专利名称：行程模拟器以及制动器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生与对制动踏板的操作相应的反作用力的行程模拟器以及使用了 该行程模拟器的制动器控制装置。
背景技术：
以往，在制动器控制装置中，为了产生与对制动踏板的操作相应的反作用力而使 用了行程模拟器(例如参照专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利文献特开2007-203859号公报；专利文献2 日本专利文献特开2006-248473号公报。
发明内容
发明所要解决的问题在现有的行程模拟器中，为了对抗主缸产生的高油压，产生期望的制动踏板的踩 下感觉，需要增大设置在行程模拟器内的弹簧的弹簧常数。为了增大弹簧常数，必须增大弹 簧的线径和尺寸，结果导致了行程模拟器的尺寸变大。本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种小型的行程模拟器以及使 用了该行程模拟器的制动器控制装置。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的一个方式提供一种行程模拟器，该行程模拟器产生 与对制动踏板的操作相应的反作用力并包括壳体；活塞，可自由滑动地设置在壳体内，将 壳体内部间隔成第一容积室和第二容积室；弹性部件，至少设置在第一容积室和第二容积 室中的一个容积室中，随着活塞的滑动而发生弹性变形并由此产生与对制动踏板的操作相 应的反作用力；以及供应口，设置在第一容积室和第二容积室的每一个容积室中，当制动踏 板被操作了时，能够向各容积室内供应工作油压。根据该方式，当制动踏板被踩下了时，工作油压被供应给第一容积室和第二容积 室这两个容积室。因此，弹性部件只要是能够对抗活塞的面对第一容积室的受压面承受的 力与活塞的面对第二容积室的受压面承受的力之差而发生弹性变形的部件即可，因此能够 使用线径和尺寸小的弹性部件，结果能够减小行程模拟器的尺寸。也可以采用以下方式活塞的第一容积室侧的受压面积与第二容积室侧的受压面 积不同。在该情况下，即使第一容积室和第二容积室产生了相同的压力，由于活塞的第一容 积室侧的受压面积与第二容积室侧的受压面积不同，因此能够使活塞滑动，从而能够产生 与对制动踏板的操作相应的反作用力。本发明的其他方式是制动器控制装置。该装置包括轮缸，通过供应工作油压来 向车轮施加制动力；制动踏板，被驾驶者操作；主缸，在所述制动踏板被踩下时送出加压了的工作油；主切断阀，阻断主缸与轮缸的连通；以及行程模拟器，设置在主缸与主切断阀之 间，产生与对制动踏板的操作相应的反作用力。行程模拟器包括壳体；活塞，可自由滑动 地设置在壳体内，将壳体内部间隔成第一容积室和第二容积室；弹性部件，至少设置在第一 容积室和第二容积室中的一个容积室中，随着活塞的滑动而发生弹性变形并由此产生与对 制动踏板的操作相应的反作用力；以及供应口，设置在第一容积室和第二容积室的每一个 容积室中，当制动踏板被操作了时，能够从主缸向各容积室内供应工作油压。根据该方式，当制动踏板被踩下了时，工作油压被从主缸供应给行程模拟器的第 一容积室和第二容积室这两个容积室。因此，行程模拟器的弹性部件只要是能够对抗活塞 的面对第一容积室的受压面承受的力与活塞的面对第二容积室的受压面承受的力之差而 发生弹性变形的部件即可，因此能够使用线径和尺寸小的弹性部件，结果能够实现使用了 小型的行程模拟器的制动器控制装置。发明的效果根据本发明，能够提供小型的行程模拟器、以及使用了该行程模拟器的制动器控 制装置。
图1是表示本发明的实施方式的制动器控制装置的结构的图；图2是用于更详细地说明主缸和行程模拟器的结构的图；图3是用于说明本实施方式的制动器控制装置的动作的图；图4是用于说明与本实施方式的制动器控制装置有关的关系式的图。标号说明10制动器控制装置、14主缸、23模拟器切断阀、M行程模拟器、60主壳体、62第一
