JP2000289593A

JP2000289593A - ブレーキアシスト装置

Info

Publication number: JP2000289593A
Application number: JP13179099A
Authority: JP
Inventors: Osao Miyazaki; 長生宮崎
Original assignee: Nihon Denshi Kogyo KK
Current assignee: NDK Inc
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ブレーキ装置に作用するフェード現象といった
異常事態の発生を未然に回避して、また運転者の個性に
応じた適切な制動力を生み出すことによって、ＡＢＳを
含むブレーキ性能を誤動作無く最大限発揮させること
を、その課題とする。【解決手段】ブレーキペダルのアーム部に設けられた
孔に埋設固着された踏力検出センサ１０からの踏力情報
と、ブレーキ装置装着部に配設された摩擦力検出センサ
７からの摩擦力情報とに基づいて、踏力情報と摩擦力情
報との法則性を演算するα演算手段４６と、ブレーキ制
動限界に至った場合に補填する補助動作流体圧源の目標
値を決定するＰ演算手段４７と、その必要性に応じて各
種弁装置を制御して適切なブレーキ制動力を発生させる
電磁弁制御手段４８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、車輌の運転者に
よるペダルの操作に応じたブレーキ制動力が的確にブレ
ーキ装置側へ伝達されているかを監視するとともに、伝
達が正しく為されていない若しくはフェード現象による
ブレーキ制動限界が判断される場合においては、ブレー
キ制動力を回復するように補佐して高めることにより、
ＡＢＳ（ａｎｔｉｌｏｃｋｂｒａｋｅｓｙｓｔｅ
ｍ）を含めたブレーキ性能を最大限発揮させることに寄
与することを目的としたブレーキアシスト装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車を減速、停止させるためのブレー
キ装置としては、従来、ブレーキペダルの操作によりマ
スタシリンダに液圧を発生させ、その液圧を各車輪毎に
配設されているホイールシリンダに伝達し、このホイー
ルシリンダの作動によってブレーキシュからなる摩擦部
材をブレーキディスク等の回転体に押しつける液圧式ブ
レーキ装置が用いられてきた。

【０００３】しかし、近年、ＡＢＳに代表されるブレー
キ制御、すなわち、車輪に作用する各諸量を電気的に計
測して、その検出結果に基づいて理想的な車輪の挙動を
実現する制御が普及されていく反面、これらの機能が十
分に発揮されていない現状がある。具体的には、ＡＢＳ
が、緊急制動時かつある一定値以上のブレーキ液圧が発
生している条件下において、車輪とともに回転する歯車
から構成される車輪速度センサからの出力結果に基づい
て、理想的な制動力を生み出すようにブレーキ液圧を電
磁制御するものであるが、緊急制動時において、女性や
老人といった力の弱いまたは不慣れな、若しくはパニッ
ク状態に陥った運転者は、ブレーキ操作速度は速いもの
のブレーキペダルを強くは踏み込めず、したがってＡＢ
Ｓが十分に機能されずに小さな制動力しか生み出せない
場合がある。また、このような運転者は、ブレーキ制御
後半においても、ブレーキペダルを長く踏み込み続ける
ことができず、制動力が低下して適切なブレーキ制御を
維持することができない。結果として、それらは重大な
事故を招く要因と成り得るものであり、換言すれば、運
転者のブレーキ操作意志とは相反する事態を招く結果
が、運転者の力量如何によって為されてしまうものであ
った。

【０００４】この様な問題点を鑑み、本願出願人は、先
に、事故回避を目的とする緊急制動への移行や、安全を
確保したことによって通常ブレーキ操作状態へ戻そうと
する運転者のペダル操作意志を直接的に制御側へ反映さ
せる電気制御式ブレーキアシスト装置を提供している。
（特願平１０−３４３５３１号参照）

【０００５】この電気制御式ブレーキアシスト装置は、
（ａ）車輌に搭載されるプレーキペダルと、（ｂ）ブレ
ーキ踏力を直接的に計測する踏力検出センサと、（ｃ）
車輪の回転を抑制するＡＢＳを含めた車輪回転抑制手段
と、（ｄ）踏力検出センサからの検出結果に基づいて車
輪回転抑制手段を制御する制御手段とを含むように構成
されており、踏力検出センサから得られる踏力情報Ｆと
その軌跡の傾きである踏み込み速度パラメータＶ_Ｆによ
り、運転者の緊急停止の意志を判断するとともに、強く
ブレーキペダルを踏み込めないような状況においては、
電気的にブレーキ制動力を発生させる手段に制御方式を
切り換えるものである。

【０００６】しかしながら、前述の電気制御式ブレーキ
アシスト装置では、運転者のペダル操作によって発生さ
せられたブレーキ制動力が、実際に車輪の回転を抑制す
るブレーキ装置側へ十分に伝達されているのかが不明瞭
であったために、車輌の走行状態によっては不具合が発
生する場合があった。一例を挙げれば、急勾配の坂道で
継続的にブレーキ操作を行った場合、ブレーキペダルを
踏み込んでいるのにも係わらず、ブレーキ装置に伝達さ
れる制動力が低下して制動限界に至ってしまう傾向が発
生する状況がある。これは、摩擦部材であるブレーキシ
ュと回転体であるブレーキディスクとの接触により生じ
る摩擦熱がブレーキシュとブレーキディスク間の摩擦係
数を低下、若しくはその摩擦熱がブレーキ油液に伝達
し、その粘性が低下することによって圧力減少を起こす
ためである。このような現象は一般的にフェード現象と
呼称される。

【０００７】すなわち、上述した状況は、車輌の搭乗者
のみならずその周囲の人々の生命をも危険に晒すような
致命的事故にもつながるものであり、人命を守るという
重要な役割を担うブレーキ装置にとって、その安全性に
関しては十分と言えるものではなかった。

【０００８】また、一般的な車輌に使用されている踏力
検出センサとしては、ブレーキペダルの踏面またはその
表面に直接装着され、ペダル操作時に踏面に作用する圧
力により生じる電気抵抗の変化を計測する歪ゲージから
なる圧力感知型踏力センサが主流である。

【０００９】しかしながら、ブレーキペダルの踏面に作
用する圧力は、踏面全域において一様に作用するもので
はない。したがって、踏力センサの貼付位置の精度によ
って検出値のばらつき誤差が大きくなるという問題があ
ると共に、ブレーキペダルの踏面またはその表面に直接
装着しているために外乱要因の影響を極めて受けやす
く、正確な踏力を求めることは非常に困難であった。

【００１０】

【発明の開示】本願発明は、上記した事情のもとで考え
出されたものであって、実際に運転者がブレーキペダル
を踏み込む動作を定量的且つ正確に捉え、それを直接的
に制御側へ反映することで、ＡＢＳを含むブレーキ性能
を誤作動無く最大限発揮させるとともに、その動作によ
って発生したブレーキ制動力が的確にブレーキ装置に伝
達されているかを監視し、そうでない場合はブレーキ制
動力を回復するように補佐して高めることで安全性をさ
らに考慮したブレーキアシスト装置を提供することを、
その課題とする。

【００１１】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１２】本願発明の第１の側面によれば、車輌のブ
レーキペダルに人為的若しくは機械的に付与された操作
力によってブレーキペダルのアーム部に作用する剪断応
力を、ブレーキペダルに作用するブレーキ踏力として検
出する任意数の第１のセンサと、車輪とともに回転する
回転部と、その回転部に当接させられて車輪の回転を抑
制する非回転部とを含むブレーキ装置付近に装着され、
回転部と非回転部との間に作用する摩擦力を検知する任
意数の第２のセンサと、前記の第１のセンサから得られ
るブレーキ踏力に応じた踏力情報と、前記の第２のセン
サから得られる摩擦力に応じた摩擦力情報とに基づい
て、車輌に作用するブレーキ制動力を調整する制御手段
とを備えたことを特徴とする、ブレーキアシスト装置を
提供する。

【００１３】踏力情報や摩擦力情報は、各々１個のセン
サから直接得てもよいし、センサからの検出信号を演算
することにより得てもよい。例えば摩擦力情報は、１個
のセンサから直接得ることもできるし、ホイールシリン
ダが非回転部であるブレーキシュを押圧する力に応じた
情報を出力するセンサからの検出信号に、このブレーキ
シュと回転部であるブレーキディスクとの間の摩擦係数
に応じた定数を乗算して得ることもできる。さらには、
複数のセンサからの検出信号を演算することにより得て
もよい。

【００１４】第２のセンサとしては、例えばブレーキ装
置とサスペンション本体との接続箇所に作用する剪断応
力を検出する、歪ゲージからなる応力検出センサを用い
ることが出来るが、これに限るものではない。また、摩
擦力検出手段としては、同一出願人が先に提案している
特開平３−２７３９４８号公報に開示した、ブレーキキ
ャリパ支持部材の適部に配置した歪ゲージを含むブリッ
ジ回路によりブレーキシュとブレーキディスク間の摩擦
力に比例した信号を出力するように構成した検出手段を
代用しても良い。

