出する手段であるため、操作力と操作反力を同じものとして検出する。操作力検出手段201が検出する力は、回転軸周りに部材203を回転させるために加えられた力でよいし、操作入力部202を移動またはストロークさせるために加えられた力であってもよい。操作力検出手段201は、例えば歪みゲージの抵抗変化を用いて力を検出する構成のものでもよい。
【００３７】
また、電動機205は、減速器206を介して操作入力部と接続されるようにしてもよい。減速器206は、歯車によるものであってもよいし、遊星ギアによるものであってもよいし、差動減速器によるものであってもよい。
【００３８】
図３は、操作入力装置101がペダル装置である場合の別の一例を模式的に示す。図３に示された操作入力装置は、回転直動変換機構211を備えている。電動機213が回転すると、その回転力は、回転直動変換機構211によって、直動方向の力に変換され、ロッド215を押したり引いたりする。ロッド215の直動方向の位置または力によって、部材203の操作位置、操作速度または操作力が決定される。回転直動変換機構は、例えばボールネジを用いてもよいし、台形ネジ等を用いてもよいし、その他の機構であってもよい。
【００３９】
力センサ212は、操作力を検出するものであり、図２に示された例の操作力検出手段201に相当する。電動機213の回転センサ214は、操作位置または操作速度を検出するものであり、図２に示された例の操作位置検出手段204に相当する。 
【００４０】
電動機を備えた操作入力装置によれば、操作位置と操作反力の関係は、電気的に制御することにより、走行中に車両の状態や車両外の環境の状態に基づいて変化させることができるため、走行状況に応じて好適なフィーリングや操作性を持たせることができる。
【００４１】
操作入力装置は、制御装置102が電動機を制御することにより、好適な操作反力を発生させる。操作反力は、剛性反力と粘性反力に分けて、数式１のように表すことができる。
（数式1）  操作反力 ＝ 剛性反力 ＋ 粘性反力
【００４２】
剛性反力は、操作位置に応じて大きさが変わる反力である。剛性反力は、操作位置が大きくなるほど大きな値となる。すなわち、同じ操作位置に対する剛性反力が大きい操作入力装置は、操作時に堅いフィーリングが得られる。これに対し、同じ操作位置に対する剛性反力が小さい操作入力装置は、柔らかいフィーリングが得られる。
【００４３】
粘性反力は、操作速度に応じて大きさが変わる反力であり、操作速度が大きくなるほど大きな値となる。同じ操作速度に対する粘性反力が大きい操作入力装置は、操作時にねばねばしたフィーリングを与える。これに対し、同じ操作速度に対する粘性反力が小さい操作入力装置は、バネ感の強いフィーリングを与える。
【００４４】
図４は、ペダル位置と速度に対して電動機が発生するペダル反力の関係を示す一例である。図４(a)において、251は操作速度がほぼ０の場合のペダル位置と操作反力の関係を示し、252、253は、操作速度がより大きい場合のペダル位置と操作反力の関係を示す。図４(b)において、操作速度261は極めて小さい速度を示し、操作速度261の時の操作反力が251である。251は、数式1の剛性反力にほぼ相当する。
【００４５】
251が剛性反力にほぼ相当する場合、操作速度が262、263のように大きくなると、操作反力は、252、253のように操作速度に応じて大きくなる場合、大きくした分の操作反力は、数式1の粘性反力に相当する。粘性反力は、図４(c)、(d)に示されたように、ペダル速度とペダル位置により変化するようにされる。図４(c)は、操作速度と粘性反力の関係を示し、粘性反力271は、操作位置254での粘性反力の一例である。また、粘性反力272、273は、それぞれ操作位置255、256での粘性反力の一例である。また、図４(d)は、ペダル位置と粘性反力の関係を示し、281は、ペダル速度が261の場合であり、小さい粘性反力となる。また、ペダル速度が262、263の場合の粘性反力は、それぞれ282、283となる。
【００４６】
図５は、操作入力装置としてのペダル装置の他の例を示す。図５に示されたペダル装置は、操作入力部202に操作反力を発生させるための手段として電動機221の他にパッシブ反力手段223または229を備えるものである。
図５(a)と図５(b)に示された例では、パッシブ反力手段223は、バネ224によってロッド226にバネ反力を発生させることにより、操作入力部202に操作反力を発生させる。図５(c)と図５(d)に示された例では、パッシブ反力手段229は、バネ230と油圧回路231によってロッド226にバネ反力と油圧の粘性反力を発生させることにより、操作入力部202に操作反力を発生させる。
