JP2001278024A - アンチロックブレーキシステムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボモータＭにより回動されるクランク機
構の位置決め部材がストッパ部材に突き当たる際の運動
エネルギを抑制することにより、アクチュエータを小
型、軽量化する。 【解決手段】 サーボモータＭによりクランク機構を回
動させてエキスパンダピストン６０をＡＢＳの非作動位
置まで退避させるＡＢＳリターン制御が、ストッパ部材
によりクランク機構の回動が制限される回動限界θlmt
の手前位置θp を目標角度θt としてサーボモータＭを
駆動する第１の手順と、目標角度θt を回動限界θlmt
に更新してサーボモータＭを駆動する第２の手順とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンチロックブレーキ
システムの制御装置に係り、特に、制動油圧をサーボモ
ータの回動角度で制御するアンチロックブレーキシステ
ムの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の車両には、最適なブレーキ制御を
行うためのアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が
搭載されている。ＡＢＳでは、走行中の車輪の回転速度
と車体速度とからスリップ率を演算し、このスリップ率
に基づいて制動力を最適に制御する。

【０００３】従来のＡＢＳでは、例えば特開平５−７９
５４３号公報に開示されているように、制動油圧を減
圧、保持、増圧させるアンチロックブレーキ用のアクチ
ュエータが、ブレーキ操作を油圧に変換するマスタシリ
ンダとキャリパシリンダとの間に連結されている。この
アクチュエータはサーボモータを内蔵し、車輪のスリッ
プ率情報に基づいて、アクチュエータのクランク軸をサ
ーボモータにより変位させ、クランク軸がエキスパンダ
ピストンを介してカットバルブを開閉することにより、
キャリパシリンダに作用する制動油圧を制御する。

【０００４】前記クランク軸の回動範囲の上限位置およ
び下限位置には、予めストッパ部材が設けられている。
前記サーボモータに、前記上限位置あるいは下限位置が
目標角度として与えられると、前記クランク軸またはそ
の周辺部材は、その一部に設けられた位置決め部材が前
記ストッパ部材に突き当たるまで回動される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、サーボモータの目標位置が上限位置または下限位置
に設定されると、位置決め部材がスットパ部材に対して
高速度で突き当たる。したがって、前記位置決め部材や
スットパ部材には十分な機械的強度を持たせなければな
らず、これがアクチュエータの小型化や軽量化を妨げて
いた。

【０００６】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、位置決め部材がストッパ部材に突き当たる動
作を緩和させることにより、アクチュエータを小型、軽
量化したアンチロックブレーキシステムの制御装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、マスタシリンダに連通された入力油
圧室と、ブレーキのキャリパシリンダに連通された出力
油圧室と、前記入力油圧室と出力油圧室とを連通または
遮断するカットバルブと、一端側に位置して前記カット
バルブを開弁し、他端側に至る工程で前記出力油圧室の
容積を増大させながら前記カットバルブを閉弁するエキ
スパンダピストンと、前記エキスパンダピストンを変位
させるクランク機構と、前記クランク機構を、別途に与
えられる目標角度まで回動させるサーボモータと、前記
クランク機構が、前記エキスパンダピストンを一端側に
位置させる角度を超えて回動されないように、その回動
限界を設定するストッパ部材とを含み、エキスパンダピ
ストンを、ＡＢＳの作動時には他端側に至る工程上で変
位させ、ＡＢＳの非作動時には前記一端側へ退避させる
アンチロックブレーキシステムの制御装置において、前
記エキスパンダピストンを一端側へ退避させるリターン
制御が、前記回動限界の手前位置を目標角度として前記
サーボモータを駆動する第１の手順と、前記目標角度
を、前記回動限界に更新してサーボモータを駆動する第
２の手順とを含むことを特徴とする。

【０００８】上記した特徴によれば、クランク機構の回
動目標角度として、最初は回動限界の手前位置が指定さ
れるので、クランク機構の回動速度は回動限界の手前位
置において一端減速される。その後、目標角度が更新さ
れて回動限界まで再び回動されるが、回動限界に達した
時点での運動エネルギは、目標角度として最初から回動
限界を指定された場合に比べて小さくなる。したがっ
て、回動限界においてクランク機構がストッパ部に突き
当たる際の運動エネルギが小さくなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
るブレーキ制御システムの構成を示した図であり、ここ
では、前輪に適用した場合を例にして説明する。