【００１５】制御手段は、例えばブレーキ装置の油圧配
管などに組み込まれた電磁弁を制御する。

【００１６】ブレーキ制動力とは、摩擦部材からなるブ
レーキシュを車輪と共に回転するブレーキディスクに押
圧することによって発生する摩擦力に応じて作用するも
ので、大きくは車輪と路面間の摩擦力とも比例関係にあ
り、車輪の回転を抑制しようとする力のことである。

【００１７】本願発明の好適な実施の形態によれば、制
御手段は、踏力情報と摩擦力情報とに基づいて、踏力情
報と摩擦力情報との比率を求め、この比率が予め設定さ
れた範囲内を逸脱した場合に、車輪に作用するブレーキ
制動力を高めるように調整する。

【００１８】一般に踏力情報と摩擦力情報との間には、
定常的には一次関数ＦＢ＝α_３（α_１Ｆ＋α_２）で表さ
れる関係が存在する。ここで、ＦＢはブレーキシュとブ
レーキディスク間の摩擦力を、Ｆはブレーキ踏力を、α
_１、α_２、α_３は定数を示している。また、その比率
は、それぞれの情報をディジタルデータとして処理する
場合、例えば所定時間毎に踏力情報と摩擦力情報とか
ら、比率α＝ＦＢ／Ｆを演算することによって得ること
が出来る。

【００１９】他の好適な実施の形態によれば、制御手段
は、踏力情報と摩擦力情報とに基づいて、ブレーキ装置
が故障若しくは制動限界に至ったか否かを判断し、故障
若しくは制動限界に至れば、ブレーキ装置とは別の補助
ブレーキ装置を作動させることにより、ブレーキ制動力
を高めるように調整する。

【００２０】補助ブレーキ装置としては、例えばパーキ
ングブレーキを用いることが出来るが、これに限るもの
ではなく、従来の摩擦部材からなるブレーキシュを車輪
と共に回転するブレーキディスクに押圧する機構を備え
た従来のブレーキ装置とは独立して設けられた車輪の回
転を抑制する性質を有する装置を示すものである。

【００２１】他の好適な実施の形態によれば、ブレーキ
装置が故障若しくは制動限界に至ったことを報知するた
めの報知手段を有し、制御手段は、ブレーキ装置が故障
若しくは制動限界に至ったときに報知手段を作動させ
る。

【００２２】報知手段としては、例えばモニターやラン
プ等による視覚的表示と、警報を発令するサイレン等に
よる聴覚的表示があるが、これに限るものではない。

【００２３】本願発明の第２の側面によれば、車輌のブ
レーキペダルに人為的若しくは機械的に付与された操作
力によってブレーキペダルのアーム部に作用する剪断応
力を、ブレーキペダルに作用するブレーキ踏力として検
出する任意数の第１のセンサと、運転者がブレーキペダ
ルを踏み込むことによって第１のセンサから得られるブ
レーキ踏力に応じた踏力情報に基づいて、運転者による
ブレーキ踏力の現在までの最大値を判別し、その最大値
を運転者の最大踏力として記憶する最大踏力判別記憶手
段と、最大踏力判別記憶手段に記憶されている最大踏力
と予め決められた基準値とに基づいて、車輪に作用する
ブレーキ制動力を調整する制御手段とを備えたことを特
徴とする、ブレーキアシスト装置を提供する。

【００２４】本願発明の好ましい実施の形態によれば、
制御手段は、最大踏力が基準値よりも小さいときに、最
大踏力と基準値との差に応じてブレーキ制動力を調整す
る。

【００２５】他の好適な実施の形態によれば、最大踏力
を運転者に報知する報知手段を有する。

【００２６】報知手段としては、例えばモニターやラン
プ等による視覚的表示と、警報を発令するサイレン等に
よる聴覚的表示があるが、これに限るものではない。

【００２７】他の好ましい実施の形態によれば、第１の
センサは、歪ゲージにより構成され、かつ、ブレーキペ
ダルに存在する応力中心帯を内包する位置に形成された
孔に埋設固着される。

【００２８】応力中心帯とは、構造体、例えば本願発明
ではブレーキペダルを指すものであるが、これにある複
数方向からの外力が作用したときの内部応力を考えた場
合、測定を目的とする方向成分の外力による応力のみが
存在し、かつそれ以外の方向成分の外力により作用する
内部応力の影響が無いか若しくは極めて小さいような分
布帯を示すものである。

【００２９】他の好ましい実施の形態によれば、第１の
センサが、ブレーキペダルとマスタシリンダを連結する
連結部材に装着される。

【００３０】他の好ましい実施の形態によれば、車輌
が、電動機によって走行駆動される電気自動車であり、
制御手段は、電動機を制御することによりブレーキ制動
力を調整する。

【００３１】このように本願発明によれば、ブレーキ踏
力に応じた踏力情報と、ブレーキ装置を構成する回転部
と非回転部との間に作用する摩擦力に応じた摩擦力情報
とを制御パラメータとして用いることで、運転者のペダ
ル操作に基づくブレーキ制動力が的確にブレーキ装置側
に伝達されているかを随時監視でき、そうでない場合は
適切なプレーキ制動力まで回復するように補佐して高め
ることで、常に正確な制御を実現することが可能とな
る。しかも、ブレーキ踏力は、ブレーキペダル内部に一
様に作用する剪断応力として捉えることからも、制御の
精度が向上する。

【００３２】さらに、ブレーキ踏力と摩擦力との比率を
制御パラメータとして用いることで、従来技術のような
緊急制動時のみならず、特に急勾配の坂道での継続的ブ
レーキ操作を行った場合にブレーキ制動力が低下すると
いうフェード現象をも未然に対処でき、安全かつ確実に
ブレーキ性能が最大限発揮される。しかも、フェード現
象が発生する傾向を事前に予測・判断することができる
ので、その情報を車輌内外の者に警告通知して、事故を
未然に回避するという顕著な効果をも得ることができ
る。

【００３３】また、ブレーキペダルを強く踏み込んだ場
合の最大踏力を運転者個人の情報として管理し、この最
大踏力に基づいてブレーキ制動力を調整するので、従来
技術のような画一的な制御ではなく、様々な性別や年齢
などの運転者の個性に応じた制御が実現でき、制御の精
度が格別に向上される。さらに、最大踏力に基づいて運
転者の事故回避能力を客観的に評価し、これを事前に予
め通知することで、運転者の事故回避に対する危機意識
を高めることができ、特にブレーキペダルを踏み込む力
が弱いと想定される老人や女性の運転者に顕著な効果が
得られる。

【００３４】さらに、第１及び第２のセンサを対象構造
体に存在する応力中心帯を内包する位置にある孔に埋設
固着して、これを構造体に作用する剪断応力として捉え
るために、従来の圧力感知型踏力センサにあるようなセ
ンサの装着位置精度によって検出値のばらつきが大きく
なるというような問題を良好に解消でき、かつその他の
クロストーク成分が排除された純粋な検出値を制御パラ
メータとして使用できることから、制御の精度が格別に
向上する。

【００３５】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、ここ
に示すのは好ましい実施形態の一例であって、特許請求
の範囲はここに示す実施例に限定されるものではない。

【００３７】図１は、本願発明に係わるブレーキ操作力
検出手段を構成する踏力検出センサの装着例であって、
踏力検出センサ１０は、ブレーキペダル１のアーム部２
に形成された孔５に埋設固着される。

【００３８】孔５は、ブレーキペダル１の幅方向に沿っ
て、かつブレーキペダル１に存在する応力中心帯を内包
する位置に設けられている。ここで応力中心帯とは、ブ
レーキペダル１に複数の方向から外力が作用したときの
内部応力の分布を考えた場合、測定を目的とする方向成
分の外力による応力のみが存在し、かつそれ以外の方向
成分の外力により作用する内部応力の影響が無いか若し
くは極めて小さいような分布帯であると定義される。す
なわち、ペダル踏面３に作用するブレーキ踏力Ｆは、ｘ
軸方向成分の分力ｆ１と、ｚ軸方向成分の分力ｆ２と、
ｙ軸方向成分の分力ｆ３とのベクトル的な合力であると
して捉えることができるが、ｘ軸方向成分の分力ｆ１に
より作用する剪断応力のみが存在し、かつｚ軸方向成分
の分力ｆ２による曲げ応力やｙ軸方向成分の分力ｆ３に
よる捻り応力による影響が無いか若しくは極めて小さい
ような場所を含むように孔５を設けて、前記の場所に踏
力検出センサ１０を埋設固着してやればよい。ｘ軸方向
とはプッシュロッド４の往復運動方向に一致するもので
あり、ｙ軸方向はブレーキペダル１の幅方向を、ｚ軸方
向はプッシュロッド４の移動方向に対して垂直な上下方
向をそれぞれ示す。また分力ｆ３は、ペダル踏面３に作
用するブレーキ踏力Ｆの荷重点と、ブレーキペダルのア
ーム部２と踏面３との接着面とが一致していないことを
主因とするｘ軸廻りに回転する捻れ応力を発生させる成
分である。

