JP4494029B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体の制動に用いられるブレーキ装置に関するものである。

従来、車両に用いられるブレーキ装置では、制動指示信号により制御回路がアクチュエータによって推力機構を駆動してブレーキパッドを移動させて、ブレーキパッドをロータに押し付けて制動力を発生させている。
この制動力を精度よく制御を行うために、推力機構の発生推力を検出してフィードバック制御を行い、制動指示信号の目標推力値に対する推力フィードバック値の偏差により、アクチュエータへの駆動量（供給電流）を決定する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、上述の推力フィードバックを行うにあたって、推力センサの温度ドリフトを考慮し、この温度ドリフトの影響を排除するために、推力センサのゼロ点を補正する技術が提案されている。
特開２００３−１９４１１５号公報

しかしながら、上述した従来の技術においては、推力センサに温度ドリフトが生じた際のドリフト量の検出は可能であるが、推力フィードバックを行う際には、制御の精度を上げる等のためＡ−Ｄ変換器を用いている。このため、推力センサの出力がＡ−Ｄ変換器の変換範囲を上回った場合には、出力が一定値となってしまう。このような場合には、実際に発生している発生推力が目標推力に達している場合でも、検出される出力は一定値になってしまうため、制御回路はさらに大きな推力を発生させるように制御をしてしまい、アクチュエータに負担をかけてしまうことになる。その結果、アクチュエータの寿命が短くなり、ブレーキ装置全体の寿命が低下してしまうという問題がある。

従って本発明は、アクチュエータへの負担を低減することができ、長寿命化を果たし得るブレーキ装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、前記制御手段は、前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値が前記Ａ−Ｄ変換器の変換範囲の上限値に達したときに、前記アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする。

この発明によれば、Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値がＡ−Ｄ変換器の変換範囲の上限値に達したときに、前記制御手段により前記アクチュエータの駆動を制限するので、前記推力検出手段の検出値が前記制動指示信号に応じた制動力よりも低い値になっていたとしても、アクチュエータの駆動量が増大するように制御されることがなくなる。従って、一定の制動力を確保しつつアクチュエータへの負担を低減することができ、ブレーキ装置全体の長寿命化を果たすことが可能になる。

請求項２に係る発明は、アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、前記制御手段は、前記ドリフト量検出手段により検出されるドリフト量が所定量よりも大きいときに、前記アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする。

この発明によれば、前記ドリフト量検出手段により検出されるドリフト量が所定量よりも大きいときに、前記アクチュエータの駆動量を制限するので、前記推力検出手段の検出値が前記制動指示信号に応じた制動力よりも低い値になっていたとしても、アクチュエータの駆動量が増大するように制御されることがなくなる。従って、一定の制動力を確保しつつアクチュエータへの負担を低減することができ、ブレーキ装置全体の長寿命化を果たすことが可能になる。

請求項３に係る発明は、アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、前記アクチュエータは電動モータであって、該電動モータの回転位置を検出する位置検出器を有し、前記制御手段は、前記目標推力値に対する目標回転位置データを割り出し、該目標回転位置データと前記位置検出器による回転位置とから位置フィードバック制御手段を有し、Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値が前記Ａ−Ｄ変換器の変換範囲の上限値に達したときには、前記位置フィードバック制御手段により前記電動モータの駆動を制御することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、前記アクチュエータは電動モータであって、該電動モータの回転位置を検出する位置検出器を有し、前記制御手段は、前記目標推力値に対する目標回転位置データを割り出し、該目標回転位置データと前記位置検出器による回転位置とから位置フィードバック制御手段を有し、前記ドリフト量検出手段により検出されるドリフト量が所定量よりも大きいときには、前記位置フィードバック制御手段により前記電動モータの駆動を制御することを特徴とする。

本発明によれば、一定の制動力を確保しつつアクチュエータへの負担を低減することができ、ブレーキ装置全体の長寿命化を果たすことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態におけるブレーキ装置について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の一実施形態のブレーキ装置を図面を参照しつつ以下に説明する。
図１に示すように、本実施形態のブレーキ装置は電動キャリパ１を有する電動ディスクブレーキ装置である。このブレーキ装置は、電動キャリパ１と、車両の車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ１１と、ディスクロータ１１の軸線方向における両側に配置されるとともにディスクロータ１１に接触する一対のブレーキパッド１２、１２と、車両の非回転の取付部１３に固定されるとともに一対のブレーキパッド１２、１２をディスクロータ１１の軸線方向に移動可能に支持し、これら一対のブレーキパッド１２、１２を介して入力される制動トルクを受けるキャリア１４とを有している。電動キャリパ１は、キャリア１４にディスクロータ１１の軸線方向に移動可能に支持されるとともに、内蔵された電動モータ（アクチュエータ）１５を駆動することによりブレーキパッド１２、１２を両側から挟持してディスクロータ１１に接触させて車両に制動力を発生するようになっている。

また、本実施の形態のブレーキ装置は、ブレーキペダル１９の操作量を検出するペダル操作量検出センサ２０と、このペダル操作量検出センサ２０の検出結果等に基づいて電動キャリパ１６の電動モータ１５を制御するコントローラ２２とを有している。

