JPH11314541A - 自動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動ブレーキ作動時にもブレーキ力の制御が
可能な自動ブレーキ装置を提供すること。 【解決手段】 吸気負圧が導入される第１室４１２とダ
イヤフラム４１３からなる吸気負圧作動型のブレーキブ
ースタ４１０を用い、その第１室４１２をエンジン４２
１の吸気管４１４に連通させる管路に３方電磁切換弁４
１１を設け、通常は第１室４１２を大気中に連通させて
おり、自動ブレーキ作動時、この３方電磁切換弁４１１
を切換えて、第１室４１２を吸気菅４１２に連通させる
ようにすると共に、吸気菅４１４に電動機で開閉制御す
るようにしたスロットル弁、いわゆる電制スロットル４
２０を設け、自動ブレーキ作動時には、この電制スロッ
トル４２０によりスロットル弁の開度を制御し、これに
よる吸気負圧の制御により、ブレーキブースタ４１０で
発生されるブレーキ力の細かな制御が得られるようにし
たもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のブレーキを
自動的に制御する装置に係り、特に自動車の走行速度制
御に好適な自動ブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の安全性向上は絶えざる命題であ
り、このため、従来から種々の安全性確保のための装備
についての提案がなされているが、その一環として、近
年、駆動力と制動力の双方を制御して、車間距離を適正
値に自動調整しながら走行させるようにしたＡＣＣ(Ada
ptive Cruise Control)装置や、渋滞追従走行時などで
車間距離が危険な値となった場合、或いは障害物が突然
飛び出してきた場合に、自動的にブレーキを作動させる
ようにした自動ブレーキ装置などが提案されている。

【０００３】また、自動車が走行中、例えば脇見運転や
居眠り運転などにより、障害物に衝突する虞れがある危
険な領域に車両が進入した場合、衝突防止のための装置
や乗員保護のための装置を制御する技術についても、各
種の提案がなされており、例えば、特開平５−２０８６
６７号公報では、障害物を検出し、接触の可能性が生じ
た場合、自動的にブレーキをかける自動ブレーキ装置に
ついて提案している。

【０００４】この公報に開示されている自動ブレーキ装
置(従来技術)は、エンジンの吸気管に接続され吸気管内
圧力(吸気負圧)が導入される第１室と、大気圧が導入さ
れる第２室とを有し、これらの第１室と第２室内の差圧
により倍力機能を果たすようにしたブレーキブースタを
備えており、ブレーキを作動させるときには、エンジン
のスロットルバルブ(絞り弁)を全閉状態にした上で、第
２室に大気圧を導入することによりブレーキが作動され
るようになっている。

【０００５】図５は、この従来技術におけるブレーキブ
ースタの概念図で、以下、これにより更に具体的に説明
する。まず、ここでいうブレーキブースタとは、ドライ
バ(運転者)によるブレーキ踏力が少なくて済み、これに
より軽い操作力で十分な制動力が得られ、タイヤグリッ
プ限界付近での微妙な調整が容易に得られるようにする
ために用いられるものである。

【０００６】そして、この図５に示すブレーキブースタ
４０１は、通常の車両で一般的に用いられているバキュ
ームサーボ方式のもので、エンジンの吸気負圧を利用
し、それを動力源としてペダル踏力を増大し、マスタシ
リンダ４００に伝える働きをする。

【０００７】エンジンがアイドル時には、絞り弁が全閉
されているので、その吸気管４０５内の圧力は約３４.
７ｋＰa (約１／３atm、約５００boost）まで下がる。
そこで、ブレーキブースタ４０１の第１室４０２を、エ
ンジンの吸気管４０５に接続し、内部が負圧になるよう
にしておく。このとき、第１室４０２は、チェックバル
ブ４０４を介してエンジンの吸気管４０５に接続される
ようにしてある。