【００４７】
また、図５(a)と図５(c)に示された例では、電動機221は、回転軸222にトルクを発生させることにより、操作入力部202に操作反力を発生させる。図５(b)と図５(d) に示された例では、電動機221のトルクは、回転直動変換機構228によって直動方向の力に変換され、ロッド226の反力と合わさって、ロッド227に伝達されることにより、操作入力部202において操作反力を発生させる。図５(a)から図５(d)に示された操作入力装置は、いずれも電動機とパッシブ反力手段の両方を合わせた操作反力を生成することができる。
【００４８】
パッシブ反力手段によって生成される反力（パッシブ反力）は、パッシブ反力手段の機械的特性によって定まるため、電気的に制御することができない。そこで、電動機による操作反力（電動機反力）を加えるかまたは減じることにより、全体の操作反力を制御して生成することができる。図６は、パッシブ反力がある場合の操作反力の生成方法の一例を示す。231はパッシブ反力を示す。パッシブ反力は電気的な要素によって変化しないものであり、ペダル位置が大きくなるほど大きくなるものである。これに対し、電動機反力で変化させることのできる操作反力の幅は、操作位置に関わらず一定の範囲である。
【００４９】
図６に示された例では、パッシブ反力231に対し、電動機反力を制御することにより、全体の操作反力232を実現している。なお、234は操作反力の最小値、235を操作反力の最大値である。矢印233は、制御した電動機反力を示している。操作反力がパッシブ反力より大きい時、電動機反力が正であり、操作反力がパッシブ反力より小さい時、電動機反力は負である。
【００５０】
一般的にペダル装置の操作反力には好適な特性の幅がある程度決まっており、操作反力全てを電動機反力で賄うより、図６に示された234から235の間では、反力を可変にすることが、小さい容量の電動機と小さい消費電力で、所望の特性を実現することができるというメリットがある。
【００５１】
図７は、制動出力装置111の一例を模式的に示す。ここでは、キャリパ出力部112と制御装置113が一体化されて示されているが、両者を別体として、例えばキャリパ出力部112を車両の外側に、制御装置113を車両の内側に設置してもよい。
【００５２】
キャリパ出力部112は、ブレーキロータ114にパッド301を押し付け、車両の制動力または減速度をロータとパットの間に発生する摩擦力により発生させる。パッド301は、ピストン302によりブレーキロータ114に押し付けられる。パッド301をブレーキロータ114に押し付けることにより摩擦力が働き、車両に制動力がかかる。キャリパ出力部112は電動機311を備え、電動機311の回転やトルクにより、ピストン302は押し付け方向や離間方向に移動したり、推力を大きくしたり小さくしたりする。
【００５３】
電動機311の回転やトルクは、減速機304によって減速され、回転直動変換機構303によって直動方向の運動や力に変換される。
【００５４】
ここで、電動機311の回転とピストン302の移動量の関係は、減速機304と回転直動変換機構303により一意に決定され、一対一の関係である。また、電動機311のトルクとピストン302の推力の関係は、減速機304と回転直動変換機構303によって決定され、摩擦、効率、温度、ヒステリシス等を考慮しない理想的な状態であれば、一対一の関係である。電動機311とピストン302の定量的な関係は、電動機311と減速機304と回転直動変換機構303の設計によって異なり、車両電源系統の電圧、電力容量、車両重量、重量配分または対象とする運転者等によって、様々に決定することができる関係である。また、推力とは、ピストン302がパッドをロータに押し付ける力であり、押付力、押圧力等と同じ力である。さらに、ピストン302からパッド301に推力を発生している場合は、パッド301からピストン302に推力と同じ大きさのパッド反力が発生する。
【００５５】
電動機311は、制御装置111によって電気的に制御可能である。ここで、電動機311は三相電流によって駆動するモータである。電動機311は同期モータであってもよいし、誘導モータであってもよい。また、電動機311はＤＣブラシレスモータであってもよい。電動機311が同期モータあるいはDCブラシレスモータであった場合、電動機311はモータステータ312およびモータロータ313で構成される。モータロータ313には磁性体が埋め込まれるか、表面に磁性体が貼り付けてあり、モータステータ312で発生させた磁界により回転する。モータステータ312は磁界を発生させるためのコイルである。モータステータ312はインバータ回路321で整流した三相電流により回転磁界を発生する。そのためモータステータ312とインバータ回路321の電力経路315は三本の電力経路であってもよい。