【００１０】本実施形態のブレーキシステムは、前輪の
回転軸に配設されるディスクプレート１０と、車両のハ
ンドル部に取着されるブレーキレバー２０と、コントロ
ールユニット３０と、制動油圧を制御するアクチュエー
タとしてのモジュレータ４０とを含む。

【００１１】ディスクプレート１０には、前記モジュレ
ータ４０から制動油圧を供給されて制動力を発生するキ
ャリパシリンダ１１および車輪速センサ１２が装着さ
れ、車輪速センサ１２により検知された前輪の回転速度
はコントロールユニット３０へ入力される。

【００１２】モジュレータ４０の直流サーボモータＭに
はクランク機構５０が連結されている。クランク機構５
０は、図２にも示したように、直流サーボモータＭの回
転軸に軸着されたピニオン５１と、このピニオン５１に
噛合する半円状のクランクギア５２と、このクランクギ
ヤ５２を軸支するクランク軸４１と、クランクギア５２
にクランクアーム４２を介して偏心して連結されたクラ
ンクピン４４と、クランクピン４４の他端に連結された
クランクアーム４６とを含み、前記クランクギア５２の
回動範囲はストッパピン５３により規制される。前記ク
ランクアーム４６には、位置検出器としてのポテンショ
メータ４３が装着されている。

【００１３】前記クランクピン４４にはカムベアリング
４５が回転自在に装着され、このカムベアリング４５
は、スプリング収納部４６に収納されたリターンスプリ
ング４７の弾発力によって一端方向に常時押圧される。
カムベアリング４５には、前記リターンスプリング４７
の押圧位置と対称の位置にエキスパンダピストン６０が
当接されている。従って、前記エキスパンダピストン６
０は、カムベアリング４５の上下動に伴って上下方向に
変位し、カットバルブ６１の開閉を行う。

【００１４】前記エキスパンダピストン６０の上部に
は、カットバルブ６１を内蔵したカットバルブ収納部６
２が配設され、該カットバルブ収納部６２の入力油圧室
６４には、配管６５を介してマスタシリンダ６７が接続
されている。カットバルブ収納部６２の出力油圧室６６
には、配管６８を介して前記キャリパシリンダ１１が接
続されている。

【００１５】すなわち、マスタシリンダ６７とキャリパ
シリンダ１１とは、配管６５、モジュレータ４０および
配管６８を介して相互に接続され、且つ、この経路には
油圧用のオイルが充填されている。前記マスタシリンダ
６８はブレーキレバー２０の操作を油圧力に変換し、こ
の油圧力をカットバルブ収納部６２に伝達する。

【００１６】コントロールユニット３０は、車輪速セン
サ１２から読み取った車輪速情報およびクランクアーム
４６の位置でクランク機構５０の角度を代表するポテン
ショメータ４３の出力値に基づいて直流サーボモータＭ
の回動角度を制御する。

【００１７】このような構成において、ＡＢＳ非作動時
は、クランクギア５２が、ストッパピン５３により規制
される回動限界まで回動されている。したがって、エキ
スパンダピストン６０が一端側に位置し、カットバルブ
６１が開弁されているので、ブレーキ操作に応答した制
動圧力がキャリパシリンダ１１に供給される。

【００１８】ＡＢＳ作動時は、クランクギア５２がサー
ボモータＭにより回動されてエキスパンダピストン６０
が他端側に向かって下降する。これによりカットバルブ
６１が閉じ、かつ出力油圧室６６の容積がエキスパンダ
ピストン６０の位置に応じて増大するので、キャリパシ
リンダ１１に供給されていた制動圧力も、エキスパンダ
ピストン６０の位置に応じて減圧される。

【００１９】なお、以上では前輪に配設されるブレーキ
制御システムの構成について説明したが、後輪にも同様
のブレーキ制御システムが配設されている。

【００２０】図３は、前記コントロールユニット３０の
主要部の構成を示したブロック図である。車輪速演算部
３００は、前記車輪速センサ１２の出力信号に基づいて
車輪速Ｗf を演算する。車速演算部３０１は、エンジン
回転数Ｎe および変速段Ｇ、あるいは前記車輪速Ｗf 等
に基づいて車速Ｖを演算する。スリップ率演算部３０２
は、前記車速Ｖおよび車輪速Ｗf に基づいて車輪のスリ
ップ率λf を演算する。目標角度決定部３０３は、スリ
ップ率λf に基づいて前記クランク機構５０の目標角度
θt 決定する。