【０００８】ここで、このチェックバルブ４０４は、第
１室４０２内の負圧が吸気管４０５内の圧力よりも高い
場合だけ開き、空気が第１室４０２から吸気管４０５に
流れる構造にしてあり、この結果、第１室４０２内の負
圧は、ブレーキペダルが踏まれるまでの運転状態におい
て、吸気菅４０５内が最も低くなったときの圧力(負圧)
に保たれることなる。

【０００９】まず、図５(a)に示すブレーキペダルの踏
み込み操作無しの場合には、第１室４０２と第２室４０
３は連通しており、同じ負圧になっている。次に、図５
(b)に示す踏み込み操作有りの場合には、、オペレーテ
ィングロッド４０７まわりのバルブ機構により、第１室
４０２と第２室４０３は隔離され、第２室４０３には大
気が導入され、大気圧となる。

【００１０】そこで、第１室４０２内の負圧と第２室４
０３内の大気圧との差により、ダイヤフラム４０６が動
かされ、このときの圧力差による力が、ドライバによる
ブレーキ踏力に加算されてマスタシリンダ４００に伝わ
るので、小さなブレーキ踏力で、大きなブレーキ力が掛
けられるのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、自動
ブレーキ作動時でのブレーキ力の制御について配慮がさ
れておらず、自動ブレーキ作動時には、状況のいかんに
かかわらず、略一定のブレーキ力が作動されるだけにな
ってしまい、細かなブレーキ力の制御を要するＡＣＣ装
置や渋滞追従走行時での自動ブレーキ制御には適用でき
ないという問題があった。

【００１２】すなわち、従来のブレーキブースタでは、
吸気管とブレーキブースタを接続する通路にチェックバ
ルブ(逆止弁)が取り付けられている。このチェックバル
ブは、第１室内の圧力が吸気管内圧力より高くなったと
きだけ開き、第１室を吸気管に連通させるようになって
おり、従って、第１室内の負圧は、第１室に大気圧が導
入されるまでの運転状態の間で最も低い吸気負圧に保た
れる。

【００１３】そして、チェックバルブがあるため、自動
ブレーキが作動したときのブレーキ力は、この吸気負圧
の値で決まってしまい、この結果、ブレーキを少し緩め
るなど、細かなブレーキ力の制御ができないのである。
本発明の目的は、自動ブレーキ作動時にもブレーキ力の
制御が可能な自動ブレーキ装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、自車の走行
状態を検出する車両状態検出手段と、自車が置かれてい
る周りの環境を検出する走行環境検出手段と、前記車両
状態検出手段から取り込んだ車両状態データと前記走行
環境検出手段から取り込んだ走行環境データとに基づい
て自動ブレーキを作動させるか否かを判定する自動ブレ
ーキ制御手段とを備えた自動ブレーキ装置において、エ
ンジンの吸気負圧を動力源とするブレーキ倍力装置と、
前記ブレーキ倍力装置の負圧室をエンジンの吸気管内と
大気中の何れに選択的に連通させる通路切換手段と、エ
ンジンの絞り弁開度をアクセルペダルの操作状態と独立
して制御する絞り弁開閉手段とを設け、前記自動ブレー
キ制御手段は、自動ブレーキ作動時、前記通路切換手段
を制御して、前記ブレーキ倍力装置の負圧室を大気中か
らエンジンの吸気管内に切換えると共に、前記絞り弁開
閉手段を制御して、ブレーキ力の大きさが制御されるよ
うにして達成される。

【００１５】前記絞り弁開閉手段は、エンジンの吸気負
圧を変え、自動ブレーキが作動したとき、ブースタにか
かる負圧の大きさが変えられるように働く。従って、自
動ブレーキ作動時にブレーキ力の大きさが制御できるこ
とになり、ＡＣＣ装置や渋滞追従走行時での自動ブレー
キ制御に適用して、走行安全性を充分に確保できること
になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による自動ブレーキ
装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における基本構成を示した
もので、この実施形態では、車両状態検出手段１と、走
行環境検出手段２、自動ブレーキ制御手段３、それに自
動ブレーキ作動手段４の４種類の手段で構成されてい
る。