ディスクロータ１１は、中央に有底円筒状の取付部２５を有し、この取付部２５の底部に対し、反対側から半径方向外側にフランジ状に延出するディスク部２６を有するいわゆるハット型のもので、取付部２５において車輪に固定され、ディスク部２６においてブレーキパッド１２に接触する。

ブレーキパッド１２は、ディスクロータ１１に接触するライニング２８と、このライニング２８を一側に保持するとともに逆側が電動キャリパ１で押圧される裏金２９とを有している。ブレーキパッド１２は、ライニング２８をディスクロータ１１に対向させた状態で裏金２９においてキャリア１４に支持される。

電動キャリパ１は、ディスクロータ１１の一側に配置されるキャリパ本体３１と、このキャリパ本体３１に一体的に固定されるとともにディスクロータ１１を跨いで延ばされたスライドピン（図示せず）によってディスクロータ１１の軸方向に沿って摺動可能に案内される。ここで、ディスクロータ１１とキャリパ本体３１との間およびディスクロータ１１と爪部３２との先端部との間に、それぞれブレーキパッド１２が設けられる。

キャリパ本体３１には、電動モータ１５と、電動モータ１５の回転位置を検出する位置検出器３５と、電動モータ１５の回転を直線運動に変換する直線運動変換機構３６と、この直線運動変換機構３６に連結され電動モータ１５の回転でディスクロータ１１の軸線方向に直線的に往復運動するピストン３７とが設けられている。ここで、直線運動変換機構３６として、具体的にはボールアンドランプ機構、ボールねじ機構、ローラねじ機構等を適宜選択する。また、上記ピストン３７の内部には、ピストン３７の推力を検出する推力センサ３８が内蔵されている。

この電動キャリパ１は、電動モータ１５の正回転でピストン３７をディスクロータ１１に近接する方向に前進させることにより、ピストン３７と爪部３２とで両ブレーキパッド１２を両側から挟持しディスクロータ１１のディスク部２６に接触させて制動力を発生させる。このときの制動力をピストン３７の推力として推力センサ３７により検出するようになっている。一方、電動モータ１５の逆回転でピストン３７をディスクロータ１１から離間する方向に後退させることで、両ブレーキパッド１２の挟持を解除しディスクロータ１１への接触を解除させる。

コントローラ２２には、ペダル操作量検出センサ２０に加えて、電動モータ１５、位置検出器３５、及び推力センサ３８が接続されている。コントローラ２２はペダル操作量検出センサ２０の検出結果等に基づいて必要な制動力を得るための電動ブレーキのピストン３７の目標推力値を割り出す一方、この目標推力値と推力センサ３８の検出値との偏差によって電動モータ１５を制御する制動力発生制御を行う。

図６は図１のブレーキ装置における電動キャリパ１及びコントローラ２２のハードブロック図である。同図には、キャリパ１が備えるモータ１５に電流を供給する回路でコントローラ２２内に設けられるドライバ８０と、該ドライバ８０に接続されたキャリパ１側の回路とを示している。

そして、図６において、符号７０は目標推力に対するマップを、符号７１は積分処理を行う積分器を、符号７２は予め設定された積分係数Ｋｆｉによって処理を行う増幅器を、符号７３は予め設定された係数Ｋｆｐによって処理を行う増幅器をそれぞれ示している。また、符号８６は位置フィードバックを行うためのマップを、符号８７はフィードバック制御の対象として推力フィードバックを用いるか位置フィードバックを用いるかを切り換える切換スイッチをそれぞれ示している。

そして、目標推力に対し、予め設定されたマップ７０からこの目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出す。このデータに対し、位置検出器３５で検出された現在のモータ回転位置データまたは推力センサ３８で検出された値に基づいた推力データを、位置フィードバックまたは推力フィードバックとして減算する。このデータに、一方でこのデータを積分器７１において積分処理を行いさらに増幅器７２において積分係数Ｋｐｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器７３において係数Ｋｆｐを乗算処理する。そして、この値をモータ１５に出力して、この値に基づいた推力をモータ１５により発生させる。

このときのモータ１５の回転位置および発生推力が、位置検出器３５や推力センサ３８により測定される。位置検出器３５での位置検出値は、マップ８６を介して位置フィードバックされる。また、推力センサ３８で検出された推力値はＡ−Ｄ変換器８４によりＡ／Ｄ変換される。一方、位置検出器３５や推力センサ３８で検出されたそれぞれの検出値はセンサドリフト量検出回路８５に入力され、それぞれの値が図３のグラフ図によりドリフト量を検出するように補正され、この補正値（ドリフト量）を上述のＡ／Ｄ変換した値から減算して、推力フィードバックが行われる。

そして、位置フィードバックされた値と推力フィードバックされた値とは、それぞれ切換回路８７に入力される。切換回路８７は、推力フィードバックの値が０か否かを判定して、０の場合には位置フィードバックの値を、０以外の場合には推力フィードバックの値を選択する。