【００５６】
制御装置113には制御手段322が備えられており、制御手段322はインバータ回路321の制御やPKB機構305の制御を行う。
【００５７】
インバータ回路321は６ないし６の倍数のスイッチング素子によって電源経路116から供給される直流電流を、電動機311を駆動するための三相電流に変換する。
【００５８】
PKB機構305は電動機311への電力供給がなくなった場合でもピストン302が発生する推力を保持しつづけることができる機構である。
【００５９】
電動機311には、モータ回転センサ314が備えられている。モータ回転センサ314は、モータロータ313の回転角度を検出することができる。モータ回転センサ314は、例えばレゾルバであったり、磁気もしくは光学によるエンコーダであったり、ホール素子であったりしてもよい。また、例えば、モータ回転センサ314がレゾルバである場合、制御手段322は回転センサI/F（インターフェイス）として、レゾルバ素子における磁気変化による電気信号をデジタル信号に変換するためのR/D（レゾルバ・デジタル）変換回路を備えてもよい。
【００６０】
制動出力装置は、例えば温度検出手段316を用いて、キャリパ出力部112または電動機311の温度を検出してもよい。温度検出手段316は、例えば熱伝対であってもよいし、サーミスタであってもよい。
【００６１】
また、制動出力装置111は、推力検出手段317を備えてもよい。推力検出手段317は、ピストン302で発生している推力を検出する。推力検出手段317には、例えば歪ゲージなどが用いられてもよいし、予め弾性係数がわかっている部材とその歪量から推力を計測するセンサであってもよい。
【００６２】
制動出力装置は、制御装置113が電動機を制御することにより、通信経路115から伝達された情報に基づいて、ピストン302に推力を発生させる。ここで、通信経路115から伝達された情報は、ピストン推力でもよいし、車両減速度でもよい。また、従来の油圧ブレーキ装置を用いた場合のブレーキ油圧でもよいし、操作入力装置（ペダル装置）の操作位置、操作速度、または操作力であってもよい。通信経路から伝達された情報は、制御手段322によって、ピストン速度、ピストン位置、推力または制動出力装置が制御目標とする状態量に変換される。
【００６３】
図８は、本発明に係る操作入力装置、制動出力装置および制御手段の関係の一例を示すブロック図である。351は操作入力装置、352は制動出力装置である。制動出力制御手段353は、操作入力装置351の制御手段208に備えられ、操作位置検出手段204または操作力検出手段201によって検出した操作位置、操作速度、操作力の情報に基づいて、車両に発生させる制動出力を計算する。
【００６４】
制動出力制御手段353で計算された制動出力は、車両通信系統146を介して制動出力装置352の制御手段322に伝達される。制動出力制御手段353が、図８に示されたように、操作入力装置351に含まれている場合、車両通信系統146で伝達される情報は、車両の制動出力と対応付けられる値、例えばブレーキ油圧、ピストン推力、制動力または減速度でよい。
【００６５】
図９は、本発明に係る操作入力装置、制動出力装置および制御手段の関係の他の一例を示すブロック図である。制動出力制御手段353は、図９が図示するように、制動出力装置352の制御手段322に含まれていてもよい。図９の例では、操作入力装置351の制御手段208は、操作位置検出手段または操作力検出手段によって検出した情報を、車両通信系統146を介して制動出力装置の制御手段322に伝達する。制動出力制御手段353は、車両通信系統146から伝達された情報に基づいて、車両に発生させる制動出力を計算する。ここでは、車両通信系統146で伝達される情報は、運転者の操作入力と対応付けられる値、例えば、操作位置、操作速度、操作力等でよい。
【００６６】
制動出力装置352が発生させる制動出力は、操作入力装置の操作位置または操作力に基づいて決定される。操作位置に基づいて制動出力を設定する場合、図１０（ａ）が図示するように下に凸の関係となる。また、操作力に基づいて制動出力を設定する場合、図１０（ｂ）が図示するように上に凸の関係となる。ここで、運転者が操作入力装置を操作して操作位置が大きくなる方向、すなわち、制動出力が増加する方向を増加方向とし、また、操作位置が小さくなる方向、すなわち、制動出力が減少する方向を減少方向とする。また、操作位置が変化しない場合を保持とする。
【００６７】