主活塞、64第二主活塞、66第一主弹簧、68第二主弹簧、70活塞杆、78第一主油压室、80第 二主油压室、160行程模拟器壳体、162行程模拟器活塞、164第一供应口、165第二供应口、 166行程模拟器弹簧、178第一容积室、180第二容积室
具体实施例方式以下，参照附图来详细地说明用于实施本发明的最优方式。图1是表示本发明的实施方式的制动器控制装置10的结构的图。图1所示的制 动器控制装置10构成车辆用的电子控制式制动系统，并且基于驾驶者对制动踏板12的操 作量来最佳地控制车辆的四个轮子的制动器。制动踏板12与主缸14连接，所述主缸14与驾驶者的踩下操作相应地送出加压了 的工作油。在制动踏板12上设置有用于检测制动踏板12的踩下行程的行程传感器46。主缸14包括第一主油压室78和第二主油压室80这两个油压室。在主缸14的上 部连接有用于储存工作油的储存罐26。主缸14的第一主油压室78和第二主油压室80在 制动踏板12被解除了踩踏时与储存罐沈连通。主缸14的第一主油压室78经由第一输出口 1 连接有右前轮用的制动器油压控 制管18。制动器油压控制管18与向右前轮施加制动力的右前轮用的轮缸20FR连接。另 外，主缸14的第二主油压室80经由第二输出口 14b连接有左前轮用的制动器油压控制管16，制动器油压控制管16与向左前轮施加制动力的左前轮用的轮缸20FL连接。在右前轮用的制动器油压控制管18的中途设置有右主切断阀22FR，在左前轮用 的制动器油压控制管16的中途设置有左主切断阀22FL。这些右主切断阀22FR和左主切断 阀22FL均是在非通电时处于开状态、在通电时切换为闭状态的常开型电磁阀。另外，在右前轮用的制动器油压控制管18的中途设置有检测右前轮侧的主缸压 的右主压力传感器48FR，在左前轮用的制动器油压控制管16的中途设置有计测左前轮侧 的主缸压的左主压力传感器48FL。在制动器控制装置10中，当制动踏板12被驾驶者踩下了时，通过行程传感器46 检测出制动踏板12的踩下操作量，但是也可以根据由所述右主压力传感器48FR和所述左 主压力传感器48FL检测出的主缸压来求出制动踏板12的踩下操作力(踏力)。这样，在 假设行程传感器46发生了故障的情况下，从失效保护的观点出发优选通过两个压力传感 器48FR和48FL来监视主缸压。另外，以下酌情将右主压力传感器48FR和左主压力传感器 48FL统称为主缸压传感器48。行程模拟器M产生与驾驶者对制动踏板12的操作相应的反作用力。行程模拟器 24包括第一容积室178和第二容积室180这两个容积室。行程模拟器M的第一容积室178在比左主切断阀22FL靠上游的一侧与左前轮用 的制动器油压控制管16连接。即，行程模拟器M的第一容积室178经由第二输出口 14b 与主缸14的第二主油压室80连接。另外，行程模拟器M的第二容积室180在比右主切断 阀22FR靠上游的一侧与右前轮用的制动器油压控制管18连接。即，行程模拟器M的第二 容积室180经由第一输出口 1 与主缸14的第一主油压室78连接。在连接主缸14的第二主油压室80和行程模拟器M的第一容积室178的流路的 中途设置有模拟器切断阀23。模拟器切断阀23是在通常时通过通电开阀、在异常时等非通 电时闭阀的常闭型电磁开闭阀。另一方面，在储存罐沈上连接有油压供排管观的一端，在该油压供排管观的另 一端连接有被马达32驱动的油泵34的吸入口。油泵34的喷出口与高压管30连接，在该 高压管30上连接有储能器50和安全阀53。在本实施方式中，作为油泵34而采用了往复 移动泵，该往复移动泵包括通过马达32而分别往复移动的两个以上的活塞(未图示)。另 外，作为储能器50，采用了将工作油的压力能量变换为氮等封入气体的压力能量而储存的装置。储能器50储存通过油泵34例如升压到14 22MPa左右的工作油。另外，安全 阀53的阀出口与油压供排管观连接，一旦储能器50中的工作油的压力异常地升高至例如 25Mpa左右，则安全阀53开阀，高压的工作油返回到油压供排管观。另外，在高压管30上 设置有储能器压力传感器51，该储能器压力传感器51检测储能器50的出口压力、即储能器 50中的工作油的压力。