【００１７】車両状態検出手段１は、自車両の速度、加
速度、アクセル踏込量、アクセル開閉速度、ブレーキ踏
込量、ブレーキ踏み速度、エンジン回転数、駆動軸トル
ク、変速比、舵角、それに電装品制御用スイッチの操作
状態などの各種の車両状態データを検出する働きをす
る。

【００１８】走行環境検出手段２は、前車両(自車両の
前方を走行している車両)との車間距離及び相対速度、
障害物、カーブ曲率、勾配、μ(路面の摩擦係数)、視
界、交通規制情報、渋滞情報、他車両の速度及び加速度
など各種の走行環境データを検出する働きをする。

【００１９】自動ブレーキ制御手段３は、車両状態検出
手段１から供給される車両状態データと、走行環境検出
手段２から供給される走行環境データとに基づいて、自
動ブレーキを作動させるか否かを判定し、ブレーキを作
動させるべきであると判定されたとき、ブレーキ作動指
令を発生する。

【００２０】自動ブレーキ作動手段４は、アクセルペダ
ルの操作とは独立に、電動機などのアクチュエータ(駆
動機構)により絞り弁の開度が変えられるようにした絞
り弁開閉手段、いわゆる電制スロットル(電子制御型ス
ロットルバルブ)を備え、これにより、自動ブレーキ制
御手段３から供給される制御用の信号に応じて絞り弁の
開度を制御し、エンジンの吸気負圧が制御できるように
なっている。

【００２１】従って、自動ブレーキ作動時、吸気負圧作
動式のブレーキブースタに供給される負圧が制御され、
この結果、自動ブレーキ制御手段４のブレーキ作動指令
に基づいて所定の強さのブレーキ力が得られることにな
る。また、ことのき、変速機の変速比を変え、これによ
るエンジン回転数の変化を利用して吸気負圧を制御し、
これによってもブレーキ力が制御できるようになってい
る。

【００２２】このとき、所定の時間内において、ギヤ式
などの有段変速機の場合は所定の段数範囲内で、無段変
速機の場合は所定の減速比変化幅の範囲内で変速制御を
行うようにし、これにより変速ショックによる乗り心地
の悪化を防ぐ働きもする。さらにまた、自動ブレーキを
作動させたときは、エンジンに対する燃料の供給をカッ
トし、エンジンブレーキが充分に効くように制御するよ
うになっている。

【００２３】従って、この実施形態によれば、電制スロ
ットルの働きにより、エンジンの吸気管内の負圧が細か
く制御され、この結果、自動ブレーキ作動時でのブレー
キ力の大きさをきめ細かく制御できることになり、ＡＣ
Ｃ装置に適用したり、渋滞追従走行制御に適用したりす
ることができるようになる。

【００２４】次に、図２により、本発明の具体的な実施
形態について説明する。この図２は、本発明の一実施形
態におけるハードウェア構成を示したもので、この実施
形態では、図示のように、ブレーキブースタとして、吸
気負圧が導入される第１室４１２と、ダイヤフラム４１
３からなるブレーキブースタ４１０を用いるようになっ
ている。

【００２５】このブレーキブースタ４１０の第１室４１
２は、３方電磁切換弁４１１を介して、大気中と、エン
ジン４２１の吸気管４１４の何れかに、選択的に切換え
て連通されるようになっており、この３方電磁切換弁４
１１の働きにより、通常は大気側に連通されているが、
自動ブレーキ作動時には、エンジン４２１の吸気管４１
４に連通さるようになっている。

【００２６】そして、この実施形態では、まず、レーダ
装置２００により、走行環境データの一種である車間距
離と相対速度を求め、ＡＣＣ・Ｃ／Ｕ(コントロールユ
ニット)３００に入力する。