制動出力制御手段は、増加方向と減少方向で制動出力を異ならせることができる。図１０において、増加方向の制動出力を401とすると、減少方向の制動出力は402である。同じ操作位置に対して増加方向と減少方向で制動出力が異なり、増加方向の制動出力の方が減少方向の制動出力よりも大きい。また、操作力に対しては、増加方向の制動出力を403が示すようにし、減少方向の制動出力を404が示すようにしてもよい。同じ操作力に対して増加方向と減少方向で制動出力が異なり、図１０に示す例では、増加方向の制動出力が、減少方向の制動出力よりも小さい。
【００６８】
運転者は、操作位置、操作反力および車両の減速度による慣性を感じながら車両を操作しているため、操作位置、操作反力と制動出力の関係によって、運転者が受ける運転のしやすさ（操作性）、疲労のしにくさ、運転の楽しさ（快適性）が変化する。また、操作位置、操作反力と制動出力の関係によって、運転者に違和感を覚えさせる場合が起り得る。操作反力は、操作位置によって定まるので、制動出力制御手段は、特に操作位置と制動出力について、好適な関係となるように制動出力を制御する。
【００６９】
図１１は、本発明に係る車両用ブレーキシステムにおける操作位置に対する制動出力の関係の一例を示す。ここで、制動出力制御手段は、図１１の412のように制動出力を制御してもよい。図１１において、402は、減少方向の制動出力が増加方向の制動出力よりも小さい場合の制動出力を表し、411は減少方向の制動出力が増加方向の制動出力よりも大きい場合の制動出力を表している。412は、増加または保持から減少方向の制動出力になった直後においては、増加方向よりも減少方向の制動出力が大きく、さらに制動出力が減少すると、操作位置413より小さい領域では、増加方向よりも減少方向の制動出力が小さくなる。
【００７０】
図１２は、時間に対する操作位置の変位421により、出力される制動出力の変化を示す。図１１における402のように、減少方向の制動出力が必ず増加方向の制動出力よりも小さい場合、図１２の422が示すように、増加または保持から減少方向になった時に、制動出力が急に減少する。422の制動出力では、車両の減速度が運転者の意図よりも急に減少することになり、運転者が違和感を覚えることがある。また、操作入力装置の操作を保持している際、制動出力制御手段は、増加方向もしくは減少方向の制動出力を、または両者の中間の制動出力を出力する。そのため、増加方向の制動出力よりも減少方向の制動出力の方が小さい場合、操作位置の微小な変化に対して制動出力の感度が高くなるため、車両の減速度を一定に保つような運転者の操作が難しくなる。
【００７１】
また、図１１における411のように、減少方向の制動出力が増加方向の制動出力よりも常に大きい場合は、図１２の423が示すように、増加または保持から減少方向になった時に、制動出力が急に減少することはなくなる。しかし、制動出力がなかなか減少しないため、車両の減速度が運転者の意図よりも大きくなって、運転者が意図したとおりに車両を減速できず、運転者に違和感を覚えさせることがある。また、制動出力が減少し始める領域では、操作位置に対する制動出力の傾きが小さいため、制動出力が小さい領域で操作位置に対する制動出力の傾きが大きくなってしまい、そのため、制動出力が小さい領域で、微小な制動力の操作が難しくなる場合がある。
【００７２】
図１１における412は、制動出力が減少し始める領域では、減少方向の制動出力が増加方向の制動出力よりも大きくなるようにし、かつ、ある位置から制動出力が小さい領域では、減少方向の制動出力を増加方向の制動出力よりも小さくなるように制動出力を制御してもよい。412が示すような制動出力では、増加方向の制動出力401と減少方向の制動出力412が位置413で交差する。412のように制動出力を制御すると、図１２の424が示すように制動出力が保持もしくは減少し始める領域における操作位置の変化に対する制動出力の感度が下がり、制動出力が減少方向に切換わった直後に、制動出力が急に減少するようなことがなくなる。そして、制動出力が減少し始めると、より速やかに制動出力が減少する上、制動出力が小さい領域では操作位置の変化に対する制動出力の感度が小さくなるため、微小な制動出力の操作がしやすくなる。
【００７３】
以上のとおり、本発明によれば、制動出力制御手段が、操作位置に対して増加方向と減少方向で異なる制動出力を発生させ、減少方向の制動出力は、その減少開始早々では、増加方向の制動出力より大きいが、その減少の終わり近くでは、増加方向の制動出力より小さくすることにより、運転者に違和感を覚えさせることなく、操作のしやすい好適な制動出力を発生させる車両用ブレーキシステムを実現することができる。
