JP4680802B2 - 車両におけるブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション装置のダンパーの減衰力が変更可能な車両におけるブレーキ装置に関する。

運転者によるブレーキペダルの操作を電気信号に変換し、この電気信号でアクチュエータを駆動して発生させたブレーキ液圧で車輪を制動するＢＢＷ（ブレーキ・バイ・ワイヤ）式ブレーキ装置において、ブレーキペダルの踏力の増加に対して制動力を急激に立ち上げる量であるジャンピング量を可変にしたものが、下記特許文献１により公知である。
特表２００１−５０９７５３号公報

ところで、サスペンション装置のダンパーの減衰力を可変制御することが可能な車両では、スポーツ走行時にはダンパーの減衰力を高く設定してサスペンション装置の特性を硬くし、通常走行時にはダンパーの減衰力を低く設定してサスペンション装置の特性を柔らかくしているが、このダンパーの減衰力の制御に関連づけてブレーキ装置の制動力の特性を変化させれば、スポーツ走行時および通常走行時の両方のブレーキフィーリングを更に高めることが可能であると考えられる。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、スポーツ走行時および通常走行時の両方に適した制動特性を得ることが可能なブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、サスペンション装置のダンパーの減衰力が変更可能な車両において、ブレーキペダルの踏力の増加に対して制動力を急激に立ち上げる量であるジャンピング量が変更可能であり、前記ジャンピング量が前記ダンパーの減衰力の増加に応じて増加することを特徴とする車両におけるブレーキ装置が提案される。

請求項１の構成によれば、ダンパーの減衰力を高めに設定して車両の旋回性能を高めたいスポーツ走行時に、ブレーキペダルの踏力の増加に対して制動力を急激に立ち上げる量であるジャンピング量を大きく設定し、スポーツ走行に適した制動力の立ち上げを確保しても、ダンパーの減衰力が高めに設定されているので制動初期の車体のノーズダイブを抑えることができる。また車両の乗り心地を高めたい通常走行時にダンパーの減衰力が低めに設定されていても、前記ジャンピング量が小さく設定されるので制動初期の車体のノーズダイブを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図、図２は図１に対応する異常時の液圧系統図、図３は車両用サスペンション装置の正面図、図４は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図５はダンパーの減衰力とジャンピング量との関係を示すグラフである。

図１に示すように、タンデム型のマスタシリンダ１０は、運転者がブレーキペダル１１を踏む踏力に応じたブレーキ液圧を出力する第１、第２出力ポート１２ａ，１２ｂを備えており、第１出力ポート１２ａは例えば左前輪および右後輪のディスクブレーキ装置１３，１４に接続されるとともに、第２出力ポート１２ｂは例えば右前輪および左後輪のディスクブレーキ装置に接続される。図１には、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統だけが図示されており、第２出力ポート１２ｂに連なる他方のブレーキ系統は図示されていないが、一方および他方のブレーキ系統の構造は実質的に同一である。以下、第１出力ポート１２ａに連なる一方のブレーキ系統について説明する。

マスタシリンダ１０の第１出力ポート１２ａと前輪のディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５とが液路１７ａ〜１７ｆで接続されるとともに、液路１７ｃ，１７ｄ間から分岐する液路１７ｇ〜１７ｊが後輪のディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に接続される。

液路１７ｂ，１７ｃ間に常開型電磁弁である踏力遮断弁１８が配置され、液路１７ｄ，１７ｅ間に前輪の制動力発生手段１９Ｆが配置される。制動力発生手段１９Ｆは、液路１７ｄ，１７ｅ間に配置されたシリンダ２０を備えており、そのシリンダ２０に摺動自在に嵌合するピストン２１は電動モータ２２により減速機構２３を介して駆動されるもので、ピストン２１の前面に形成された液室２４にブレーキ液圧を発生させることができる。

同様に、液路１７ｈ，１７ｉ間に後輪の制動力発生手段１９Ｒが配置される。制動力発生手段１９Ｒは、液路１７ｈ，１７ｉ間に配置されたシリンダ２０を備えており、そのシリンダ２０に摺動自在に嵌合するピストン２１は電動モータ２２により減速機構２３を介して駆動されるもので、ピストン２１の前面に形成された液室２４にブレーキ液圧を発生させることができる。