【００３９】孔５の設定方法としては、例えば計算力学
的手法のひとつとされる有限要素法を用いたＦＥＭ（ｆ
ｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ）解析を利
用する方法が一般的である。すなわち、ブレーキ踏力Ｆ
の分力ｆ１、ｆ２、ｆ３がそれぞれ単独で作用した場合
の応力分布図をＦＥＭ解析によって求め、ＦＥＭ解析に
よって得られたブレーキペダル１に作用する分力ｆ２と
ｆ３による曲げ及び捻れ応力の分布図とを重ね合わせ
て、両応力がともに最小である範囲を決定し、その決定
範囲と分力ｆ１による剪断応力分布図とを照合して、剪
断応力が最大に検知される最適位置を含むように決定す
ればよい。

【００４０】このようにすることで、剪断応力以外の他
方向成分を有する応力による影響を排除した極めて正確
な剪断応力、換言するとブレーキ踏力Ｆを検出すること
ができる。しかも、ブレーキペダル１に作用する応力を
直接計測するため、ブレーキペダル１自身が有するフリ
クションや遊びなどの不安定要素を排除した、実際にブ
レーキペダル１に付与された力のみに対応した計測が可
能になる。なお孔５は、必ずしもブレーキペダル１の幅
方向に貫通させる必要はなく、例えば深さ５ｍｍの止メ
穴でも良い。またその孔径は、たとえば７ｍｍである。

【００４１】さらに、材料力学の応力分布の観点から、
剪断応力はそれに作用する構造体に対して一様に分布す
ることが公知である。したがって、ペダル踏面３に作用
するブレーキ踏力Ｆからの剪断応力は、ブレーキペダル
１全体に一様に分布している。すなわち、従来の踏力検
出センサとして採用されている圧力感知型踏力センサの
欠点を排除したセンサ装着位置精度によらないブレーキ
踏力Ｆの検出が実現される。

【００４２】図２は、本願発明に係わる踏力検出センサ
１０の外観図であって、この踏力検出センサ１０は、応
力中心帯にスポット的に装着される。また、踏力検出セ
ンサ１０は、たとえばブレーキペダルと同等の応力伝達
特性を有する金属材料若しくはシリコン系材料からなる
直方体形状の基体２０と、その表面に貼着された金属抵
抗薄膜からなる４個の歪ゲージ２１、２２、３１、３２
とから構成される。歪ゲージは、基体２０にある一方向
からの外力が負荷された場合、その外力により発生する
内部歪みに対応して、歪ゲージの抵抗薄膜が変形するこ
とによる電気抵抗変動を出力値として利用するものであ
り、一般的には市販の金属抵抗体若しくは半導体プロセ
スによる薄膜技術を利用するものが知られているが、そ
れに限るものではない。

【００４３】歪ゲージ２１と２２、および３１と３２
は、基体２０の貼着面において、ブレーキペダルのアー
ム部２に働く剪断応力ｆ１の作用方向（ｘ軸方向）を基
準線として、それに対して各々４５°の傾きをもって互
いに直交し合う関係を有している。また、歪ゲージが貼
付される基体２０の貼着面は、孔５への挿入方向（ｙ軸
方向）に対して垂直かつ互いに向かい合う関係にある。
さらに、歪ゲージ２１と３１、また２２と３２とが、貼
着面に平行な基体２０の中心面に対して各々面対称な位
置になるように配設されている。

【００４４】また図２では、孔５の内部を隔離材１３に
よって充填し、踏力検出センサ１０と一体型にして接合
されたものが示されているが、このような構成にするこ
とによって、踏力検出センサ１０は外界とは完全に遮断
され、孔５内部に確実に接合固着されるだけでなく、外
的雰囲気からの外乱要因から保護するインシールド的役
割を隔離材１３が果たすことにより、ブレーキ踏力Ｆの
みに対応した安定した検出結果を提供することができ
る。

【００４５】隔離材１３としては、エポキシ樹脂剤若し
くはブレーキペダル１と同等の応力伝達特性を有する材
質で構成されたインサート金属より構成される。インサ
ート金属を用いる接合方法としては、一般的に液相拡散
接合と呼ばれる手法が知られており、これは接合面を局
所的に加熱することによる接合材料間の熱膨張係数の拡
差を利用して加圧し、接合面に挿入されたインサート金
属を溶融液相化した後に、その拡散を利用して等温凝固
せしめるものと定義される。インサート金属としては、
融点が低くかつ比較的等温凝固しやすいアモルファスＮ
ｉや、融点を下げる効果を有し拡散係数が大きいボロン
を含んだＮｉ合金などが使用される。

【００４６】このような、剪断応力の作用方向と歪ゲー
ジとの配置関係を構築することで、より効果的にブレー
キ踏力Ｆに対応した剪断応力のみを検知することができ
る。以下にその理論的根拠を図３を用いて講じる。

【００４７】ある一方向の応力を基板２０に付与させた
場合の歪ゲージ２１、２２、３１、３２の抵抗変化量
は、絶対値的に見て同等である。この関係は、応力方向
が剪断、曲げ、捻りの何れの場合においても成立するも
のであり、各応力の方向に応じてその極性のみが変化す
る。具体的には、剪断方向に応力が作用した場合、図３
（ａ）に示されるように、歪ゲージ２１と３１には引っ
張り方向の変形が、歪ゲージ２２と３２には圧縮方向の
変形が生じる。今、各ゲージの変形による抵抗変化量の
絶対値をεと仮定すると、歪ゲージ２１と３１には引っ
張り方向の変形が生じるために＋εが、歪ゲージ２２と
３２には圧縮方向の変形による−εが出力される。次に
曲げ応力が作用した場合の各ゲージからの出力値を考察
すると、歪ゲージ２１と２２には引っ張り方向の変形が
作用するので＋εを、歪ゲージ３１と３２には圧縮方向
の変形が作用して−εを出力する（図３（ｂ）参照）。
捻り応力の場合においても同様にして、歪ゲージ２１と
３２は＋εを、歪ゲージ２２と３１は−εをそれぞれ出
力する（図３（ｃ）参照）。ここで、下記数式１に各歪
ゲージから得られる出力値を代入する。なお、下記数式
におけるａは歪ゲージ２１の出力値、ｂは歪ゲージ２２
の出力値、ｃは歪ゲージ３１の出力値、ｄは歪ゲージ３
２の出力値にそれぞれ相当する。また、Ｅは応力に対応
したロジック演算値であり、数式１は第１のセンサに内
包される演算回路により実現される。演算回路として
は、歪ゲージ２１、２２、３１、３２を用いて、すでに
周知の技術であるブリッジ回路に組み合わせることで実
現しても良いし、各歪ゲージから得られる出力信号をＣ
ＰＵに取り込んで数式１を演算させる構成にしても良
い。

【００４８】

【数１】Ｅ＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）

【００４９】前述の基板２０に作用する応力に応じた各
歪ゲージの出力傾向に基づいて上記数式１を演算する
と、剪断応力によるロジック演算値Ｅは４εとなるが、
その他の応力によるロジック演算値Ｅは何れの場合にお
いても零となる。すなわち、ブレーキペダルのアーム部
２に作用する剪断応力ｆ１の作用方向に対して４５゜の
傾きを為して直交し合うような関係をもって歪ゲージを
配置することで、他方向成分の応力からの影響を排除し
て剪断応力のみを検出する効果がより一層顕著に得るこ
とが可能となる。

【００５０】なお、本願発明に係わる踏力検出センサと
しては、マスタシリンダとブレーキペダル１との間を連
結するプッシュロッド４に装着される圧力感知型応力セ
ンサ（ロードセル）を代用することによっても実現可能
であるが、その限りではない。

【００５１】図４は、本願発明に係わる摩擦力検出セン
サの装着例であって、たとえば摩擦力検出センサ７は、
ブレーキディスク８を挟み込んで押圧する摩擦部材から
なるブレーキシュ９を保持するキャリパハウジング１１
とサスペンション本体が接続固定されるキャリパ支持部
材１２に設けられた孔１５に装着される。

【００５２】孔１５は、サスペンションと一体化された
車軸の長手方向と並行に、かつサスペンションに存在す
る応力中心帯を内包する位置に設けられている。ここで
の応力中心帯とは、ブレーキシュ９とブレーキディスク
８との間に作用する摩擦力による剪断応力のみが存在
し、かつそれ以外の方向成分の外力により作用する内部
応力の影響が無いか若しくは極めて小さいような分布帯
である。

【００５３】通常、サスペンション本体には、ブレーキ
シュ９とブレーキディスク８との間に作用する摩擦力以
外に、車輌の進行方向に沿った路面とタイヤブロック間
に作用する路面摩擦力と、車輌重量による垂直抗力と、
車幅方向に作用する横力とがベクトル的な合力として同
時的に作用している。なお、ここで路面摩擦力と区別す
るために、ブレーキシュ９とブレーキディスク８との間
に作用する摩擦力を、以下、ブレーキ力と呼称する。

