フルブレーキバイワイヤ技術におけるブレーキ操作時の足関節受動抵抗を考慮した設計手法
Brake Operation Characteristic Design Considering Ankle Joint Passive Resistance for Full Brake-by-Wire Systems
- 提供方法
- 本サイト上にてダウンロード・閲覧可
- 形態
- 価格
- 一般価格(税込)：￥1,100 会員価格(税込)：￥880
- 文献番号
- 20266314
- 文献・情報種別
- 学術講演会予稿集（秋）
No.158-26
- 掲載ページ
- 1-2(Total 2 p)
- 発行年月
- 2026年 10月
- 出版社
- (公社)自動車技術会
- 言語
- 日本語
- イベント
- 2026年秋季大会
書誌事項
| 著者 | 1) 横山 智宏, 2) 伊藤 健悟, 3) 加賀 翔大郎, 4) 曽我 雅之, 5) 吉武 宏, 6) 小竹 元基 |
|---|---|
| 著者（英） | 1) Tomohiro Yokoyama, 2) Kengo Ito, 3) Shotaro Kaga, 4) Masayuki Soga, 5) Hiroshi Yoshitake, 6) Motoki Shino |
| 勤務先 | 1) トヨタ自動車, 2) トヨタ自動車, 3) トヨタ自動車, 4) トヨタ自動車, 5) 東京科学大学, 6) 東京科学大学 |
| 勤務先（英） | 1) Toyota Motor, 2) Toyota Motor, 3) Toyota Motor, 4) Toyota Motor, 5) Institute of Science Tokyo, 6) Institute of Science Tokyo |
| 抄録 | 従来の油圧ブレーキシステムでは，制動力を確実に発生させるために必要な液量やマスタシリンダ行程を基準として設計が行われており，ブレーキペダルのストローク量は構造的に規定された値を前提としてきた．そのため，ペダル操作系の設計は油圧成立性を優先する形で最適化され，人間の操作特性に基づいて自由に設計することは困難であった．これに対し，Brake-by-Wire（BbW）技術の適用により，制動力生成とペダル操作が機械的に分離され，液量や機構制約から解放された設計が可能となる．その結果，ブレーキ操作系を人間特性に基づいて設計するための新たな可能性が開かれつつある．BbW技術の適用により，ブレーキペダルの踏力（Force），ストローク（Stroke），車両減速度（G）の関係，いわゆるF-S-G特性は機械的制約から解放され，設計自由度が大きく向上している．これにより，操作フィーリングや運転者負担の低減を意識した多様なブレーキ操作系設計が可能となってきた．例えば，ペダル反力だけでなくストローク量そのものを設計対象とすることが可能となり，従来の油圧制約下では困難であった操作様式の再構成が可能となった．その結果，足関節の自然な回転運動を活用し，踵支持を前提とした操作など，人間の運動特性に適合したブレーキ操作系設計を実現できると考えられる．一方で，F-S-G特性の設計は依然として試乗評価や経験的調整に基づく部分が大きく，人間特性に立脚した体系的な設計指針は十分に整理されていないのが現状である．これまでの研究では，足関節主導のブレーキ操作に着目し，ヒラメ筋を主働筋とする筋力制御領域において，操作量と知覚減速度の関係がWeber–Fechner則により近似可能であることが示されてきた．しかし一方で，実車評価や試乗会における官能評価から，運転者が脱力している状態においても踏力が発生し，ブレーキ操作初期のフィーリングに強く影響することが確認されている．このような操作初期特性は，従来の液量・行程制約を前提とした設計思想の下では明確に理論化されてこなかった．本研究では，脱力状態において発生する踏力の起源を，足関節における関節受動抵抗として再定義し，これを明示的に考慮したF-S-G特性設計手法を提案することを目的とする． |
| 抄録（英） | In conventional hydraulic brake systems, pedal stroke is structurally constrained because the system is designed based on the fluid volume and master cylinder stroke required to reliably generate braking force. As a result, brake pedal characteristics have traditionally been optimized with priority given to hydraulic feasibility, making it difficult to freely design the pedal operation system based on human operation characteristics. In contrast, the application of brake-by-wire (BbW) technology mechanically decouples pedal operation from brake force generation, allowing system design to be freed from fluid-volume and mechanical constraints. This enables new possibilities for designing brake operation systems based on human characteristics. With BbW technology, the relationship between pedal force (Force), pedal stroke (Stroke), and vehicle deceleration (G), namely the F-S-G characteristics, is no longer restricted by mechanical constraints, resulting in a significant increase in design freedom. This has made it possible to design a wide range of brake operation characteristics with an emphasis on pedal feel and reduction of driver workload. For example, not only pedal reaction force but also pedal stroke itself can now be treated as a design variable, enabling the reconstruction of operation styles that were difficult to realize under conventional hydraulic constraints. Consequently, brake operation systems that better match human movement characteristics—such as operation based on heel support utilizing the natural rotational motion of the ankle joint—can be considered feasible. On the other hand, the design of F-S-G characteristics still relies heavily on subjective driving evaluations and empirical tuning, and systematic design guidelines grounded in human characteristics have not yet been sufficiently established. Previous studies have focused on ankle-dominant braking behavior and have shown that, in muscle-driven control regions where the soleus muscle acts as the primary contributor, the relationship between operation input and perceived deceleration can be approximated by the Weber–Fechner law. However, vehicle evaluations and subjective assessments have also confirmed that pedal force is generated even under relaxed conditions and that this force significantly influences the initial brake pedal feel. Such initial operation characteristics have not been clearly theorized under conventional design concepts based on fluid volume and stroke constraints. In this study, the origin of the pedal force generated under relaxed conditions is redefined as joint passive resistance at the ankle joint, and a brake operation characteristic design method that explicitly incorporates this effect into the F-S-G characteristics is proposed. 翻訳 |