这些马达32、油泵34、以及储能器50等作为能够根据对制动踏板 12的操作而独立地送出通过动力的供应而被加压了的工作油的动力油压源而发挥功能。并且，高压管30经由增压阀40FR、40FL、40RR、40RL与右前轮用的轮缸20FR、左前 轮用的轮缸20FL、右后轮用的轮缸20RR、以及左后轮用的轮缸20RL连接。以下，酌情将轮 缸20FR 20RL统称为“轮缸20”，酌情将增压阀40FR 40RL统称为“增压阀40”。增压 阀40均是在非通电时处于关闭状态并根据需要被用于轮缸20的增压的常闭型的电磁流量控制阀(线性阀)。另外，对于未图示的车辆的各车轮设置有盘式制动单元，各盘式制动单 元通过轮缸20的作用将制动块推压在制动盘上，由此产生制动力。另外，右前轮用的轮缸20FR和左前轮用的轮缸20FL分别经由减压阀42FR或42FL 与油压供排管观连接。减压阀42FR和42FL是根据需要被用于轮缸20FR、20FL的减压的 常闭型的电磁流量控制阀(线性阀)。另一方面，右后轮用的轮缸20RR和左后轮用的轮缸 20RL经由减压阀42RR或42RL与油压供排管28连接，所述减压阀42RR、42RL是常开型的电 磁流量控制阀。以下，酌情将减压阀42FR 42RL统称为“减压阀42”。在右前轮用、左前轮用、右后轮用、以及左后轮用的轮缸20FR 20RL附近设置 有轮缸压力传感器44FR、44FL、44RR、以及44RL，该轮缸压力传感器44FR、44FL、44RR、以及 44RL分别检测作用在对应的轮缸20上的工作油的压力、即轮缸压力。以下，酌情将轮缸压 力传感器44FR 44RL统称为“轮缸压力传感器44”。上述右主切断阀22FR和左主切断阀22FL、增压阀40FR 40RL、减压阀42FR 42RL、油泵34、以及储能器50等构成制动器控制装置10的油压执行器100。并且，该油压 执行器100被电子控制单元(以下称为“ECU”)200控制。E⑶200作为控制轮缸20FR 20RL中的轮缸压力的控制单元而发挥功能。E⑶200 包括执行各种计算处理的CPU、存储各种控制程序的ROM、被用作用于存储数据和执行程 序的工作区的RAM、在发动机停止时也能够保持存储内容的备份RAM等非易失性存储器、 输入输出接口、用于将从各种传感器等输入的模拟信号变换为数字信号并获取的A/D变换 器、以及计时用的计时器等。包括上述右主切断阀22FR、左主切断阀22FL、模拟器切断阀23、增压阀40FR 40RL、减压阀42FR 42RL等油压执行器100的各种执行器类部件与E⑶200电连接。另外，输出控制用信号的各种传感器、开关类部件与E⑶200电连接。S卩，从轮缸压 力传感器44FR 44RL向ECU200输入表示轮缸20FR 20RL中的轮缸压力的信号。另外，从行程传感器46向ECU200输入表示制动踏板12的踏板行程的信号，从右 主压力传感器48FR和左主压力传感器48FL向E⑶200输入表示主缸压力的信号，从储能器 压力传感器51向E⑶200输入表示储能器压力的信号。另外，虽然未进行图示，但是从针对各车轮设置的车轮速度传感器向ECU200输入 表示各车轮的车轮速度的信号，从横摆率传感器向ECU200输入表示横摆率的信号，从转向 角传感器向ECU200输入表示方向盘的转向角的信号。在这样构成的制动器控制装置10中，一旦驾驶者踩下了制动踏板12，则通过 ECU200根据表示制动踏板12的踩下量的踏板行程和主缸压力来计算出车辆的目标减速 度，根据计算出的目标减速度来求出作为各车轮的轮缸压力的目标值的目标油压。然后，通 过E⑶200控制增压阀40和减压阀42的开度，控制各车轮的轮缸压力以使其成为目标油压。另一方面，此时右主切断阀22FR和左主切断阀22FL为闭状态，模拟器切断阀23 为开状态。因此，通过驾驶者踩下制动踏板12而被从主缸14送出了的工作油通过模拟器 切断阀23流入到行程模拟器M。由此，能够产生与制动踏板12的踏力相应的反作用力。