【００５４】すなわち、ブレーキ力により作用する剪断
応力のみが存在し、かつ路面摩擦力や垂直抗力、横力に
よる内部応力による影響が無いか若しくは極めて小さい
ような場所を含むように孔１５を設けて、前記の応力中
心帯の位置に摩擦力検出センサ７を埋設固着すればよ
い。孔１５の具体的な設定方法に関しては、前述に説明
した通りであるので、ここでは省略することとする。

【００５５】図５は、本願発明に係わる摩擦力検出セン
サの外観図であって、この摩擦力検出センサ７は、たと
えばサスペンションと近い応力伝達特性を有する金属材
料若しくはシリコン系材料からなる直方体形状の基体３
０と、その表面に貼着された金属抵抗薄膜からなる４個
の歪ゲージ１７、１８、２７、２８により構成される。
歪ゲージとしては、一般的に市販の金属抵抗体若しくは
半導体プロセスによる薄膜技術を利用するものが知られ
ているが、それに限るものではない。

【００５６】歪ゲージ１７および２７は、基体３０の貼
着面において、キャリパハウジング１１とキャリパ支持
部材１２を連結するボルト穴１９の各々の中心点を結ん
だ基準線２３に対して平行となるように配設される。さ
らに、歪ゲージ１８および２８は、それぞれと対を為す
歪ゲージ１７および２７と直交し合う関係になるように
配設されている。また、各歪ゲージが貼付される基体３
０の貼着面が孔１５への挿入方向に対して垂直且つ互い
に向かい合う関係にあること、歪ゲージ１７と２７およ
び１８と２８が互いに面対称な位置関係を構築すること
は、前述した踏力検出センサと同じ構成にすることで対
応できる。このような歪ゲージの配置関係を為すことで
剪断応力のみを検出できる理論的根拠に関しては、前述
にて説明した通りであるので、ここでは省略することと
する。

【００５７】このような構成にすることで、ブレーキ力
のみによる正確な剪断応力を検出することができ、路面
摩擦力や垂直抗力、横力といったその他のサスペンショ
ンに作用する力の影響を一切排除することで、センシン
グの精度を各別に向上することが出来る。さらに、ブレ
ーキ力は、ブレーキシュ９とブレーキディスク８との間
に発生する摩擦力に相当するものであるので、実際のブ
レーキ操作に応じて直接車輪に作用する制動力が的確に
伝達されているかを随時監視でき、これを制御パラメー
タのひとつとして採用することで、常に正確な制御が実
現できる。実際にどのようにして制御を実現するかの動
作に関しては、以下に後述することとする。

【００５８】図６は、本願発明に係わるブレーキアシス
ト装置の回路ブロック図であって、このブレーキアシス
ト装置は、装置全体を制御するＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）３３、ＣＰＵ３３
のワークメモリとして用いられるＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ
ａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）３４、各種プログラム
やデータが格納されたＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍ
ｅｍｏｒｙ）３７、およびＣＰＵ３３とセンサや電磁弁
などの出力機器との間の信号授受を制御するインターフ
ェイス３８より構成される制御装置３９を備えている。
インターフェイス３８は、入力されるアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換する機能や、出力するディジタル信
号をアナログ信号に変換する機能などを有しており、イ
ンターフェイス３８には、ブレーキペダルに作用するブ
レーキ踏力Ｆに比例した電圧を出力する踏力検出センサ
１０と、ブレーキ力ＦＢに比例した電圧を出力する摩擦
力検出センサ７と、これらのセンサから得られる出力信
号に基づく情報を車輌内外の者に通知する報知手段４０
と、各車輪毎の主若しくは補助動作流体圧源への経路を
切り換える電磁方向切換弁４１と、パーキングブレーキ
等に代表される補助ブレーキ装置への動作流体圧の経路
を切り換える電磁方向切換弁４２と、ブレーキ装置に作
用する流体圧を制御する液圧制御弁４３とが接続されて
いる。

【００５９】図７は、ＣＰＵ３３がＲＯＭ３７に格納さ
れたプログラムに基づいて動作されることにより実現さ
れる仮想的な回路ブロック図であって、ＣＰＵ３３は、
Ｖ_Ｆ演算手段４４、緊急制動開始判断手段４５、α演算
手段４６、Ｐ演算手段４７、およぴ電磁弁制御手段４８
を実現している。これらの回路は、車輌のブレーキペダ
ルが踏み込まれることにより、ＣＰＵ３３がＲＯＭ３７
に格納されている制御プログラムを実行することによっ
て実現される。ブレーキペダルの踏み込みは、ブレーキ
ペダルに装着された踏力検出センサ１０に基づいて、Ｃ
ＰＵ３３が判断する。

【００６０】Ｖ_Ｆ演算手段４４は、踏力検出センサ１０
からインターフェイス３８を介して入力されたブレーキ
踏力Ｆに基づいて、ブレーキペダルの踏み込み速度パラ
メータＶ_Ｆを演算する。具体的には、ブレーキ踏力Ｆを
所定時間毎に監視し、現在のブレーキ踏力Ｆと所定時間
だけ過去に遡った時点でのブレーキ踏力Ｆとの差に基づ
いてブレーキ踏力の軌跡の傾きを演算する。すなわち、
ブレーキペダルの踏み込み速度パラメータＶ_Ｆとは、ブ
レーキ踏力Ｆの時間変化量に準ずる。

【００６１】緊急制動判断手段４５は、Ｖ_Ｆ演算手段４
４にて演算されたブレーキペダルの踏み込み速度パラメ
ータＶ_Ｆの初回ピーク値の大小関係に応じて、運転者の
緊急制動の意志を推定し、緊急制動開始信号を生成す
る。具体的には、ブレーキ踏力Ｆの時間変化量である踏
み込み速度パラメータＶ_Ｆを逐次監視し、予め設定され
た第１の閾値Ａ１と比較することによって、運転者の意
志が緊急制動若しくは通常制動にあるのかを判断し、踏
み込み速度パラメータＶ_Ｆが第１の閾値Ａ１にまで達し
た段階において緊急制動開始信号を電磁弁制御手段４８
に出力する。なお、第１の閾値Ａ１は、通常のペダル操
作時の踏み込み速度よりも十分大きな範囲で予め決定さ
れており、ＲＯＭ３７に記憶されている。

【００６２】α演算手段４６は、踏力検出センサ１０お
よび摩擦力検出センサ７からインターフェイス３８を介
して入力されたブレーキ踏力Ｆとブレーキ力ＦＢとに基
づいて、比例係数α＝ＦＢ／Ｆを演算する。

【００６３】Ｐ演算手段４７は、電磁弁制御手段４８か
ら補助モード切換信号が入力されることにより、補助動
作流体圧源から供給される目標流体圧Ｐを演算する。具
体的には、電磁弁制御手段４８により運転者がブレーキ
ペダルを強く踏み込めない状況が発生したと判断される
ときに、踏力検出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆと、
ブレーキ踏力の最大値に応じた第２の閾値Ａ２との差分
値Ａ２−Ｆを演算して、この差分値Ａ２−Ｆにα演算手
段４６からの比例係数αを乗算した値α（Ａ２−Ｆ）を
補助動作流体圧源から供給される目標流体圧Ｐとして決
定する。なお、ブレーキ踏力の最大値に応じた第２の閾
値Ａ２は、たとえば一般的な成人男性がブレーキペダル
を踏み込め得る踏力の最大値に応じて予め決定され、Ｒ
ＯＭ３７に記憶されている。

【００６４】電磁弁制御手段４８は、運転者がブレーキ
ペダルを強く踏み込めない状況の発生を判断して、補助
動作流体圧源の稼働を開始させる。具体的には、緊急制
動判断手段４５により運転者の意志が緊急制動にあると
判断されたときに、踏力検出センサ１０からのブレーキ
踏力Ｆを随時監視し、収束状態に達した時点でのブレー
キ踏力Ｆが、ブレーキ踏力の最大値に応じた第２の閾値
Ａ２よりも小さな場合、運転者が強くブレーキペダルを
踏み込めない状況と判断して、電磁方向切換弁４１のソ
レノイドの通電状態を切り換えて補助動作流体圧源を作
動せしめると共に、補助モード切換信号をＰ演算手段４
７に出力する。

【００６５】さらに電磁弁制御手段４８は、Ｐ演算手段
４７からの補助動作流体圧源の目標流体圧Ｐに基づい
て、各車輪毎に配設された液圧制御弁４３のソレノイド
の通電状態を制御する。

【００６６】さらに電磁弁制御手段４８は、運転者が安
全を確保したことにより意図的にブレーキペダルの踏み
込みを緩めた状態を判断して、補助動作流体圧源の稼働
を停止する。具体的には、補助動作流体圧源が稼働して
いる状況において、踏力検知センサ１０からのブレーキ
踏力Ｆが減少する傾向に至って、ブレーキ踏力の最大値
に応じた第２の閾値Ａ２よりも若干絶対値の小さい第３
の閾値Ａ３を逸脱した場合、運転者が意図的にブレーキ
ペダルの踏み込みを緩めたものと判断して、電磁方向切
換弁４１および液圧制御弁４３の通電状態を切り換えて
補助動作流体圧源の稼働を停止すると共に、主動作流体
圧源であるマスタシリンダより発生される流体圧のみに
よる通常のブレーキ制御に切り換える。

