JP2006264569A - ブレーキ操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキ操作の初期だけでなく操作ストロークが増加したときにも良好な操作フィーリングが得られ、しかも安価なブレーキ操作入力装置を提供する。
【解決手段】ブレーキ操作部材２と、このブレーキ操作部材２に連結されてそのブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを付与する第１のストロークシミュレータ３とを備えるブレーキ操作入力装置１に、支点２ａからブレーキ操作部材２に対するストロークシミュレータ連結点までの間の距離を変化させる距離調整機構５を設けた。また、その距離調整機構５は、ブレーキ操作部材２のストロークが所定のストロークになったときにブレーキ操作部材２に実質的に連結される第２のストロークシミュレータ４を設けて構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーキ操作に応じた電気信号を発生させ、その電気信号に基づいて液圧アクチュエータや電動アクチュエータを制御して制動力を発生させる、所謂バイワイヤー方式の車両用ブレーキシステムに採用するのに適したブレーキ操作入力装置に関する。

バイワイヤー方式のブレーキシステムにおいて、運転者がブレーキペダルの踏み応えにもの足りなさを感じないようにするために、下記特許文献１は、バネ定数の異なる２種類のコイルスプリング（円錐型スプリングと円筒型スプリング）を組み合わせたブレーキ操作入力装置を備えるブレーキ制御装置を提案している。

そのブレーキ制御装置のブレーキ操作入力装置は、ブレーキペダルのストロークが設定値未満のときには円錐型スプリングのバネ力のみが反力としてブレーキペダルに作用し、一方、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには２つのスプリングのバネ力が加算されてブレーキペダルに反力として作用するように構成しており、ブレーキ操作の初期には操作力の変化に対して操作ストロークが大きく変化する所謂ストローク感のある操作フィーリングが得られ、また、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときには操作力の変化に対して操作ストロークの変化が小さい所謂剛性感のある操作フィーリングが得られるようになっている。そのような操作フィーリングが良好な操作フィーリングと言われる。

しかしながら、特許文献１の上記の構造で、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えたときに好ましいとされる剛性感のある操作フィーリングが得られるようにするためには、ブレーキペダルのストロークが設定値を超えた後に圧縮される円筒型スプリングを、バネ定数の大きなものにする必要があり、そのようなスプリングは一般的に線径が太くて高価であるため、ブレーキ操作入力装置のコストを上昇させる。

また、そのブレーキ操作入力装置は、操作フィーリングがスプリングの特性のみで決定されて一定し、変更の自由度がないため、運転者の好みに応じた操作フィーリングにすることが望まれてもその要求に応えることができない。
特開平０９−２５４７７８号公報

この発明は、ブレーキ操作の初期は勿論、操作ストロークが増加したときにも良好な操作フィーリングが得られ、しかも安価なブレーキ操作入力装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、この発明においては、ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動してストロークするブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材に連結点で連結されて前記ブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを前記ブレーキ操作部材に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置に、前記支点と前記連結点との間の距離を変化可能となす距離調整機構を設けた。

この発明のブレーキ操作入力装置の好ましい態様を以下に列挙する。
（１）前記距離調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点から前記連結点までの距離を増大させるようにしたもの。
（２）前記ストロークシミュレータを複数備え、その複数のストロークシミュレータの前記ブレーキ操作部材に対する連結時期を異ならせて前記距離調整機構を構成し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記ストロークシミュレータの連結数が増加して前記支点と前記連結点との間の距離が増大するようにしたもの。
（３）前記ストロークシミュレータが、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて弾性変形するゴムからなる弾性部材を有し、その弾性部材の弾性変形により前記ブレーキ操作部材に対する前記弾性部材の連結領域が拡大して前記支点と前記連結点との間の距離が増大するようにしたもの。
（４）前記連結点を可動とし、かつ、その可動とした連結点を変位させる駆動機構を設けて前記距離調整機構を構成し、前記駆動機構を電気的に制御して前記支点と前記連結点との間の距離を変化させられるようにしたもの。

この発明では、ブレーキ操作力とブレーキ操作ストロークの比の変化を、ブレーキ操作部材の回転運動の支点とブレーキ操作部材に対するストロークシミュレータ連結点との間の距離の変化によって起こさせる。従って、バネ定数の大きい高価なスプリングを必要とせず、コストを削減した安価なブレーキ操作入力装置を実現して提供することができる。