【００２７】ここでは、簡略化のため、走行環境検出手
段２(図１)として、レーダ装置２００しか示してない
が、車両に装着されているカメラ、ナビゲーションシス
テム、路車間通信、車車間通信などから得られる、障害
物、カーブ曲率、勾配、μ、視界、交通規制情報、渋滞
情報、他車の速度及び加速度などの走行環境データも、
ＡＣＣ・Ｃ／Ｕ３００に入力されるようになっている。

【００２８】また、同じく図示されていないが、車両に
装着されている各種のセンサから、速度、加速度、アク
セル踏込量、アクセル開閉速度、ブレーキ踏込量、ブレ
ーキ踏込み速度、エンジン回転数、駆動軸トルク、変速
比、操舵角、操作用スイッチの状態などが取り込まれ、
車両状態データとしてＡＣＣ・Ｃ／Ｕ３００に入力され
るようになっている。

【００２９】そして、これらのデータは、通信装置３０
６を介して、ＡＣＣ・Ｃ／Ｕ３００から他のＣ／Ｕ３０
１〜３０５に送信され、さらにこの通信装置３０６によ
り、各Ｃ／Ｕ間で必要なデータが相互に授受されるよう
になっている。

【００３０】そこで、まず、駆動力マネージメントＣ／
Ｕ３０１は、これらのデータに基づいて自動ブレーキを
作動させるか否かを判定し、自動ブレーキ作動と判定さ
れた場合には、自動ブレーキＣ／Ｕ３０２に指令を与
え、これにより３方電磁切換弁４１１を制御させる。

【００３１】この３方電磁切換弁４１１は、自動ブレー
キ作動時以外のときは、ブレーキブースタ４１０の第１
室４１２を大気側に連通されておき、自動ブレーキ作動
時には、第１室４１２を大気側からエンジン４２１の吸
気管４１４に連通させた状態に切換える働きをする。

【００３２】また、このように、自動ブレーキ作動と判
定されたときには、駆動力マネージメントＣ／Ｕ３０１
は、さらに電制スロットルＣ／Ｕ３０３、エンジンＣ／
Ｕ３０４、ＡＴ(ＣＶＴ)Ｃ／Ｕ３０５に指令を送り、電
制スロットル４２０によるスロットル開度(絞り弁開度)
の制御と、エンジンに対する燃料の供給カット制御、そ
れに変速機４２２の変速比の制御を行い、これにより、
吸気管４１４内の圧力(負圧)が制御されるようにする。

【００３３】次に、この実施形態におけるブレーキブー
スタ４１０の動作について、図３により説明する。ま
ず、ドライバによるブレーキペダルの踏み込み操作がさ
れていないときは、図３(a)に示すように、３方電磁切
換弁４１１により、第１室４１２は大気中に連通されて
いるので、この第１室４１２内は大気圧のままであり、
従って、ダイヤフラム４１３には差圧が掛からない。そ
こで、このときは、図示のように、マスタシリンダ４１
５のピストンは動かず、ブレーキは動作しない。

【００３４】次に、ドライバがブレーキペダルの踏み込
み操作をしたとき、又は自動ブレーキ作動時には、図３
(b)に示すように、３方電磁切換弁４１１が切換えられ
る。そして、この結果、第１室４１２は吸気管４１４に
連通され、第１室４１２内は、このときの吸気管４１４
の圧力(吸気負圧)で決まる大きさの負圧になる。

【００３５】そこで、第１室４１２内の負圧と大気圧の
差によりダイヤフラム４１３に力が発生し、マスタシリ
ンダ４１５のピストンが押され、ブレーキ力が発生す
る。

【００３６】この結果、まず、ドライバがブレーキペダ
ルの踏み込み操作をしたときは、ブレーキブースタとし
て機能し、圧力差による力とドライバによるブレーキ踏
力がマスタシリンダ４１５に伝わり、増大化されたブレ
ーキ力が働くので、サーボ機能としては、従来技術のブ
レーキブースタ４０１と同じである。