【００６７】さらに電磁弁制御手段４８は、フェード現
象の発生を判断して、補助動作動作流体源の稼働を開始
させる。具体的には、α演算手段４６からの比例係数α
が、それよりも若干絶対値の小さい第４の閾値Ａ４より
も小さくなった場合、ブレーキシュ９とブレーキディス
ク８との接触により生じる摩擦熱が動作流体に伝播し
て、動作流体の粘性の低下を引き起こし、車輪を拘束す
るブレーキ制動力が的確に作用していないと判断して、
電磁方向切換弁４１のソレノイドの通電状態を切り換え
て補助動作流体圧源を作動せしめる。

【００６８】さらに電磁弁制御手段４８は、フェード現
象の発生を判断して、補助ブレーキ装置の稼働を開始さ
せる。具体的には、上述の補助動作流体圧源の作動にも
係わらず、α演算手段４６からの比例係数αが、それよ
りも若干絶対値の小さい第４の閾値Ａ４よりも小さい状
態のまま維持される場合、ブレーキ装置に故障が発生し
て有効に機能を果たせない状態であるか、若しくはブレ
ーキシュ９とブレーキディスク８との接触により生じる
摩擦熱が起因して両者間の摩擦係数を急激に低下させ、
車輪の回転を拘束するブレーキ制動力が的確に作用して
いないと判断して、電磁方向切換弁４２のソレノイドの
通電状態を切り換えて、パーキングブレーキ等に代表さ
れる補助ブレーキ装置を稼働せしめると共に、フェード
現象の発生を報知手段４０を介して車輌内外の者に警告
通知する。

【００６９】報知手段４０としては、たとえば、車輌外
の者に対しては音声や警報等の聴覚に訴える手段を用い
ても良いし、また車輌内の者に対してはモニターやラン
プ等の視覚に訴える手段を用いても良い。

【００７０】すなわち、踏力検出センサ１０は、ブレー
キペダルに人為的若しくは機械的に付与された操作力に
基づくブレーキ踏力Ｆに応じた踏力情報を得ることが出
来る任意数の第１のセンサを構成している。摩擦力検出
センサ７は、ブレーキシュ９がブレーキディスク８を押
圧することにより生じるブレーキ力ＦＢに応じた摩擦力
情報を得ることが出来る任意数の第２のセンサを構成し
ている。Ｖ_Ｆ演算手段４４は、第１のセンサからの踏力
情報の軌跡の傾きを演算するブレーキ踏力変化率演算手
段を構成している。α演算手段４６は、第１のセンサか
らの踏力情報と、第２のセンサからの摩擦力情報との比
率を演算する比例係数演算手段を構成している。Ｐ演算
手段４７は、第１のセンサからの踏力情報に応じて補助
動作流体圧源からブレーキ装置に供給される補助動作流
体圧の目標値を演算する補助動作流体圧演算手段を構成
している。

【００７１】電磁弁制御手段４８は、ブレーキ装置の作
動中に、第１のセンサからのブレーキ踏力Ｆが、ブレー
キ踏力の最大値に応じた第２の閾値にまで至らないで収
束状態を迎えた時点で補助動作流体圧源の稼働を開始さ
せる動作流体制御手段を構成している。また電磁弁制御
手段４８は、補助動作流体圧演算手段により演算された
流体圧の目標値Ｐに基づいて、補助動作流体圧源の流体
圧を制御する動作流体制御手段を構成している。さらに
電磁弁制御手段４８は、補助動作流体圧源が稼働中に、
第１のセンサからのブレーキ踏力Ｆが、ブレーキ踏力の
最大値に応じた第２の閾値Ａ２よりも若干絶対値の小さ
い第３の閾値Ａ３よりも小さくなった時点で補助動作流
体圧源の稼働を停止し、通常のブレーキ制御に切り換え
る動作流体制御手段を構成している。

【００７２】さらに電磁弁制御手段４８は、ブレーキ装
置の作動中に、比例係数演算手段からの比例係数αが、
それよりも若干絶対値の小さい第４の閾値Ａ４よりも小
さくなったときに、ブレーキ装置にフェード現象が発生
したと判断して、補助動作流体圧源を稼働させるフェー
ド現象制御手段を構成している。さらに電磁弁制御手段
４８は、補助動作流体圧源の作動にも係わらず、比例係
数演算手段からの比例係数αが、それよりも若干絶対値
の小さい第４の閾値Ａ４よりも小さい状態のまま維持さ
れている場合、ブレーキ装置の故障若しくはフェード現
象の進行によってブレーキ装置自身が効果的にその機能
を果たすことが出来ないと判断して、補助ブレーキ装置
を稼働させる補助ブレーキ制御手段を構成している。さ
らに電磁弁制御手段４８は、フェード現象の発生を車輌
内外の者に報せる警告通知手段を構成している。

【００７３】次に上記のブレーキアシスト装置の動作、
およびその動作によって優れたブレーキ性能が発揮され
る理由について、理論的に考察する。

【００７４】図８は、緊急制動時および通常制動時のブ
レーキペダル１に作用する一般的なブレーキ踏力Ｆの変
化を示す波形図であって、図８より明らかなように、通
常のブレーキ制動時においては、ブレーキ踏力Ｆはほぽ
一定の傾きを持って上昇するが（０〜ｔ２）、ブレーキ
踏力の最大値である最大踏力Ｆｍａｘに近づくにつれて
その勾配は緩やかになり（ｔ２〜ｔ３）、やがて収束状
態を向かえる（ｔ３以降）。それに対して緊急制動時に
おいては、初回の立ち上がり勾配が極めて大きく、通常
制動時と比較して早い期間（ｔ１）で収束状態に達す
る。

【００７５】そこで、運転者がペダル操作を開始した直
後から、踏力検出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆに基
づいて、その時間変化率である踏み込み速度パラメータ
Ｖ_Ｆを逐次演算して、その演算結果を緊急制動判断手段
４５に出力する。緊急制動判断手段４５では、ペダル操
作開始直後から踏み込み速度パラメータＶ_Ｆを監視し、
通常制動時の踏み込み速度パラメータＶ_Ｆよりも十分に
大きな値であるＡ１を越えた時点で、運転者のペダル操
作意志は緊急制動にあるものと判断する。図８における
Ａ１は、第１の閾値に相当し、運転者の意志が緊急回避
の為のペダル操作にあるか否かを判断する基準境界線を
意味する。

【００７６】ところで、ブレーキ踏力Ｆは、ブレーキペ
ダル１に連結されているマスタシリンダ内に発生する動
作流体圧を介してブレーキ装置に作用するブレーキ制動
力と相関関係にあると共に、その最大踏力Ｆｍａｘは、
運転者の性別や技量、その人が置かれた状況などに伴っ
て変化する。一例を挙げると、女性や老人といった力の
弱い、または緊急制動に不慣れな、あるいはパニック状
態に陥った運転者は、ペダルを踏み込む速度は速いもの
の強くは踏み込めない場合がある。このような状況下で
はブレーキ踏力Ｆは相対的に小さく、結果として車輪の
回転を抑制するブレーキ制動力も低くなってしまい、重
大な事故を招く要因のひとつである制動距離が長くなる
といった問題を生じる。

【００７７】今、図９にブレーキペダル１を期間（０〜
ｔ６）まで踏み込んだ状態に於けるブレーキアシスト装
置の実施例を時系列的に示す。まず、ブレーキ踏力Ｆの
時間変化率である踏み込み速度パラメータＶ_Ｆと第１の
閾値Ａ１とを比較し、Ｖ_ＦがＡ１まで達した時点（ｔ
４）において、緊急制動の開始を判断する。そして、ブ
レーキ踏力Ｆが第２の閾値であるＡ２にまで達していな
い状態で収束状態を迎えた場合、その時点（ｔ５）を補
助動作流体圧源の制御開始タイミングと判断して、補助
動作流体圧制御信号ａを発生すればよい。ブレーキ踏力
Ｆの収束状態は、たとえばブレーキ踏力Ｆの時間微分値
でもある踏み込み速度パラメータＶ_Ｆが、ある一定時間
Δｔの間、零若しくは零に近い状態を維持し続けること
によって判断される。

【００７８】すなわち、第２の閾値Ａ２とは、緊急制動
時に効果的にブレーキ制動力を作用させるために必要な
ブレーキ踏力の限界値であり、運転者のブレーキペダル
１を踏み込む力が弱くこの限界値にまで達することが出
来ない場合は、主動作流体圧源だけでは充足し切れない
不足分を補助動作流体圧源の作用分が補佐することで、
効果的なブレーキ制動力を得ることが出来る。補助動作
流体圧源から供給される流体圧は、信号ａが発生した時
点（ｔ５）における不足踏力ΔＦに後述する比例係数α
を乗算することで与えられる流体圧Ｐを目標値として、
液圧制御弁４３によって各輪毎に制御される。また、第
２の閾値Ａ２としては、たとえば一般的な成人男性が緊
急制動時にブレーキペダルを踏み込むブレーキ踏力の統
計値に対する８０％程度と規定される。