液路１７ａ，１７ｂ間から分岐する液路１７ｋ〜１７ｎの下流端に接続されたストロークシミュレータ２５は、シリンダ２６にスプリング２７で付勢されたピストン２８を摺動自在に嵌合させたもので、ピストン２８の反スプリング２７側に形成された液室２９が液路１７ｎに連通する。液路１７ｍ，１７ｎ間には、常閉型電磁弁である反力許可弁３０が配置される。また液路１７ｇ，１７ｈ間から分岐する液路１７ｏ，１７ｐがマスタシリンダ１０のリザーバ３１に連通しており、その液路１７ｏ，１７ｐ間に常閉型電磁弁である大気弁３２が配置される。

踏力遮断弁１８、反力許可弁３０、大気弁３２および制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒの電動モータ２２，２２の作動を制御するＢＢＷ電子制御ユニットＵｂ（図３参照）には、マスタシリンダ１０が発生するブレーキ液圧を検出する液圧センサＳａと、前輪のディスクブレーキ装置１３に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｂと、後輪のディスクブレーキ装置１４に伝達されるブレーキ液圧を検出する液圧センサＳｃとが接続される。

図３に示すように、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置Ｓは、車体４１にナックル４２を上下動自在に支持するサスペンションアーム４３と、サスペンションアーム４３および車体４１を接続する可変減衰力のダンパー４４と、サスペンションアーム４３および車体４１を接続するコイルバネ４５とを備える。ダンパー４４の減衰力を制御する可変減衰力ダンパー電子制御ユニットＵｄには、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳｄからの信号と、ダンパー４４の変位（ストローク）を検出するダンパー変位センサＳｅからの信号と、車両の操舵角を検出する操舵角センサＳｆからの信号と、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳｇからの信号と、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサＳｈからの信号と、車速を検出する車速センサＳｉからの信号とが入力される。

図４に示すように、ダンパー４４は、下端がサスペンションアーム４３に接続されたシリンダ５１と、シリンダ５１に摺動自在に嵌合するピストン５２と、ピストン５２から上方に延びてシリンダ５１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド５３と、シリンダ５１の下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン５４とを備えており、シリンダ５１の内部にピストン５２により仕切られた上側の第１流体室５５および下側の第２流体室５６が区画されるとともに、フリーピストン５４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室５７が区画される。

ピストン５２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路５２ａ…が形成されており、これらの流体通路５２ａ…によって第１、第２流体室５５，５６が相互に連通する。第１、第２流体室５５，５６および流体通路５２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン５２の内部にコイル５８が設けられており、可変減衰力ダンパー電子制御ユニットＵｄによりコイル５８への通電が制御される。コイル５８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路５２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。

ダンパー４４が収縮してシリンダ５１に対してピストン５２が下動すると、第１流体室５５の容積が増加して第２流体室５６の容積が減少するため、第２流体室５６の磁気粘性流体がピストン５２の流体通路５２ａ…を通過して第１流体室５５に流入し、逆にダンパー４４が伸長してシリンダ５１に対してピストン５２が上動すると、第２流体室５６の容積が増加して第１流体室５５の容積が減少するため、第１流体室５５の磁気粘性流体がピストン５２の流体通路５２ａ…を通過して第２流体室５６に流入し、その際に流体通路５２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー４４が減衰力を発生する。

このとき、コイル５８に通電して磁界を発生させると、ピストン５２の流体通路５２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路５２ａを通過し難くなるため、ダンパー４４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル５８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。

尚、ダンパー４４に衝撃的な圧縮荷重が加わって第２流体室５６の容積が減少するとき、ガス室５７を縮小させながらフリーピストン５４が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー４４に衝撃的な引張荷重が加わって第２流体室５６の容積が増加するとき、ガス室５７を拡張させながらフリーピストン５４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン５２が下降してシリンダ５１内に収納されるピストンロッド５３の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン５４が下降する。

しかして、可変減衰力ダンパー電子制御ユニットＵｄは、バネ上加速度センサＳｄで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｅで検出したダンパー変位、操舵角センサＳｆで検出した操舵角、横加速度センサＳｇで検出した横加速度、前後加速度センサＳｈで検出した前後加速度および車速センサＳｉで検出した車速に基づいて、各車輪Ｗ…の合計４個のダンパー４４…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めるスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１に示す正常時には、ＢＢＷ電子制御ユニットＵｂからの指令で踏力遮断弁１８、反力許可弁３０および大気弁３２のソレノイドが励磁され、踏力遮断弁１８が閉弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間の連通を遮断し、反力許可弁３０が開弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間を連通させ、かつ大気弁３２が開弁する。この状態で運転者がブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生すると、踏力遮断弁１８で閉塞された液路１７ｋのブレーキ液圧を液圧センサＳａが検出する。ＢＢＷ電子制御ユニットＵｂは、液圧センサＳａが検出したブレーキ液圧に応じた液圧を液路１７ｆ，１７ｊに発生させるべく、前輪および後輪の制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒを作動させる。