另外，当储能器压力小于预先被设定了的控制范围的下限值时，通过ECU200来驱 动油泵34，使储能器压力升高，如果储能器压力进入到其控制范围内，则停止对油泵34的驱动。图2是用于更详细地说明主缸14和行程模拟器M的结构的图。主缸14包括主 壳体60、第一主活塞62、以及第二主活塞64。主缸14在主壳体60内可自由滑动地容纳有第一主活塞62。并且，在主壳体60 内，在第一主活塞62的前方可自由滑动地容纳有第二主活塞64。这样，通过两个活塞被插 入到主壳体60内，在第一主活塞62与第二主活塞64之间形成了第一主油压室78，在第二 主活塞64与主壳体60的底部之间形成了第二主油压室80。另外，在本说明书中，“前方” 是指当制动踏板12被踩下了时第一主活塞62移动的方向，“后方”是指制动踏板12的踩下 被解除并返回到预定的初始位置时第一主活塞62移动的方向。在第一主活塞62的后方的端部设置有连结第一主活塞62和制动踏板12的活塞 杆70。另外，在第一主活塞62与第二主活塞64之间以预定的安装载荷设置有第一主弹簧 66，在第二主活塞64与主壳体60的底部之间以预定的安装载荷设置有第二主弹簧68。主缸14的第一输出口 1 与第一主油压室78连通，右前轮用的制动器油压控制 管18与第一输出口 Ha连接。另外，主缸14的第二输出口 14b与第二主油压室80连通， 左前轮用的制动器油压控制管16与第二输出口 14b连接。行程模拟器M包括行程模拟器壳体160、行程模拟器活塞162、以及行程模拟器弹 簧 166。行程模拟器活塞162可自由滑动地容纳在行程模拟器壳体160内。该行程模拟器 活塞162将行程模拟器壳体160的内部间隔成第一容积室178和第二容积室180。在第二 容积室180内设置有行程模拟器弹簧166以对行程模拟器活塞162向第一容积室178侧施 力。换言之，行程模拟器弹簧166被设置成对行程模拟器活塞162向第一容积室178的容 积减小的方向施力。该行程模拟器弹簧166伴随着行程模拟器活塞162的滑动而发生弹性 变形，由此产生与对制动踏板12的操作相应的反作用力。在行程模拟器活塞162中，面对第一容积室178的第一容积室侧受压面16 的面 积与面对第二容积室180的第二容积室侧受压面162b的面积不同。在本实施方式中，如图 2所示，第一容积室侧受压面16 的面积被形成为比第二容积室侧受压面162b的面积大。在行程模拟器M的第一容积室178和第二容积室180中分别设置有用于将工作 油压供应到各容积室内部的第一供应口 164和第二供应口 165。第一容积室178的第一供应口 164在左主切断阀的上游与制动器油压控制管16 连接。即，行程模拟器M的第一容积室178经由第一供应口 164与主缸14的第二主油压 室80连接。另外，在图2中，省略了设置在制动器油压控制管18与行程模拟器M之间的 模拟器切断阀的图示。另外，第二容积室180的第二供应口 165在右主切断阀的上游与制动器油压控制 管18连接。即，行程模拟器M的第二容积室180经由第二供应口 165与主缸14的第一主 油压室78连接。图3是用于说明本实施方式的制动器控制装置的动作的图。一旦驾驶者踩下了制 动踏板12，则如上所述右主切断阀和左主切断阀成为闭状态，模拟器切断阀成为开状态。因 此，通过驾驶者对制动踏板12的踩下而被从主缸14的第二主油压室80送出的工作油压从 第一供应口 164被供应给行程模拟器M的第一容积室178。
第一容积室178的容积由于工作油压的供应而扩大，行程模拟器活塞162以使第 二容积室180的容积减小的方式移动。由此，行程模拟器弹簧166发生弹性变形，与此相应 的反作用力被施加给制动踏板12。另外，在本实施方式中，行程模拟器对的第二容积室180与主缸14的第一主油压 室78连接，由此当制动踏板12被踩下了时，工作油压也被供应给第二容积室180。供应给 该第二容积室180的工作油压产生将行程模拟器活塞162向第一容积室178侧推压的力。这里，在本实施方式中，如上所述第一容积室侧受压面16 的面积被形成为比第 二容积室侧受压面162b的面积大。