また、前記支点と連結点との間の距離を変化させると操作フィーリングが変化するので、ブレーキ操作の初期にはストローク感があり、一方、ブレーキ操作ストロークが所定ストロークを超えたときには剛性感のある良好な操作フィーリングを得ることができる。また、前記支点と前記連結点との間の距離調整を電気的に制御される駆動機構を用いて行うようにしたものは、前記の距離の調整が自由に行えるので、運転者の好みや状況に応じた良好な操作フィーリングを得ることも可能になる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のブレーキ操作入力装置１を示している。この図１のブレーキ操作入力装置１は、ブレーキ操作部材（図のそれはブレーキペダル）２と、第１のストロークシミュレータ３及び第２のストロークシミュレータ４と、この発明を特徴づける距離調整機構５とで構成されている。

ブレーキ操作部材２は、支点２ａを有し、入力点２ｂに操作力が加えられると支点２ａを中心に回転運動してストロークする。

第１のストロークシミュレータ３は、円筒状の第１バネ座３ａと、その第１バネ座３ａ内にスライド自在に挿入した第２バネ座３ｂと、第１バネ座３ａと第２バネ座３ｂとの間に配置したコイルスプリング３ｃと、第２バネ座３ｂと一体の連結ロッド３ｄと、第２バネ座３ｂを第１バネ座３ａの筒内に保持するストッパ３ｅとで構成されている。この第１のストロークシミュレータ３は、第１バネ座３ａがピン６で固定部に、連結ロッド３ｄがピン７でブレーキ操作部材２の第１の連結点にそれぞれ連結される。

第２のストロークシミュレータ４も、第１のストロークシミュレータ３と同様、円筒状の第１バネ座４ａと、その第１バネ座４ａ内にスライド自在に挿入した第２バネ座４ｂと、第１バネ座４ａと第２バネ座４ｂとの間に配置したコイルスプリング４ｃと、第２バネ座４ｂと一体の連結ロッド４ｄと、第２バネ座４ｂを第１バネ座４ａの筒内に保持するストッパ４ｅとで構成され、第１バネ座４ａがピン８で固定部に、連結ロッド４ｄがピン９でブレーキ操作部材２の第２の連結点にそれぞれ連結される。なお、連結ロッド４ｄは、連結ロッド３ｄよりも支点２ａからの距離が大となる位置においてブレーキ操作部材２に連結される。また、この連結ロッド４ｄは、ブレーキ操作部材２に対して遊びｉｓをつけて連結されている。

このように構成した第１実施形態のブレーキ操作入力装置１は、ブレーキ操作部材２のストロークが所定ストロークに達するまでは操作に対する反力（以下単に反力と言う）が第１のストロークシミュレータ３からブレーキ操作部材２に加えられる。また、ブレーキ操作部材２のストロークが所定ストロークを超えると連結ロッド４ｄとピン９との間の遊びｉｓが吸収されて第２のストロークシミュレータ４がブレーキ操作部材２に実質的に連結され、この第２のストロークシミュレータ４からもブレーキ操作部材２に反力が加えられる。また、ブレーキ操作部材２に対して第２のストロークシミュレータ４が実質的に連結されると、支点２ａからストロークシミュレータ連結点までの距離が第１のストロークシミュレータ３のみが連結されている場合に比べて大きくなり、そのために、ブレーキ操作力の変化に対する操作ストロークの変化（これをＦ−Ｓ特性と言う）が小さくなり、Ｆ−Ｓ特性が図５に示すようなものになる。従って、第２のストロークシミュレータ４のコイルスプリング４ｃをバネ定数の大きな高価なものにしなくても、ブレーキ操作部材２のストロークが所定ストロークを超えたときに剛性感のある操作フィーリングを得ることができ、良好な操作フィーリングを安価なブレーキ操作入力装置で実現することが可能になる。

なお、第１、第２のストロークシミュレータのコイルスプリング３ｃ、４ｃは、バネ定数が同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。コストの削減効果が損なわれない範囲でコイルスプリング４ｃのバネ定数をコイルスプリング３ｃのバネ定数よりも大きくすることができ、それによって、ブレーキ操作部材２のストロークが所定ストロークを超えたときのブレーキ操作力の変化に対する操作ストロークの変化をより小さくして操作フィーリングの剛性感をより一層高めることができる。