【００７９】ここで、補助動作流体圧源の構成及び動作
に関して図１２を用いて説明する。図１２は本願のブレ
ーキアシスト装置に係わる配管系統図の一例である。前
提として、本ブレーキアシスト装置は制御装置３９によ
って制御される。制御装置３９の入力部Ｓ７には、踏力
検出センサ１０、各輪毎の摩擦力検出センサ７、アキュ
ムレータ５３の動作流体圧を検出する液圧センサ５６、
並びに各輪毎のブレーキ装置に供給される動作流体圧を
検出する液圧センサ５５が接続され、出力部５８には、
各輪毎に配設されている電磁方向切換弁４１、および液
圧制御弁４３が接続されている。

【００８０】本願で提案している補助動作流体圧源と
は、マスタシリンダ５０から構成される主動作流体圧源
に対して独立に設けられており、動作流体を保管するリ
ザーバ５１、リザーバ５１に保管されている動作流体を
汲み上げるポンプ５２，汲み上げられた動作流体に一定
範囲の圧力を付与して蓄えるアキュムレータ５３から構
成されている。前述の状態における電磁方向切換弁４１
の動作を図１２を用いて説明すると、電磁弁制御手段４
８は、電磁方向切換弁４１のソレノイドの通電状態を切
り換えて、運転者のペダル操作に基づいて主動作流体圧
を発生するマスタシリンダ５０と、それとは独立して設
けられ液圧制御弁４３によって制御される補助動作流体
圧源との管路を連通せしめる。

【００８１】次に、運転者が危険の回避を認知してペダ
ルの踏み込みを意図的に緩めると、ブレーキ踏力Ｆはそ
の緩め具合に応じて減少傾向に転じる。ここで、ブレー
キ踏力Ｆが、第２の閾値Ａ２よりも若干絶対値の小さい
第３の閾値Ａ３を越えて減少した場合、運転者が意図的
にブレーキペダルの踏み込みを緩めたものと判断し、そ
の時点（ｔ６）を補助動作流体圧源の制御終了タイミン
グと判断して、電磁弁制御手段４８が補助動作流体圧源
の稼働の停止を指示する。

【００８２】すなわち、第３の閾値Ａ３とは、運転者が
安全を確保して意図的にペダル操作を緩めたものか、若
しくはペダルを強く踏み込む状態を維持できずに無意識
下でペダルを緩めてしまったものかを見極める境界線で
あって、たとえば第２の閾値Ａ２の８０％と設定され
る。また、この状態における電磁方向切換弁４１の動作
を図１２を用いて説明すると、電磁弁制御手段４８は、
電磁方向切換弁４１のソレノイドの通電状態を切り換え
て、補助動作流体圧源に通ずる管路を閉じると共に、主
動作流体圧源に通ずる管路のみを連通させる。

【００８３】このような動作を車輌が停車するまで繰り
返すことで、緊急制動の必要性が生じたような状況にお
いても、その状況に応じた効果的なブレーキ制動力が常
にブレーキ装置に供給される。

【００８４】続いて、前述のような回路ブロックを有す
るブレーキアシスト装置において、ブレーキ装置側にフ
ェード現象が生じた場合の動作に関して図１０を用いて
説明する。一般にブレーキ踏力Ｆとブレーキ力ＦＢとの
間には相関関係が存在することは前述した通りである
が、時として、その関係が崩壊する場合がある。一例を
挙げると、急勾配の坂道で継続的にブレーキ操作を行う
と、ブレーキペダル１を踏み込んでいるにも係わらず、
ブレーキ装置に伝達されるブレーキ力が自然と低下して
しまう傾向が発生する状況がある。その要因としては、
摩擦部材であるブレーキシュ９と回転体であるブレーキ
ディスク８との接触により発生する摩擦熱が、両者間の
摩擦係数を低下させるか、若しくはその摩擦熱が動作流
体に伝達して粘性を低下させることによって圧力減少を
引き起こすためであって、このような現象を一般にフェ
ード現象と呼称される。すなわち、フェード現象には２
種類の発生要因が存在しており、ここでは両者を区別す
るために、前者を摩擦係数劣化によるフェード現象、後
者を熱伝播によるフェード現象と呼ぶこととする。

【００８５】これらフェード現象は、ブレーキ装置の機
構自体に直接的に影響を及ぼすものであって、従来技術
にあるようにブレーキ踏力Ｆのみを監視する、あるいは
ブレーキ装置の手前に配設された油圧センサ５５とを併
用することによってブレーキ装置を制御しているだけで
は、ブレーキ装置側へ的確に制動力が伝達されているか
が不明瞭であったために、フェード現象のような不測の
事態に対して十分に対応することは出来なかった。

【００８６】そこで、ブレーキ制動開始直後から、踏力
検出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆと摩擦力検出セン
サ７からのブレーキ力ＦＢとに基づいて、両者のパラメ
ータ間に存在する相関関係を導き出し、その相関関係を
随時監視することは、フェード現象のような異常状態の
検知手段として非常に有効である。なお、ブレーキ踏力
Ｆとブレーキ力ＦＢの間に成立する相関関係は、一般的
には、たとえば一次関数ＦＢ＝αＦによって近似的に表
される。

【００８７】図１０は、フェード現象発生時に於けるブ
レーキアシスト装置の実施例を時系列的に示したもので
あって、ブレーキペダル１が踏み込まれると、ブレーキ
踏力Ｆはほぼ直線的に上昇し、一方、ブレーキ系の伝達
遅れを介してブレーキ力ＦＢも上昇を開始する。この初
回の期間（０〜ｔ７）は、ブレーキ系の伝達遅れを介し
ているために比例係数αの波形に乱れが生じてしまう
が、フェード現象自身が長期間継続的にブレーキを作動
させることから生じるものであることから、制御的にこ
れを無視しても良い。なお、図１０に示される比例係数
αとは、ブレーキ力ＦＢとブレーキ踏力Ｆとの比率であ
る。

【００８８】ブレーキペダル１を踏み込む動作を継続さ
せると、ブレーキ踏力Ｆは引き続いて上昇するが、ブレ
ーキ力ＦＢの上昇の傾きは次第に小さくなり、やがて減
少傾向に転じて、まず熱伝播によるフェード現象が発生
する。この経過に対する比例係数αの変遷に関して考察
すると、ブレーキ踏力Ｆおよびブレーキ力ＦＢがともに
安定して上昇傾向にある時点（ｔ７〜ｔ８）では、比例
係数αはほぼ一定の値α_１を示しているが、ブレーキ力
ＦＢの上昇の傾きが小さくなるに従って、比例係数αは
減少傾向を示し始める。やがてブレーキ力ＦＢが減少傾
向に転ずると、比例係数αの減少傾向が急激に進行す
る。ここで、比例係数αと第４の閾値であるＡ４とを比
較することにより、αがＡ４にまで減少に至った時点
（ｔ９）を補助動作流体圧源の制御開始タイミングと判
断して、その制御信号ｂを生成し、失ったブレーキ制動
力を補填させれば良い。

【００８９】ところで、補助動作流体圧源の制御信号ｂ
を生成して補助動作流体圧源を稼働させているにも係わ
らず、比例係数αが第４の閾値Ａ４よりも小さい状態の
まま維持され続けている状況が存在する。これは、ブレ
ーキ装置自身に故障が発生して有効に機能を果たせない
状態であるか、若しくはフェード現象の発生要因である
摩擦熱の伝播が更に進行して、車輪の回転を拘束するブ
レーキシュ９とブレーキディスク８との間の摩擦係数を
急激に低下せしめている（摩擦係数低下によるフェード
現象の発生）ためである。このような状況下にあって
は、補助動作流体圧源の稼働もこれ以上のブレーキ制動
力の損失を防ぐためだけものにしか過ぎず、車輪回転の
拘束制御を従来のブレーキ装置側から、それとは独立に
設けられた補助ブレーキ装置側へと切り換えなければな
らない。

【００９０】すなわち、補助動作流体圧源の稼働開始か
らある一定時間ΔＴの間、比例係数αが第４の閾値Ａ４
よりも小さくあり続けた時点（ｔ１０）を補助ブレーキ
装置の制御開始タイミングと判断し、その制御信号ｃを
生成して、補助ブレーキ力ＦＢ_ｓｕｂが損失したブレー
キ制動力を補佐して高める。換言すると、現時点での比
例係数αが、十分に安定している比例係数α_１から第４
の閾値Ａ４までの範囲に収まるものであるならば、運転
者のペダル操作に応じて発生する動作流体圧は的確にブ
レーキ装置に伝達されて、ブレーキ制動力に変換されて
いると判断し、現状の制御方式によるブレーキ制動を維
持させる。また、比例係数αが、α_１からＡ４までの範
囲内から逸脱するものであるならば、フェード現象によ
ってブレーキ装置に動作流体圧に応じたブレーキ制動力
が作用されていないと判断して、補助動作流体圧源若し
くは補助ブレーキ装置の稼働を決定するとともに、フェ
ード現象発生の情報を報知手段４０を通じて車輌内外の
者に警告通知する。なお、第４の閾値Ａ４は、安定状態
の比例係数α_１に支配されるパラメータであって、ブレ
ーキ装置の制動限界を示す境界線を意味する。