因此，即使是在主缸14的第一主油压室78和第二主油 压室80中产生了相同油压的情况下，也能够在第一容积室侧受压面16 从工作油接受的 力与第二容积室侧受压面162b从工作油接受的力之间形成差值，从而能够获得由于行程 模拟器弹簧166的弹性变形而引起的反作用力。在现有的行程模拟器中，第一容积室178与主缸14的第二主油压室80连接，第二 容积室180与储存罐等连接。在该情况下，当制动踏板12被踩下了时，为了对抗赋予第一 容积室178的高的主缸压力、获得期望的踩下感觉，需要将行程模拟器弹簧166的弹簧常数 设定得较大。为了增大弹簧常数，必须增大弹簧的线径和尺寸，结果导致了行程模拟器的尺 寸变大。与此相对，在本实施方式的制动器控制装置10中，通过将行程模拟器M的第二容 积室180与主缸14的第一主油压室78连接，当制动踏板12被踩下了时，工作油压也被供 应给第二容积室180，产生将行程模拟器活塞162向第一容积室178侧推压的力。该力也可 以认为是辅助了行程模拟器弹簧166的施加力。因此，行程模拟器弹簧166只要是能够对 抗第一容积室侧受压面16 从工作油接受的力与第二容积室侧受压面162b从工作油接受 的力之差而发生弹性变形的部件即可，因此能够使用线径和尺寸小的行程模拟器弹簧166， 结果能够减小行程模拟器M的尺寸。图4是用于说明与本实施方式的制动器控制装置10有关的关系式的图。这里，将 活塞杆70的行程量表示成strk_rod、将被输入到活塞杆70的力表示成F_rod。另外，在主 缸14中，将第一主弹簧66的弹簧常数表示成k_mcl，将第二主弹簧68的弹簧常数表示成k_ mc2，将第一主油压室78的截面积表示成sajiicl，将第二主油压室80的截面积表示成sa_ mc2，将第一主油压室78的油压表示成p_mcl，将第二主油压室80的油压表示成p_mc2。另 外，在行程模拟器M中，将行程模拟器弹簧166的弹簧常数表示成k SS，将第一容积室侧受 压面16 的面积表示成sa_ssl，将第二容积室侧受压面162b的面积表示成sa_ss2，将行 程模拟器活塞162的行程量表示成strk_ss。在图4所示的主缸14和行程模拟器M中，有以下的(1) (6)的关系式成立。(1)行程模拟器活塞162中的力的平衡式sa—sslXp—mc2 = sa—ss2Xp—mcl+k—ssX strk—ss(2)第一主活塞62中的力的平衡式k—mcl X strk—mcl+p—mcl X sa—mcl = F—rod(3)第二主活塞64中的力的平衡式k_mc2Xstrk_mc2+p_mc2Xsa_mc2 = p_mclXsa_mc2+k_mclXstrk_mcl(4)第一主油压室78中的工作油量的平衡式
strk_mcl X sa_mcl = -strk—ss X sa—ss2strk—mcl = -strk—ss X sa—ss2/sa—mcl(5)第二主油压室80中的工作油量的平衡式strk_mc2 X sa_mc2 = strk—ss X sa—sslstrk—mc2 = strk—ss X sa—ssl/sa—mc2(6)行程量的关系式strk_rod = strk_mcl+strk_mc2(1)式中的右边第一项Sa_SS2Xp_mcl是在现有的行程模拟器中不存在的项。即， 现有的行程模拟器中的行程模拟器活塞的力的平衡式为下述的(7)式那样。(7) sa_sslXp_mc2 = k_ssXstrk_ss由于行程模拟器活塞162的行程量strk_ss有界限，因此一旦第二主油压室80的 油压p_mc2变大了，则必须增大行程模拟器弹簧166的弹簧常数k_ss以满足(7)式。下述的⑶式是将(1)式的右边第一项移到了左边的式子。(8) sa_ssl Xp_mc2_sa_ss2Xp_mcl = k_ss X strk_ss在本实施方式中，通过构成为从第一主油压室78向第二容积室180供应工作油 压，产生使将行程模拟器活塞162向第二容积室180侧推压的力(sa_ssixp_mc2)减小的 力(sa_SS2Xp_mcl)。