その結果、前輪の制動力発生手段１９Ｆの電動モータ２２の駆動力が減速機構２３を介してピストン２１に伝達され、シリンダ２０の液室２４に発生したブレーキ液圧が液路１７ｅ，１７ｆを介してディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５に伝達されて前輪が制動される。このとき、液路１７ｆのブレーキ液圧を液圧センサＳｂで検出し、そのブレーキ液圧が液路１７ｋの液圧センサＳａで検出したブレーキ液圧に応じた値になるように電動モータ２２の作動がフィードバック制御される。

同様に、後輪の制動力発生手段１９Ｒの電動モータ２２の駆動力が減速機構２３を介してピストン２１に伝達され、シリンダ２０の液室２４に発生したブレーキ液圧が液路１７ｉ，１７ｊを介してディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に伝達されて後輪が制動される。このとき、液路１７ｊのブレーキ液圧を液圧センサＳｃで検出し、そのブレーキ液圧が液路１７ｋの液圧センサＳａで検出したブレーキ液圧に応じた値になるように電動モータ２２の作動がフィードバック制御される。

尚、シリンダ２０内のピストン２１が電動モータ２２によって僅かに前進すると、液室２４と液路１７ｄ（あるいは液路１７ｈ）との連通が絶たれるため、シリンダ２０が発生したブレーキ液圧が液路１７ｏ，１７ｐ間に設けた大気弁３２を介してリザーバ３１に逃げる虞はない。

ところで、上述した正常時には、電源の失陥のような異常状態が発生しない限り踏力遮断弁１８は閉弁状態に保持されるため、従来はディスクブレーキ装置１３，１４のブレーキパッドが摩耗してシリンダ２０，２０およびディスクブレーキ装置１３，１４間の液路１７ｅ，１７ｆあるいは液路１７ｉ，１７ｊの容積が増加しても、その分のブレーキ液をリザーバ３１から補給することができず、しかもホイールシリンダ１５，１６の引きずりを低減することができないという問題が発生する可能性がある。

しかしながら、シリンダ２０，２０内でピストン２１，２１が後退すると、液室２４，２４が開弁した大気弁３２を介してリザーバ３１に連通するため、ディスクブレーキ装置１３，１４のブレーキパッドの摩耗により不足するブレーキ液をリザーバ３１から補給するとともに、制動力の解放時におけるホイールシリンダ１５，１６の引きずりを低減することができる。

また正常時に運転者がブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０がブレーキ液圧を発生すると、そのブレーキ液圧がストロークシミュレータ２５の液室２９に伝達されてピストン２８がスプリング２７の弾発力に抗して移動することで、ブレーキペダル１１の踏込みに対する反力を発生させることができる。これにより、実際には電動モータ２２，２２の駆動力でディスクブレーキ装置１３，１４を作動させているにも関わらず、運転者の踏力でディスクブレーキ装置１３，１４を作動させているのと同等の操作フィーリングを得ることができる。

一方、バッテリ外れ等により電源が失陥したような異常時には、図２に示すように踏力遮断弁１８が開弁してマスタシリンダ１０およびディスクブレーキ装置１３，１４間が連通し、反力許可弁３０が閉弁してマスタシリンダ１０およびストロークシミュレータ２５間の連通が遮断され、かつ大気弁３２が閉弁してマスタシリンダ１０およびリザーバ３１間の連通が遮断される。その結果、運転者がブレーキペダル１１を踏み込んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧は、開弁した踏力遮断弁１８および制動力発生手段１９Ｆを介して前輪のディスクブレーキ装置１３のホイールシリンダ１５に伝達され、また開弁した踏力遮断弁１８および制動力発生手段１９Ｒを介して後輪のディスクブレーキ装置１４のホイールシリンダ１６に伝達され、前輪および後輪が制動される。

これと同時に、反力許可弁３０の閉弁によりストロークシミュレータ２５とマスタシリンダ１０との連通が遮断されるため、ストロークシミュレータ２５は機能を停止する。その結果、ブレーキペダル１１のストロークが不必要に増加して運転者に違和感を与えるのを防止することができ、しかもマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧はストロークシミュレータ２５に吸収されることなくホイールシリンダ１５，１６に伝達され、高い応答性で制動力を発生させることができる。