【００９１】補助ブレーキ装置とは、フェード現象によ
って機能を果たさなくなったブレーキ装置によって損失
した制動力を補うためのものであって、たとえばパーキ
ングブレーキやエンジンブレーキなどを採用しても良
い。

【００９２】図１１は、本願発明の別の実施形態におけ
るＣＰＵ３３により実現される回路ブロック図であっ
て、この実施形態においては、電磁弁制御手段４８は、
踏力検出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆに応じて補助
動作流体圧源から供給される動作流体圧の目標値Ｐを決
定する代わりに、ブレーキ踏力の最大値Ｆｍａｘに基づ
〈補助動作流体圧の配分率βに応じて動作流体圧を変化
させる。さらに電磁弁制御手段４８は、ブレーキ踏力の
最大値Ｆｍａｘを運転者個人の情報として記憶し、これ
を管理する。さらに電磁弁制御手段４８は、ブレーキ踏
力の最大値Ｆｍａｘに応じて運転者の事故回避能力を評
価し、これを通達する。なお、それ以外の電磁弁制御手
段４８が果たす動作に関しては、図７に示す回路ブロッ
クの場合と同様である。また、この実施形態では、β演
算手段４９を新たに設けており、このβ演算手段４９
は、主及び補助動作流体圧源に対して、どの程度の比率
で双方に流体圧を分配させるかを決定する。具体的に
は、踏力検出センサ１０に応じて電磁弁制御手段４８が
管理しているブレーキ踏力の最大踏力Ｆｍａｘと予め設
定された閾値との差分値を求めて、その差分値を前記の
閾値で除算することにより、配分率βを演算する。他の
動作は図７に示す回路ブロックの場合と同様である。こ
のようにすれば、緊急制動を実行する毎に補助動作流体
圧の目標値を設定する必要が無く、常に適切な動作流体
を主及ぴ補助動作流体圧源に配分してブレーキ装置に供
給することが出来る。

【００９３】すなわち、β演算手段４９は、踏力検出セ
ンサ１０に応じて電磁弁制御手段４８が管理しているブ
レーキ踏力の最大踏力Ｆｍａｘと予め設定された閾値と
の差分値を求めて、その差分値を前記の閾値で除算する
ことにより、主及び補助動作流体圧源のブレーキ制動力
の配分率βを得る流体圧配分率演算手段を構成してい
る。電磁弁制御手段４８は、過去の踏力検出センサ１０
からの踏力情報の入力に基づいてその最大値を演算し、
これを運転者の個人情報として記録し管理する最大踏力
演算手段を構成している。さらに電磁弁制御手段４８
は、最大踏力演算手段からのブレーキ踏力の最大値に応
じて運転者の事故回避能力を評価し、これを運転者に通
達する警告通知手段を構成している。さらに電磁弁制御
手段４８は、流体圧配分率演算手段からの配分率βに応
じて動作流体を制御する動作流体制御手段を構成してい
る。

【００９４】以下に、上記の動作により優れたブレーキ
性能が得られる理由について、理論的に考察する。

【００９５】重大な事故を引き起こす最大の原因は、過
剰なスピードでの走行および車輌運転中での余所見など
による注意散漫である。これは、運転者個人が自己の正
確な運転技量を知らず、また知らないが故の過信に伴う
ものである。ところで、ブレーキ装置の本来の機能とし
ては、このまま走行を続けていると危険な状態になると
判断されたときに、減速せしめて速やかに車輌を停止さ
せることにある。ブレーキ装置の作動は、運転者のブレ
ーキペダルの踏み込み操作によることは明らかであるか
ら、その操作量のひとつである最大踏力Ｆｍａｘを運転
者個人の正確な運転技量を表すパラメータのひとつとし
て採用することが出来る。

【００９６】最大踏力Ｆｍａｘは、過去の緊急制動時で
のブレーキペダルの踏み込み操作に応じて決定される。
すなわち、電磁弁制御手段４８が予めある初回の基準値
を有し、これとブレーキ踏力検出センサ１０からのブレ
ーキ踏力Ｆとを随時比較して、絶対値が大きい方の値を
基準値として逐次更新し続ける。このような手順で最終
的に決定された基準値を最大踏力Ｆｍａｘと設定し、こ
れを運転者の個人情報として保持する。この保持された
最大踏力Ｆｍａｘは次回以降の制御に採用される。初回
の基準値としては、たとえば十分に小さい零若しくはそ
れに近い値である。また、ここでの初回の基準値は、最
初の緊急制動時においてのみ設定される値であり、それ
以降は最大踏力Ｆｍａｘが設定され、ＲＯＭ３７によっ
て保存される。

【００９７】また、最大踏力Ｆｍａｘの設定方法として
は、必ずしも緊急制動時に限るものではなく、たとえ
ば、車輌が完全に停車している状況で、運転者が緊急制
動を想定してペダル操作を行ったものでもよい。

【００９８】このようにして設定された最大踏力Ｆｍａ
ｘと予め与えられた第２の閾値Ａ２とを比較して、それ
よりも値が小さいか否かによって運転者の事故回避に対
する技量、すなわち緊急制動時に十分にブレーキ制動力
を寄与させることが出来るかどうかを判断することが可
能になる。もし、最大踏力Ｆｍａｘが第２の閾値Ａ２よ
りも値が小さい場合、それは運転者の事故回避の技量が
低いことを意味しており、これを警告として報知手段４
０を介して事前通達しておくことで、運転者の自己過信
を防ぎ、かつ事故に対する注意を喚起することが出来
る。第２の閾値Ａ２の設定および定義に関しては、先に
説明した通りであるので、ここではその詳細を省略す
る。

【００９９】次に、最大踏力Ｆｍａｘを用いたブレーキ
アシスト装置の動作に関して図１３を用いて説明する。
緊急制動時に、運転者のブレーキペダル１の踏み込む力
が弱い若しくは維持できないような状況に於いて、マス
タシリンダからなる主動作流体源とは独立して設けられ
た補助動作流体圧源から、ブレーキ踏力検出センサ１０
からのブレーキ踏力Ｆに基づいて演算される目標値に準
じた流体圧を供給して、不足あるいは損失しているブレ
ーキ制動力を補佐して高める動作に関しては先に前述し
た通りであるが、最大踏力Ｆｍａｘを用いて前記の流体
圧の目標値を設定することができる。

【０１００】具体的には、まず、ＲＯＭ３７に保存され
ている運転者の個人情報である最大踏力Ｆｍａｘと第２
の閾値Ａ２との差分値Ａ２−Ｆｍａｘである不足踏力Δ
Ｆを演算する。この不足踏力ΔＦと第２の閾値Ａ２との
比率を、下記数式２に基づいて演算する。この比率（Ａ
２−Ｆｍａｘ）／Ａ２は、主動作流体圧に対する補助動
作流体圧源を稼働させることにより発生する補助動作流
体圧の配分比βに相当する。すなわち、比率（Ａ２−Ｆ
ｍａｘ）／Ａ２を配分率βとして設定し、下記数式３に
代入することによって目標値Ｐを決定すればよい。な
お、下記数式３におけるＦは踏力検出センサ１０からの
ブレーキ踏力を、αは踏力検出センサ１０からのブレー
キ踏力Ｆと摩擦力検出センサ７からのブレーキ力ＦＢと
を除算することによって得られる比例係数に相当するも
のであり、比例係数αはブレーキペダル１の操作量に対
する実際のブレーキ装置に作用するブレーキ制動力への
換算係数を示している。すなわち、比例係数αとブレー
キ踏力Ｆの積であるαＦは、運転者のペダル踏み込みに
応じてマスタシリンダ５０内に発生する主動作流体圧を
示している。

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】このようにすることで、先に述べてきたよ
うな、踏力検出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆと各種
閾値とによる動作流体の制御判断は、いわば各種パラメ
ータや設定値を予め定めて制御する予測制御技術であ
り、この予測制御技術と最大踏力Ｆｍａｘを用いた場合
のような過去の経験に基づいた学習制御技術を併用して
動作流体の制御を実施することは、ひとつの制御に対し
て複数の確認機構が成り立つことであり、より誤判断が
少なく、より安全性の高い制御が実現できる。