【００３７】一方、自動ブレーキ作動時には、文字通り
自動的にブレーキを掛ける働きが得られることになる。
そして、この実施形態では、このとき電制スロットル４
２０によりスロットル開度を制御し、吸気管４１４内の
圧力(負圧)の大きさを制御するようになつているので、
これによりブレーキ力の強さを変え、ブレーキの効き具
合を微妙に変えることができ、従って、ＡＣＣ装置や渋
滞追従走行制御などに容易に適用することができるので
ある。

【００３８】次に、図４の各Ｃ／Ｕの制御状態を示すタ
イムチャートにより、この実施形態の動作について説明
する。この図４は、ＡＣＣによる走行中、時刻ｔ１で先
行車が減速し、時刻ｔ３で割込車があった場合での動作
例を示したものである。ＡＣＣによる走行中は、レーダ
装置２００により先行車との車間距離を検出すると共
に、相対速度も検出し、さらに車両に装着された各種セ
ンサからの検出結果から、上記した車両状態データと走
行環境データが、各々のＣ／Ｕ３００〜３０５に入力さ
れ、通信装置３０６で送受信される。

【００３９】そして、駆動力マネージメントＣ／Ｕ３０
１で目標駆動力Ｆt を求め、その他のＣ／Ｕ３００、３
０２〜３０５に目標駆動力データを送る。そして、時刻
ｔ０から時刻ｔ１までの期間のように、目標駆動力が所
定値Ｆt以上のときは、自動ブレーキＣ／Ｕ３０２は、
３方電磁切換弁４１１を図３(a)の状態にし、ブレーキ
ブースタ４１０の第１室４１２内を大気圧にしておく。

【００４０】ここで、いま、時刻ｔ１で先行車が減速
し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間のように、目標駆
動力が所定値Ｆt よりも少し小さい値になったとする
と、自動ブレーキＣ／Ｕ３０２は３方電磁切換弁４１１
を図３(b)の状態に切換え、ブレーキブースタ４１０の
第１室４１２を吸気管４１４内に連通させ、第１室４１
２内に吸気負圧を導入する。

【００４１】このとき、電制スロットルＣ／Ｕ３０３は
スロットル開度の制御を開始し、吸気管内圧力(吸気負
圧)を変えることにより、ブレーキブースタ４１０によ
り発生されるブレーキ力を制御し、最終的に目標駆動力
と実駆動力が同じになるように制御するのである。

【００４２】次に、時刻ｔ３で割込車が入ってきたとす
ると、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間で示すように、今度
は、目標駆動力が所定値Ｆt よりも大幅に小さくされ、
この結果、大きなブレーキ力が必要になる。

【００４３】そのため、電制スロットルＣ／Ｕ３０３に
よるスロットル開度の制御を行うと共に、このときの自
動車の走行速度と変速機４２２の変速比で決まるエンジ
ン４２１の回転数では充分な吸気負圧が得られず、必要
とするブレーキ力が出せないと判断された場合、ＡＴ
(ＣＶＴ)Ｃ／Ｕ３０５により、時刻ｔ３で変速機４２２
のギア位置を変え、ギア比(変速比)を変えて、エンジン
回転数を上げ、必要なブレーキ力が出せる状態にしてか
ら電制スロットルＣ／Ｕ３０３によるスロットル開度制
御を行い、ブレーキ力を制御するのである。

【００４４】このとき、所定の時間内で、変速機４２２
が一般的な自動変速機ＡＴなどの有段変速機の場合は所
定の段数の範囲で、ＣＶＴなどの無段変速機の場合は所
定のギア比変化幅の範囲内で、それぞれ変速制御を行う
ようにし、これにより、図示のように、エンジン回転数
の上昇変化がステップ状から鈍った変化になるようにし
て、変速ショックによる乗り心地の悪化が抑えられるよ
うにする。