しかして、電源が失陥して踏力遮断弁１８、反力許可弁３０、大気弁３２および制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒが作動不能になっても、運転者がブレーキペダル１１を踏んでマスタシリンダ１０が発生したブレーキ液圧で前輪および後輪のホイールシリンダ１５，１６を支障なく作動させることができ、これにより異常時に前輪および後輪を制動して車両をより安全に停止させることができる。しかも、正常時には左右の前輪および左右の後輪制動力を個別に制御することができる。

さて、上述したＢＢＷ式ブレーキ装置を制御するＢＢＷ電子制御ユニットＵｂと、上述したダンパー４４を制御する可変減衰力ダンパー電子制御ユニットＵｄとは相互に接続されており、ダンパー４４の減衰力に関連づけてＢＢＷ式ブレーキ装置のジャンピング量が制御される。

図５に示すように、ブレーキペダル１１を踏み込むと、踏力が所定値に達するまで制動力は発生せず、踏力が所定値に達した瞬間にある一定量の制動力が発生する。この一定量の制動力がジャンピング量として定義される。踏力が前記所定値から更に増加すると、その増加に応じて制動力も直線的に増加する。

図５および表１から明らかなように、本実施の形態では、ダンパー４４の減衰力が小さく設定されているほど（つまりサスペンション装置Ｓが柔らかいほど）、かつ車速が小さいほど、ジャンピング量が小さく設定され、またダンパー４４の減衰力が大きく設定されているほど（つまりサスペンション装置Ｓが硬いほど）、かつ車速が大きいほど、ジャンピング量が大きく設定される。

ホイールシリンダ１５，１６に発生する制動力のジャンピング量は、ブレーキペダル１１の踏み込みに応じて作動するＢＢＷ式ブレーキ装置の制動力発生手段１９Ｆ，１９Ｒの作動タイミングおよび作動量を変化させることで、任意に制御することができる。

ダンパー４４の減衰力が大きく、車速が大きいときは、車両の旋回性能を重視したスポーツ走行時であり、このスポーツ走行時には、ブレーキペダル１１を踏み込んだときのジャンピング量が大きく設定されているほど制動力の応答性が高くなってブレーキフィーリングが良好になる。一般にジャンピング量が大きく設定されていると、ブレーキペダル１１に踏み込みに伴って制動力が急激に立ち上がるため、車体の前部が沈んで後部が浮き上がる現象（ノーズダイブ）が発生し易くなるが、このスポーツ走行時にはダンパー４４の減衰力が高く（サスペンション装置Ｓの特性が硬く）設定されているので、前記ノーズダイブの増加を抑制することができる。

またダンパー４４の減衰力が小さく、車速が小さいときは、車両の乗り心地を重視した通常走行時であり、この通常走行時には、ブレーキペダル１１を踏み込んだときのジャンピング量が小さく設定されているほうが制動力がスムーズに立ち上がってブレーキフィーリングが良好になる。この通常走行時には、ダンパー４４の減衰力が低く（サスペンション装置Ｓの特性が柔らかく）設定されているが、ジャンピング量が小さく設定されるのでノーズダイブが増加する虞はない。

このように、ダンパー４４の減衰力と関連づけてジャンピング量を変化させるので、スポーツ走行および通常走行の各々に適した制動力の立ち上げを設定しても、制動開始時に不快なノーズダイブが発生するのを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではＢＢＷ式ブレーキ装置を例示したが、ジャンピング量を変更可能なものであれば、任意の構造のブレーキ装置を採用することができる。

また実施の形態では磁気粘性流体を使用した可変減衰力ダンパー４４を例示したが、減衰力を変更可能なものであれば、任意の構造のダンパーを採用することができる。

車両用ブレーキ装置の正常時の液圧系統図 図１に対応する異常時の液圧系統図 車両用サスペンション装置の正面図 可変減衰力ダンパーの拡大断面図 ダンパーの減衰力とジャンピング量との関係を示すグラフ

符号の説明

１１ ブレーキペダル
４４ ダンパー
Ｓ サスペンション装置

Claims (1)

1. サスペンション装置（Ｓ）のダンパー（４４）の減衰力が変更可能な車両において、
   ブレーキペダル（１１）の踏力の増加に対して制動力を急激に立ち上げる量であるジャンピング量が変更可能であり、前記ジャンピング量が前記ダンパー（４４）の減衰力の増加に応じて増加することを特徴とする車両におけるブレーキ装置。
   

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