【０１０４】さらに、最大踏力Ｆｍａｘが低い運転者
は、ブレーキペダル１の踏み込み自体が全体的に小さい
ものと見なす事が出来るので、緊急制動時のみならず、
通常のブレーキ制動時においても、マスタシリンダから
の主動作流体圧に加えて配分率βに応じた補助動作流体
圧を供給することで、運転者の技量や特性に応じた常に
適切なブレーキ制御を実現する事が出来る。すなわち、
過去の経験に基づいた最大踏力Ｆｍａｘを運転者個人の
情報として用いることによって、緊急制動の判断が為さ
れる度に補助動作流体圧の目標値Ｐを演算する必要が無
くなり、ＣＰＵ３３の負担を軽減化することが出来ると
ともに、従来技術のような運転者の特性を無視した画一
的な制御ではなく、様々な性別や年齢などの運転者の個
性に応じた制御が実現できる。

【０１０５】なお、本実施形態では、動作流体として主
にブレーキ油液による制御に関して説明を進めてきた
が、これに限るものではなく、たとえばブレーキ油液の
代わりに空圧を用いたブレーキ制御に関しても同様に適
用できる。

【０１０６】さらには、本実施形態を採用した車輌が、
電磁モータによって走行駆動される電気自動車であった
場合においても、同様に適用して効果を得ることが出来
る。この場合、動作流体圧源を電磁モータに置き換え
て、電磁モータから供給されるブレーキ制動力を踏力検
出センサ１０からのブレーキ踏力Ｆおよび摩擦力検出セ
ンサ７からのブレーキ力ＦＢとに基づいて制御してやれ
ば良い。具体的には、ペダル操作時、踏力検出センサ１
０から得られるブレーキ踏力Ｆと、摩擦力検出センサ７
からのブレーキ力ＦＢを随時監視して、両者の除算値で
ある比例係数αを求め、比例係数αが予め決められた第
２の閾値Ａ２よりも小さい場合に、車輪に適切なブレー
キ制動力が作用していないと判断して、電磁モータを駆
動せしめてブレーキ制動力を回復させれば良い。また、
比例係数αが、第２の閾値であるＡ２まで回復してきた
ならば、車輪に適切なブレーキ制動力が作用していると
判断して、現状の制御状態を維持させてやれば良い。電
気自動車におけるＣＰＵ３３によって実現される仮想的
な回路ブロックの構成および動作に関しては、図７若し
くは図１１に示す図面と同様であるので、ここでは詳細
な説明は省略する。

【０１０７】

【発明の効果】本願発明は、運転者が事故回避を目的と
する緊急制動への移行の意志や、安全を確保した事によ
る緊急制動状態から通常のブレーキ操作状態へ戻そうと
する意志決定を迅速且つ直接的に制御に反映させるブレ
ーキアシスト装置において、運転者のペダル操作に応じ
たブレーキ制動力が的確にブレーキ装置側に伝達されて
いるかを随時監視し、そうでない場合は適切なブレーキ
制動力まで回復するように補佐して高めることにより、
フェード現象といった異常事態を未然に回避することが
可能となり、ＡＢＳを含めたブレーキ性能を誤作動無く
最大限発揮させることに著しく効果を得るものである。
さらに、このようなブレーキアシスト装置を提供するこ
とによって、年齢や性別といった千差万別な運転者の個
性に応じたブレーキ制御を実現することができ、ＡＢＳ
を含めたブレーキ制御の精度を格別に向上させることに
著しく効果を得るものである。さらに、このようなブレ
ーキアシスト装置を提供することによって、運転者自身
の事故に対する危機意識を高めることができ、特にブレ
ーキペダルを踏み込む力が弱いと想定される老人や女性
の運転者に対して注意を喚起して事故の発生を未然に防
止させるという格別の効果を得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係わる踏力検出センサの装着図であ
る。

【図２】本願発明に係わる踏力検出センサの外観図であ
る。

【図３】本願発明に係わる踏力検出センサにおける応力
方向に対応した各歪ゲージの変化傾向説明図である。

【図４】本願発明に係わる摩擦力検出センサの装着図で
ある。

【図５】本願発明に係わる摩擦力検出センサの外観図で
ある。

【図６】本願発明に係わるブレーキアシスト装置の回路
ブロック図である。

【図７】本願発明に係わるブレーキアシスト装置に備え
られたＣＰＵより実現される仮想的な回路ブロック図で
ある。

【図８】緊急制動時と通常制動時におけるブレーキ踏力
およぴブレーキペダルの踏み込み速度の変遷を示したグ
ラフである。

【図９】本願発明に係わるブレーキアシスト装置におけ
る各部信号波形図である。

【図１０】本願発明に係わるブレーキアシスト装置にお
ける各部信号波形図である。

【図１１】別の実施形態におけるブレーキアシスト装置
に備えられたＣＰＵにより実現される仮想的な回路ブロ
ック図である。

【図１２】本願発明に係わるブレーキアシスト装置にお
けるブレーキ系統図の一例である。

【図１３】本願発明に係わるブレーキアシスト装置にお
ける各部信号波形図である。

【符号の説明】

１ブレーキペダル２ブレーキペダルアーム部５孔７摩擦力検出センサ１０踏力検出センサ３３ＣＰＵ３４ＲＡＭ３７ＲＯＭ３８インターフェイス４０報知手段４１各車輪毎に配設された電磁方向切換弁４２補助ブレーキ装置に配設された電磁方向切換弁４３液圧制御弁４４Ｖ_Ｆ演算手段４５緊急制動判断手段４６ α演算手段４７Ｐ演算手段４８電磁弁制御手段４９ β演算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輌のブレーキペダルに人為的若しくは
機械的に付与された操作力によって前記ブレーキペダル
のアーム部に作用する剪断応力を、前記ブレーキペダル
に作用するブレーキ踏力として検出する任意数の第１の
センサと、車輪とともに回転する回転部と、その回転部に当接させ
られて前記車輪の回転を抑制する非回転部とを含むブレ
ーキ装置付近に装着され、前記回転部と前記非回転部と
の間に作用する摩擦力を検知する任意数の第２のセンサ
と、前記第１のセンサから得られるブレーキ踏力に応じた踏
力情報と、前記第２のセンサから得られる摩擦力に応じ
た摩擦力情報とに基づいて、前記車輪に作用するブレー
キ制動力を調整する制御手段とを備えたことを特徴とす
る、ブレーキアシスト装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記踏力情報と前記摩
擦力情報とに基づいて、前記踏力情報と前記摩擦力情報
との比率を求め、前記比率が予め設定された範囲内を逸
脱した場合に、前記車輪に作用するブレーキ制動力を高
めるように調整する、請求項１に記載のブレーキアシス
ト装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記踏力情報と前記摩
擦力情報とに基づいて、前記ブレーキ装置が故障若しく
は制動限界に至ったか否かを判断し、故障若しくは制動
限界に至れば、前記ブレーキ装置とは別の補助ブレーキ
装置を作動させることにより、前記ブレーキ制動力を高
めるように調整する、請求項１または２に記載のブレー
キアシスト装置。
【請求項４】前記ブレーキ装置が故障若しくは制動限
界に至ったことを報知するための報知手段を有し、前記制御手段は、前記ブレーキ装置が故障若しくは制動
限界に至ったときに前記報知手段を作動させる、請求項
３に記載のブレーキアシスト装置。
【請求項５】車輌のブレーキペダルに人為的若しくは
機械的に付与された操作力によって前記ブレーキペダル
のアーム部に作用する剪断応力を、前記ブレーキペダル
に作用するブレーキ踏力として検出する任意数の第１の
センサと、運転者が前記ブレーキペダルを踏み込むことによって前
記第１のセンサから得られるブレーキ踏力に応じた踏力
情報に基づいて、前記運転者による前記ブレーキ踏力の
現在までの最大値を判別し、その最大値を前記運転者の
最大踏力としてして記憶する最大踏力判別記憶手段と、前記最大踏力判別記憶手段に記憶されている前記最大踏
力と予め決められた基準値とに基づいて、前記車輪に作
用するブレーキ制動力を調整する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする、ブレーキアシスト装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記最大踏力が前記基
準値よりも小さいときに、前記最大踏力と前記基準値と
の差に応じて前記ブレーキ制動力を調整する、請求項５
に記載のブレーキアシスト装置。
【請求項７】前記最大踏力を前記運転者に報知する報
知手段を有する、請求項５または６に記載のブレーキア
シスト装置。
【請求項８】前記第１のセンサは、歪ゲージにより
構成され、かつ、前記ブレーキペダルに存在する応力中
心帯を内包する位置に形成された孔に埋設固着されてい
る、請求項１乃至７の何れかに記載のブレーキアシスト
装置。
【請求項９】前記第１のセンサは、前記ブレーキペダ
ルとマスタシリンダとを連結する連結部材に装着されて
いる、請求項１乃至７の何れかに記載のブレーキアシス
ト装置。
【請求項１０】前記車輌が、電動機によって走行駆動
される電気自動車であり、前記制御手段は、前記電動機を制御することにより前記
ブレーキ制動力を調整する、請求項１乃至９の何れかに
記載のブレーキアシスト装置。