【００２１】デューティ比決定部３０４は、サーボモー
タＭへ供給する駆動パルスのデューティ比をＰＩＤ制御
により決定する。パルス生成部３０５は、決定されたデ
ューティ比に基づいてパルス列を生成する。ドライバ３
０６は、前記生成されたパルス列に基づいてサーボモー
タＭを駆動する。

【００２２】次いで、図４、６のフローチャート、およ
び図５のタイムチャートを参照して、本実施形態の動作
を説明する。図５では、車速Ｖと車輪速Ｗf との関係に
応じて制御される、クランク機構５０の目標角度θt と
実角度θ0 との関係が、従来技術および本発明の双方に
ついて示されている。

【００２３】ステップＳ１では、後述するＡＢＳフラグ
Ｆabs に、ＡＢＳの非作動状態を代表する値（オフ代表
値）がセットされる。ステップＳ２では、前記車輪速演
算部３００に車輪速センサ１２の出力信号が取り込まれ
て前輪の車輪速Ｗf が演算される。ステップＳ３では、
前記車速演算部３０１において車速Ｖが求められる。本
実施形態では、車速Ｖがエンジン回転数Ｎe と変速段Ｇ
との関係に基づいて求められる。ステップＳ４では、前
記スリップ率演算部３０２において、車輪速Ｗf と車速
Ｖとに基づいてスリップ率λf が演算される。ステップ
Ｓ５では、前記車輪速Ｗf を微分して車輪加速度αが演
算される。

【００２４】ステップＳ６では、前記車輪加速度αの関
数として与えられる基準スリップ率λref と前記スリッ
プ率λf とが比較される。ここで、図５の時刻ｔ1 にお
いて、スリップ率λf が基準スリップ率λref を越える
と、ＡＢＳを作動させるべくステップＳ７へ進む。ステ
ップＳ７では、前記ＡＢＳフラグＦabs に、ＡＢＳの作
動状態を代表する値（オン代表値）がセットされる。

【００２５】ステップＳ８では、目標角度決定部３０３
のＡＢＳ実行部３０３ａにおいて、クランク機構５０の
目標角度θt が、図５に破線で示したように、車速Ｖと
車輪速Ｗf との関係に応じて決定される。デューティ比
決定部３０４では、前記ポテンショメータ４３により検
知されたクランク機構５０の実角度θ0 を前記目標角度
θt に一致させるためのＰＩＤ制御が実行され、サーボ
モータＭへ供給する駆動パルスのデューティ比が決定さ
れる。

【００２６】ステップＳ９では、このデューティ比に基
づいてパルス生成部３０５により生成されたパルス列
が、ドライバ３０６を介してサーボモータＭへ供給され
る。このようなＡＢＳの通常制御は、スリップ率λf が
基準スリップ率λref を越えている限り継続される。

【００２７】その後、図５の時刻ｔ2 において、スリッ
プ率λf が基準スリップ率λref を下回り、これが、ス
テップＳ６（図４）で検知されるとステップＳ１０へ進
む。ステップＳ１０では、ＡＢＳフラグＦabs がオン代
表値と判定されてステップＳ１１へ進む。ステップＳ１
１では、前記ＡＢＳフラグＦabs に、ＡＢＳのリターン
制御を代表する値（リターン代表値）がセットされる。
ＡＢＳリターン制御とは、ＡＢＳ制御を終了してカット
バルブ６１を再び開くために、クランクギア５２をスト
ッパピン５３により規制される回動限界まで回動させて
エキスパンダピストン６０を上方の一端側へ退避させる
処理である。

【００２８】ステップＳ１２では、リターンタイマＴrt
n がカウントを開始する。ステップＳ１３では、目標角
度決定部３０３のリターン実行部３０３ｂにより、ＡＢ
Ｓリターン制御が実行される。