【実施例２】
【００７４】
図１３は、本発明の実施例２を適用した車両用ブレーキシステムを備えた車両を模式的に示す。803は運転者が車両を運転するために操作する入力機構である。図１３では、入力機構はペダルであるが、これに限定されるものではなく、システムの構成内容によって、ハンドルでもレバーでもよい。831、841、851、861は、車両に制動力を発生させるためのキャリパである。
【００７５】
制動出力装置801は、入力機構803に操作反力を発生させ、また、配管807、808に対して油圧を発生させる。油圧装置821は、配管807、808の油圧を配管823、824、825、826に分配する。配管823、824、825、826に発生した油圧は、それぞれキャリパ831、841、851、861のピストン推力となり、摩擦材をロータ832、842、852、862に押し付ける。ロータは車輪と接続しているので、ロータに摩擦材が押し付けられると、その摩擦力により車両に制動力が発生する。
【００７６】
制動出力装置801は、アクチュエータ機構802を備え、アクチュエータ機構802は、モータ809を備える。また、制動出力装置801は、制御装置804を備え、制御装置804は、モータ809を制御する。モータ809は、電源系統872から電力の供給を受ける。ここで、実施例２ではアクチュエータ機構802と制御装置804は別体構造となっているが、システムの構成次第ではアクチュエータ機構802と制御装置804は一体構造となっていてもよい。
【００７７】
電源系統872は、電源装置871に接続され、制動出力装置801に電源装置からの電力を供給する。電源装置871は、バッテリでもよいし、オルタネータや発電機であってもよく、また、異なる電圧から制動出力装置801に必要な電圧に変換するDC-DCコンバータであってもよく、更に、これらの組み合わせであってもよい。
【００７８】
図１４は、実施例２のアクチュエータ機構を模式的に示す。904はペダルである。運転者は、ペダル端912を踏むことにより、車両運動を操作しようとすると共に、ペダル端912からペダル反力を受ける。ペダル端912には、踏力を計測するセンサが備えられていてもよい。インプットロッド905は、ペダル904により押し込まれる。インプットロッドには、ロッド力を計測するセンサが備えられていてもよい。
【００７９】
931は、マスタシリンダであり、その内部は、シリンダ932とシリンダ933に分かれており、内部はブレーキ液で満たされている。インプットロッド905とプライマリピストン903が押し込まれることにより、シリンダ933の油圧が高まると、同時にシリンダ932の油圧も高まり、配管807と808を介して、キャリパを動作させ制動力が発生する。
【００８０】
プライマリピストン903の外側には、ボールねじ923を介して、回転子922が嵌合し、この回転子922は磁性体を含んでいるので、固定子921が発生する磁界によって回転子922が回転したりトルクを発生したりする。回転子922の回転やトルクは、ボールねじ923を介して、プライマリピストン903に伝達され、プライマリピストンの直動運動や直動力に変換される。回転子922の回転は、回転センサ924により検出され、ここで検出された情報は、固定子921に流す電流の制御に用いられたり、プライマリピストン903の位置や速度を制御するために用いられたりする。
【００８１】
固定子921と回転子922を含むアクチュエータ901は、主として制動出力装置として制動出力を発生させるアクチュエータである。プライマリピストン903とインプットロッド905は、オフセットバネ925と926で接続している。オフセットバネ925と926は弾性体である。また、プライマリピストン903とインプットロッド905は、マスタシリンダ931内部において、ブレーキ液を介しても接続されている。マスタシリンダからの油圧は断面積に比例した力として、プライマリピストンとインプットロッドに伝達される。そのため、インプットロッドにかかる力が直接マスタシリンダに伝達され、アクチュエータ901による力が更にマスタシリンダに加わることによって、運転者の踏力とアクチュエータによる力がキャリパに伝わり、車両に制動力を発生させる。
【００８２】