図２及び図３に、第２実施形態のブレーキ操作入力装置を示す。このブレーキ操作入力装置１１は、回転運動の支点１２ａを有するブレーキ操作部材（これもブレーキペダル）１２と、ゴムからなる弾性部材１３ａを備えたストロークシミュレータ１３を組み合わせて構成されている。１４はカバーで、必要に応じて設置される。ブレーキ操作部材１２の回転の支点１２ａは運転者の側に配置されている。また、弾性部材１３ａを支点１２ａに近い側を盛り上げた形状にしてブレーキ操作部材１２の裏側に配置し、この弾性部材１３ａを距離調整機構１５としても機能させるようにしている。

この第２実施形態のブレーキ操作入力装置１１は、ブレーキ操作部材１２の操作ストロークの増加に伴って弾性部材１３ａの弾性変形量が増加し、ブレーキ操作部材１２に対する弾性部材１３ａの連結領域が図３に示すように次第に拡大して支点１２ａからブレーキ操作部材１２に対する弾性部材１３ａの連結点までの距離が大きくなる。これによってＦ−Ｓ特性が図６に示すようなものになり、ゴムからなる弾性部材１３ａをバネ定数の大きなもの、即ち、大きな荷重に耐える断面積の大きな高価なものにしなくても、ブレーキ操作部材１２のストロークの増加に応じて徐々に剛性感が高まる良好な操作フィーリングを安価に得ることができる。

図４は、第３実施形態のブレーキ操作入力装置である。この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、ブレーキ操作部材（図のそれはブレーキペダル）２２と、１組のストロークシミュレータ２３と、距離調整機構２５と、電子制御装置（ＥＣＵ）２６と、ブレーキ操作部材２２のストロークを検出するストロークセンサ２７と、ブレーキ操作部材２２に加えられた操作力を検出する踏力センサ２８と、ブレーキ操作入力装置２１のＦ−Ｓ特性を切り替える切り替えスイッチ２９とで構成されている。ブレーキ操作部材２２は、図１のブレーキ操作部材２と同じものであり、入力点２２ｂに操作力が加えられると支点２２ａを中心に回転運動してストロークする。

ストロークシミュレータ２３も、図１のストロークシミュレータ３と同一構造である。円筒状の第１バネ座２３ａと、その第１バネ座２３ａ内にスライド自在に挿入した第２バネ座２３ｂと、第１バネ座２３ａと第２バネ座２３ｂとの間に配置したコイルスプリング２３ｃと、第２バネ座２３ｂと一体の連結ロッド２３ｄと、第２バネ座２３ｂを第１バネ座２３ａの筒内に保持するストッパ２３ｅとで構成されている。

この第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、ストロークシミュレータ２３の第１バネ座２３ａがピン３０で固定部に連結され、連結ロッド２３ｄは、ピン３１で距離調整機構２５の可動部材２５ａに連結される。

距離調整機構２５は、ブレーキ操作部材２２にスライド自在に取り付けた可動部材２５ａと、動力源のモータ２５ｂと、このモータ２５ｂからの駆動力を可動部材２５ａに伝える動力伝達要素（図のそれはラック・ピニオン）２５ｃとで構成されている。連結ロッド２３ｄは前記可動部材２５ａを介してブレーキ操作部材２２に間接的に連結されており、可動部材２５ａの移動によって支点２２ａから可動部材２５ａに対する連結ロッド２３ｄの連結点までの距離が変化する。