由于产生了该力，因此能够减小行程模拟器弹簧166的弹簧常数k_ ss。即，能够使用小型的行程模拟器弹簧166。另外，如果对(1) (6)进行变形，则可以导出以下的(9)式。(9) F—rod = strk—rod/ (sa—ssl/sa—mc2_sa—ss2/sa—mcl) X {k—mcl X sa—ss2/sa— mcl+(k—mclXsa—ss2/sa—mcl_k—mc2 Xsa—ssl/sa—mc2+k—ss/sa—sslXsa—mc2)/ (sa—ss2/ sa—sslXsa—mc2_sa—mc2) Xsa—mcl}如该(9)式所示，可以通过其他的设计参数(k_mcl、k_mc2等)来表现活塞杆70 的行程量strk_r0d与输入到活塞杆70的力F_rod的关系，因此能够实现本实施方式的制 动器控制装置10。以上，基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员能够理解到这些实施方式仅 为例示，各构成要素和各处理程序的组合可以有各种变形例，并且这些变形例也处于本发 明的范围中。在上述实施方式中说明了单一的行程模拟器弹簧166，但是为了改善驾驶者对制 动操作的感受，也可以使用具有多级的弹簧特性的弹簧或者具有非线性的弹簧特性的弹簧。另外，在上述实施方式中构成为将第二主油压室80与第一容积室178连接并将第 一主油压室78与第二容积室180连接，但是也可以构成为将第一主油压室78与第一容积 室178连接并将第二主油压室80与第二容积室180连接。产业上的可利用性本发明可以利用在包括行程模拟器的车辆中。
权利要求
1.一种行程模拟器，产生与对制动踏板的操作相应的反作用力，所述行程模拟器的特 征在于，包括壳体；活塞，可自由滑动地设置在所述壳体内，将所述壳体内部间隔成第一容积室和第二容 积室；弹性部件，至少设置在所述第一容积室和所述第二容积室中的一个容积室中，随着所 述活塞的滑动而发生弹性变形并由此产生与对所述制动踏板的操作相应的反作用力；以及 供应口，设置在所述第一容积室和所述第二容积室的每一个容积室中，当所述制动踏 板被操作了时，能够向各容积室内供应工作油压。
2.如权利要求1所述的行程模拟器，其特征在于，所述活塞的所述第一容积室侧的受压面积与所述第二容积室侧的受压面积不同。
3.一种制动器控制装置，其特征在于，包括 轮缸，通过供应工作油压来向车轮施加制动力； 制动踏板，被驾驶者操作；主缸，在所述制动踏板被踩下时送出加压了的工作油； 主切断阀，阻断所述主缸与所述轮缸的连通；以及行程模拟器，设置在所述主缸与所述主切断阀之间，产生与对所述制动踏板的操作相 应的反作用力；所述行程模拟器包括 壳体；活塞，可自由滑动地设置在所述壳体内，将所述壳体内部间隔成第一容积室和第二容 积室；弹性部件，至少设置在所述第一容积室和所述第二容积室中的一个容积室中，随着所 述活塞的滑动而发生弹性变形并由此产生与对所述制动踏板的操作相应的反作用力；以及 供应口，设置在所述第一容积室和所述第二容积室的每一个容积室中，当所述制动踏 板被操作了时，能够从所述主缸向各容积室内供应工作油压。
全文摘要
行程模拟器24产生与对制动踏板12的操作相应的反作用力。行程模拟器24包括行程模拟器壳160；行程模拟器活塞162，可自由滑动地设置在行程模拟器壳160内，将行程模拟器壳160内部间隔成第一容积室178和第二容积室180；弹性部件166，设置在第二容积室180中，通过随着行程模拟器活塞162的滑动发生弹性变形而产生与对制动踏板12的操作相应的反作用力；以及第一供应口164和第二供应口165，分别设置在第一容积室178和第二容积室180中，当制动踏板12被操作了时，能够向各容积室内供应工作油压。
文档编号B60T8/17GK102066167SQ200980100928
公开日2011年5月18日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者辻隆弘 申请人:丰田自动车株式会社