【００２９】図６は、前記ＡＢＳリターン制御の動作を
示したフローチャートである。ステップＳ１３１では、
目標角度固定タイマＴfix がスタート済であるか否かが
判別され、最初はスタートしていないので、ステップＳ
１３２においてスタートされる。

【００３０】ステップＳ１３３では、図５の下側に拡大
して示したように、クランク機構５０の目標角度θt を
回動限界θlmt の手前θp に設定して戻る。したがっ
て、続くステップＳ９では、クランク軸の実角度θ0 を
回動限界θlmt の手前位置θpまで回動させる制御が実
行される。この手前位置θp は、カットバルブ６１が開
弁状態を維持できる角度範囲に設定される。

【００３１】図４に戻り、次の周期ではステップＳ１０
からステップＳ１４へ進み、ここでは、ＡＢＳフラグＦ
abs がリターン代表値と判別されてステップＳ１５へ進
む。ステップＳ１５では、前記リターンタイマＴrtn が
タイムアウトしかた否かが判別され、タイムアウトして
いなければ前記ステップＳ１３へ進み、回動限界θlmt
の手前θp を目標角度θt とするリターン制御が継続さ
れる。

【００３２】その後、図５の時刻ｔ3 において目標角度
固定タイマＴfix がタイムアウトし、これが、ＡＢＳリ
ターン制御（図６）のステップＳ１３４において検知さ
れると、ステップＳ１３５では、目標角度θt が現在
（θp ）よりも予定の単位角度（Δθ）だけ回動限界θ
lmt に近付けられる。ステップＳ１３６では、更新され
た目標角度θt が回動限界θlmt 以下であるか否かが判
別される。最初は、目標角度θt が回動限界θlmt より
も大きい（手前）ので、そのまま戻る。したがって、次
のステップＳ９では、クランク軸の実角度θ0 を、回動
限界θlmt に現在よりも単位角度Δθだけ更に近付ける
制御が実行される。

【００３３】上記した目標角度θt の漸減処理は、目標
角度θt が回動限界θlmt に達するまで継続される。し
たがって、この目標角度θt に基づいて角度制御される
クランク機構５０も、図５に示したように、回動限界θ
lmt に向かって漸減されることになる。

【００３４】その後、図５の時刻ｔ4 において、目標角
度θt が回動限界θlmt 以下になり、これがステップＳ
１３６において検知されると、ステップＳ１３７におい
て、目標角度θt が回動限界θlmt に固定される。デュ
ーティ比決定部３０４では、クランク機構５０の実角度
θ0 を前記目標角度θt に一致させるためのＰＩＤ制御
が実行され、サーボモータＭへ供給する駆動パルスのデ
ューティ比が決定される。なお、当該リターン制御時に
おけるＰＩＤ制御では、急激なリターン動作が行われて
も収束性が悪化しないように、ステップＳ８におけるＰ
ＩＤ制御よりもＤ項のゲインが増大される。

【００３５】続くステップＳ９では、実角度θ0 を回動
限界θlmt に一致させるモータ制御が実行される。その
後、時刻ｔ5 において前記リターンタイマＴrtn がタイ
ムアウトし、これがステップＳ１５において検知される
と、ステップＳ１６では、当該リターンタイマＴrtn が
リセットされる。ステップＳ１７では、ＡＢＳフラグＦ
abs にオフ代表値がセットされる。

【００３６】このように、本実施形態では、クランク機
構５０を回動限界θlmt まで移動させてＡＢＳ制御を終
了する際、目標角度θt を最初から回動限界θlmt に設
定せず、その手前位置θp に設定し、その後、回動限界
θlmt に更新するようにしたので、クランク機構５０の
回動速度は回動限界θlmt の直前で減速される。

【００３７】その後、目標角度θt が更新され、クラン
ク機構５０は回動限界θlmt まで再び回動されるが、ク
ランク機構５０の回動速度が一旦低下しているので、回
動限界θlmt に達した時点での運動エネルギは、目標角
度θt として最初から回動限界θlmt を指定された場合
に比べて小さくなる。したがって、回動限界θlmt にお
いてクランクギア５２がストッパ部５３に突き当たる際
の運動エネルギを小さくできる。