この図４の第３実施形態のブレーキ操作入力装置２１は、ブレーキ操作部材２２のストロークが所定ストロークを超えたときに、モータ２５ｂを駆動してブレーキ操作部材２２の回転の支点２２ａと可動部材２５ａに対する連結ロッド２３ｄの連結点との間の距離が増大するように制御することにより、図７の実線で示すＦ−Ｓ特性を得ることができる。また、運転者の好みに応じてＦ−Ｓ特性を切り替えることもできる。切り替えスイッチ２９を操作してモータ２５ｂを駆動して支点２２ａから可動部材２５ａに対する連結ロッド２３ｄの連結点までの距離を変化させるストローク（前記所定のストローク）を変化させると操作力と操作ストロークの比の変化が起こり始めるときのストロークが変化する。従って、運転者が好むなら、図７に一点鎖線で示すようなストロークの長い特性にすることができる。また、ブレーキ操作部材の操作速度が速い、所謂急ブレーキがかけられたときには、図７に二点鎖線で示すストロークの短い特性とすることにより、短いストロークで高い制動力を発生させることができる。なお、急ブレーキがかけられたことはストロークセンサ２７からの信号に基づいて電子制御装置２６が判断し、ここからモータ２５ｂに指令を流して支点２２ａと可動部材２５ａに対する連結ロッド２３ｄの連結点との距離を増大させＦ−Ｓ特性をストロークの短い特性に切り替える。また、このときの制動力は、踏力センサ２８の出力に応じて制御すればよく、その制御も電子制御装置２６からの指令によって行う。なお、切り替えスイッチ２９の操作によりブレーキ操作部材２２が操作される前にモータ２５ｂを駆動して支点２２ａから可動部材２５ａに対する連結ロッド２３ｄの連結点までの距離を変化させるようにすれば、ブレーキ操作部材２２がストロークを開始するときのブレーキ操作力を変化させることができる。

第１実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す部分破断側面図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す部分破断側面図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置の作動状態の概要を示す部分破断側面図 第３実施形態のブレーキ操作入力装置の概要を示す部分破断側面図 第１実施形態のブレーキ操作入力装置のＦ−Ｓ特性を示す図 第２実施形態のブレーキ操作入力装置のＦ−Ｓ特性を示す図 第３実施形態のブレーキ操作入力装置のＦ−Ｓ特性を示す図

符号の説明

１、１１、２１ ブレーキ操作入力装置
２、１２、２２ ブレーキ操作部材
２ａ、１２ａ、２２ａ 支点
２ｂ、２２ｂ 入力点
３ 第１のストロークシミュレータ
４ 第２のストロークシミュレータ
６〜９、３０、３１ ピン
１３、２３ ストロークシミュレータ
５、１５、２５ 距離調整機構
３ａ、４ａ、２３ａ 第１バネ座
３ｂ、４ｂ、２３ｂ 第２バネ座
３ｃ、４ｃ、２３ｃ コイルスプリング
３ｄ、４ｄ、２３ｄ 連結ロッド
３ｅ、４ｅ、２３ｅ ストッパ
１３ａ 弾性部材
１４ カバー
２５ａ 可動部材
２５ｂ モータ
２５ｃ 動力伝達要素
２６ 電子制御装置
２７ ストロークセンサ
２８ 踏力センサ
２９ 切り替えスイッチ
ｉｓ 遊び

Claims (5)

1. ブレーキ操作に応じて支点を中心に回転運動してストロークするブレーキ操作部材と、このブレーキ操作部材に連結点で連結されて前記ブレーキ操作部材の操作力に応じたストロークを前記ブレーキ操作部材に付与するストロークシミュレータとを備えるブレーキ操作入力装置において、前記支点と前記連結点との間の距離を変化可能となす距離調整機構を設けたことを特徴とするブレーキ操作入力装置。
2. 前記距離調整機構が、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記支点から前記連結点までの距離を増大させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。
3. 前記ストロークシミュレータを複数備え、その複数のストロークシミュレータの前記ブレーキ操作部材に対する連結時期を異ならせて前記距離調整機構を構成し、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて前記ストロークシミュレータの連結数が増加して前記支点と前記連結点との間の距離が増大するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のブレーキ操作入力装置。
4. 前記ストロークシミュレータが、前記ブレーキ操作部材のストロークの増加に応じて弾性変形するゴムからなる弾性部材を有し、その弾性部材の弾性変形により前記ブレーキ操作部材に対する前記弾性部材の連結領域が拡大して前記支点と前記連結点との間の距離が増大するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のブレーキ操作入力装置。
5. 前記連結点を可動とし、かつ、その可動とした連結点を変位させる駆動機構を設けて前記距離調整機構を構成し、前記駆動機構を電気的に制御して前記支点と前記連結点との間の距離を変化させられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ操作入力装置。

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