【００４５】また、このとき、燃料カット条件が満たさ
れていることを条件にして、時刻ｔ３で、図示のよう
に、エンジンＣ／Ｕ３０４による燃料カット制御を実行
し、エンジンブレーキが充分に効くようにする。

【００４６】従って、この実施形態によれば、必要とす
るブレーキ力に応じて、スロットル開度の制御に対して
エンジン回転数の制御と、エンジンブレーキ力の制御が
付加されるので、常に柔軟にブレーキ力の制御に対応す
ることができ、より一層、自動車の走行速度を木目細か
に制御することができる。

【００４７】また、この実施形態では、それに使用され
ているブレーキブースタ４１０が、第１室４１２とダイ
ヤフラム４１３だけで構成されており、従って、従来技
術のブレーキブースタ４０１(図５)に比して、弁が不要
になるなど、簡単な構造になっているので、高い信頼性
を保ちながら低コスト化、軽量化が容易で、燃費向上が
期待できるなど、種々の利点を得ることができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、吸気負圧作動式のブレ
ーキブースタによるブレーキ力を木目細かく制御するこ
とができるようにしたので、ＡＣＣ装置や渋滞追従制御
装置にも容易に適用することができる自動ブレーキ装置
を提供することができる。また、本発明によれば、ブレ
ーキブースタが簡単な構成で済むので、信頼性が高く、
しかも低コスト化、軽量化が容易で燃費向上が充分に図
れる自動ブレーキ装置を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動ブレーキ装置の基本的構成例
を示すブロック図である。

【図２】本発明による自動ブレーキ装置の一実施形態を
示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるブレーキブースタ
の説明図である。

【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタ
イミング図である。

【図５】従来技術によるブレーキブースタの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 車両状態検出手段 ２ 走行環境検出手段 ３ 自動ブレーキ制御手段 ４ 自動ブレーキ作動手段 ４１０ ブレーキブースタ ４１１ ３方電磁切換弁 ４１２ 第１室 ４１３ ダイヤフラム ４１４ 吸気菅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３１５ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３１５Ｂ 29/02 ３０１ 29/02 ３０１Ｄ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｇ 41/12 ３３０ 41/12 ３３０Ｍ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｋ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車の走行状態を検出する車両状態検出
   手段と、自車が置かれている周りの環境を検出する走行
   環境検出手段と、前記車両状態検出手段から取り込んだ
   車両状態データと前記走行環境検出手段から取り込んだ
   走行環境データとに基づいて自動ブレーキを作動させる
   か否かを判定する自動ブレーキ制御手段とを備えた自動
   ブレーキ装置において、 エンジンの吸気負圧を動力源とするブレーキ倍力装置
   と、 前記ブレーキ倍力装置の負圧室をエンジンの吸気管内と
   大気中の何れに選択的に連通させる通路切換手段と、 エンジンの絞り弁開度をアクセルペダルの操作状態と独
   立に制御する絞り弁開閉手段とを設け、 前記自動ブレーキ制御手段は、自動ブレーキ作動時、前
   記通路切換手段を制御して、前記ブレーキ倍力装置の負
   圧室を大気中からエンジンの吸気管内に切換えると共
   に、前記絞り弁開閉手段を制御して、ブレーキ力の大き
   さを制御するように構成されていることを特徴とする自
   動ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、 前記ブレーキ制御手段は、自動ブレーキ作動時、車両駆
   動系の変速比の変更制御が併用されるように構成されて
   いることを特徴とする自動ブレーキ装置。
3. 【請求項３】 請求項２の発明において、 前記車両駆動系の減速比の変化は、所定の時間内におい
   て、所定の変化幅範囲内で実行されるものであることを
   特徴とする自動ブレーキ装置。
4. 【請求項４】 請求項１の発明において、 前記ブレーキ制御手段は、自動ブレーキ作動時、エンジ
   ンの燃料カット制御が併用されるように構成されている
   ことを特徴とする自動ブレーキ装置。