実施例２では、制動出力はマスタシリンダで発生するブレーキ油圧であり、アクチュエータ901を制御することによって、ペダル端912の操作位置に応じたブレーキ油圧を、電気的に制御することが可能である。図１４では、操作入力装置と制動出力装置が一体になっており、そのため、制動出力制御手段は、制御装置804となる。ここでも、操作位置に対する制動出力は、制動出力制御手段によって制御されことに変わりなく、操作位置に対する制動出力の関係は、実施例１と同様に定めることができ、実施例１と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、内燃機関、電気自動車、ハイブリッド自動車等の各種の車両のブレーキ装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例１を適用した車両用ブレーキシステムを装備した車両を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る操作入力装置がペダル装置である場合の一例を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る操作入力装置がペダル装置である場合の別の一例を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係る操作入力装置がペダル装置である場合のペダル位置と速度に対して電動機が発生するペダル反力の関係を示す一例の図である。
【図５】本発明に係る操作入力装置としてのペダル装置の他の例を示す図である。
【図６】本発明に係る操作入力装置にパッシブ反力がある場合の操作反力の生成方法の一例を示す。
【図７】本発明に係る制動出力装置の一例を模式的に示す図である。
【図８】本発明に係る操作入力装置、制動出力装置および制御手段の関係の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る操作入力装置、制動出力装置および制御手段の関係の他の一例を示すブロック図である。
【図１０】操作入力装置の操作位置または操作力に対する制動出力の関係の一例を示す図である。
【図１１】本発明に係る車両用ブレーキシステムにおける操作位置に対する制動出力の関係の一例を示す図である。
【図１２】本発明に係る車両用ブレーキシステムにおいて、時間に対する操作位置の変位により、出力される制動出力の変化を示す図である。制動出力を示す一例である。
【図１３】本発明の実施例２を適用した車両用ブレーキシステムを備えた車両を模式的に示す図である
【図１４】本発明の実施例２のアクチュエータ機構の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
101    操作入力装置、
102    制御装置、
103    操作入力部、
104    電源経路、
105    通信経路、
111、121、131、141    制動出力装置、
112    キャリパ出力部、
113    制御装置、
114    ブレーキロータ、
115    通信経路、
116    電源経路、
145    車両電源系統、
146    車両通信系統、
151    駆動出力装置、
161、162    蓄電手段、
201    操作力検出手段、
202    入力部、
203    部材、
204    操作位置検出手段、
205    電動機、
206    減速機、
207    インバータ回路、
208    制御手段、
211    回転直動変換機構、
212    力センサ、
213    電動機、
214    回転センサ、
215    ロッド、
221    電動機、
223、229    パッシブ反力手段、
224    バネ、
301    ブレーキパッド、
302    ピストン、
303    回転直動変換機構、
304    減速機、
311    電動機、
312    モータステータ、
313    モータロータ、
314    モータ回転センサ、
315    電力経路、
321    インバータ回路、
322    制御手段、
801    制動出力装置、
802    アクチュエータ機構、
809    モータ、
807、808、823、824、825、826    配管、
831、841、851、861    キャリパ、
832、842、852、862    ロータ、
872    電源系統、
901    アクチュエータ、
903    プライマリピストン、
904    ペダル、
905    インプットロッド、
912    ペダル端、
921    固定子、
922    回転子、
923    ボールねじ、
924    回転センサ、
925、926    オフセットバネ、
931    マスタシリンダ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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