【００３８】また、回動限界θlmt の手前位置θp を、
カットバルブ６１が開弁状態を維持できる角度範囲内、
換言すれば、運転者のブレーキ操作が制動力に反映され
る位置に設定しているので、クランク機構５０の回動速
度が回動限界θlmt の直前で減速されても、運転者のブ
レーキ操作に全く影響しない。

【００３９】なお、本実施形態では、ＡＢＳリターン制
御における目標角度θt の固定解除を、目標角度固定タ
イマＴfix がタイムアウトした時点に設定したが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、実角度θ0 の
変化率が所定値を下回ったとき、あるいは目標角度θt
と実角度θ0 との偏差が所定値を下回ったときとしても
良い。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が達
成される。 (1) クランク機構の回動目標角度として、最初は回動限
界の手前位置が指定されるので、クランク機構の回動速
度は回動限界の手前位置において一端減速される。その
後、目標角度が更新されて回動限界まで再び回動される
が、クランク機構の回動速度が一旦低下しているので、
回動限界に達した時点での運動エネルギは、目標角度と
して最初から回動限界を指定された場合に比べて小さく
なる。したがって、回動限界においてクランク機構がス
トッパ部に突き当たる際の運動エネルギが小さくなる。

【００４１】(2) 最初に目標角度とするは回動限界の手
前位置を、カットバルブが開弁状態を維持できる角度範
囲内、換言すれば、運転者のブレーキ操作が制動力に反
映される位置に設定したので、クランク機構の回動速度
が回動限界の直前で減速されても、運転者のブレーキ操
作に全く影響しない。

【００４２】(3) 目標角度を、回動限界の手前位置から
回動限界へ更新する際、目標角度が回動限界まで漸次変
化するようにしたので、回動限界においてクランク機構
がストッパ部に突き当たる際の運動エネルギを更に小さ
くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるブレーキ制御システ
ムの構成を示した図である。

【図２】モジュレータの主要部の構成を示した図であ
る。

【図３】図１のコントロールユニットの主要部の構成を
示したブロック図である。

【図４】本発明の動作を示したフローチャートである。

【図５】本発明の動作を示したタイムチャートである。

【図６】リターン制御の動作を示したフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０…ディスクプレート、１２…車輪速センサ、２０…
ブレーキレバー、３０…コントロールユニット、４０…
モジュレータ、４１…クランク軸、４２…クランクアー
ム、４４…クランクピン、４６…クランクアーム、４３
…ポテンショメータ、４５…カムベアリング、４７…リ
ターンスプリング、５３…ストッパピン、６０…エキス
パンダピストン、６１…カットバルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスタシリンダに連通された入力油圧室
   と、 ブレーキのキャリパシリンダに連通された出力油圧室
   と、 前記入力油圧室と出力油圧室とを連通または遮断するカ
   ットバルブと、 一端側に位置して前記カットバルブを開弁し、他端側に
   至る工程で前記出力油圧室の容積を増大させながら前記
   カットバルブを閉弁するエキスパンダピストンと、 前記エキスパンダピストンを変位させるクランク機構
   と、 前記クランク機構を、別途に与えられる目標角度まで回
   動させるサーボモータと、 前記クランク機構が、前記エキスパンダピストンを一端
   側に位置させる角度を超えて回動されないように、その
   回動限界を設定するストッパ部材とを含み、 前記エキスパンダピストンを、ＡＢＳの作動時には他端
   側に至る工程上で変位させ、ＡＢＳの非作動時には前記
   一端側へ退避させるアンチロックブレーキシステムの制
   御装置において、 前記エキスパンダピストンを一端側へ退避させるリター
   ン制御が、 前記回動限界の手前位置を目標角度として前記サーボモ
   ータを駆動する第１の手順と、 前記目標角度を、前記回動限界に更新してサーボモータ
   を駆動する第２の手順とを含むことを特徴とする請求項
   １に記載のアンチロックブレーキシステムの制御装置。
2. 【請求項２】 前記回動限界の手前位置は、前記カット
   バルブが開弁状態を維持できる角度範囲内であることを
   特徴とする請求項１に記載のアンチロックブレーキシス
   テムの制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２の手順では、目標角度が回動限
   界に向かって漸次更新されることを特徴とする請求項１
   または２に記載のアンチロックブレーキシステムの制御
   装置。