そして、本実施の形態において、コントローラ２２は、上記した制動力発生制御に加えて、推力センサ３８のドリフト量の検出と、そのドリフト検出量に応じて発生推力に制限処理を行う。制動力発生制御と並行して行われるこの発生推力制限処理について、図２のフローチャートに従って説明する。

図２は図１のブレーキ装置におけるストローク制限の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で、推力センサ３８のドリフト量の検出を行う（後述する図３の説明参照）。そして、ステップＳ２で、ドリフト量が所定の上限値以上かどうかを判定し、判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ３に進み、判定結果がＮＯの場合には本フローチャートの処理を一旦終了する。ステップＳ３では、ドリフト量に基づいて発生推力の制限を行う（後述する図４の説明参照）。
以下、より詳細に説明する。

［推力センサの出力］
推力センサ３８は図４に示すように、ピストン３７がブレーキパッド１２を介してディスクロータ１１を押圧したときに発生するピストン３７の推力に応じて推力値を出力する。
温度ドリフトが発生していない通常状態では、推力センサ３８はラインＡのように出力を検出する。しかしながら、推力センサ３８に温度ドリフトが発生すると、その出力ラインは変動する。すなわち、温度ドリフトが上側に発生した場合には、出力ラインはラインＢ、ラインＣ…のように変動する。温度ドリフトが下側に発生した場合には、出力ラインはラインＤ、ラインＥ…のように変動する。このとき、推力センサ３８の出力値はＡ−Ｄ変換器８４に入力され、Ａ−Ｄ変換器８４からはＶｍａｘ以上の出力値は出力されないようになっている。推力センサ３８からＶｍａｘ以上の出力値が出力された場合には、後述するドリフト量による推力制限を行う。

［推力センサのドリフト量検出］
推力センサ３８のドリフト量の検出について図３を用いて説明する。図３はピストン位置と推力との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、ピストン１４を移動させても推力が変化しなくなる点Ｐ０時の推力が基準Ｐｃからのドリフト量と検出することができる。

［ドリフト量に応じた推力制限］
ドリフト量に応じた推力制限について図３及び図４を用いて説明する。図４に示すように、コントローラ２２に取り込める推力センサ３８の出力の範囲はＶｍｉｎからＶｍａｘのとき、推力センサ３８のドリフト量が上限値と下限値の範囲内であるならば、コントローラ２２は正しい推力を検出することができる。
そして、同図に示すように、推力センサ出力の上限値Ｖｍａｘは、推力センサ３８において許容できる温度ドリフトの範囲（ラインＢ〜ラインＣ）での測定可能な推力（この場合はＦｍａｘ）に対応して設定されている。しかしながら、推力センサ３８のドリフト量がこの範囲を超えてしまう場合（例えば、ラインＣ）が起こりうる。この場合には、図５に示すように、推力センサ３８の出力が上限値Ｆｍａｘ以下の範囲に出力範囲を限定することで、上限値Ｆｍａｘに対応する推力（この場合はＦ１）までは正常な場合と同様に検出することができ、それ以降については、マップ７０が変更されて、Ｆｍａｘ以下の推力（この場合はＦ１）を目標推力として推力制限が行われる。
なお、上述の実施の形態では、ドリフト量に応じて推力制限を行う場合について説明したが、これに限らず、推力センサ３８の上限値に達したとき推力制限を行うようにしてもよい。
また、上述したステップＳ３の制限された発生推力に目標推力を制限すると、ピストン３７のアクチュエータへの負担を確実に低減できる点で好ましい。また、さらに好ましくは、一の車輪に設けられたアクチュエータへの推力制限を行ったときに、温度ドリフトの発生していない他の車輪のアクチュエータに対する目標推力を増大させるようにしてもよい。この場合には、車両全体に対する制動力を確保することができる。また、ドリフト量に応じて推力制限を設けずに、推力センサ３８が正常に検出できない領域（Ｖｍａｘ以上）は位置フィードバックを用いて制御してもよい。

本発明の実施の形態における電動式のブレーキ装置を示す断面図である。 図１のブレーキ装置におけるストローク制限の動作を示すフローチャートである。 ピストンの位置と推力との関係を示すグラフ図である。 実際の推力と推力センサで検出される出力との関係を示すグラフ図である。 ドリフト量と推力制限との関係を示すグラフ図である。 図１のブレーキ装置における電動キャリパ１及びコントローラ２２のハードブロック図である。

符号の説明

１…電動キャリパ
１１…ディスクロータ
１２…ブレーキパッド
１４…ピストン
１５…モータ
１９…ペダル
２０…ペダルセンサ
２２…コントローラ
３６…回転−直動変換機構
３７…ピストン
３８…推力センサ

Claims (4)

1. アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、
   該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、
   該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、
   前記制御手段は、前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値が前記Ａ−Ｄ変換器の変換範囲の上限値に達したときに、前記アクチュエータの駆動を制限することを特徴とするブレーキ装置。
2. アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、
   該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、
   該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、
   前記制御手段は、前記ドリフト量検出手段により検出されるドリフト量が所定量よりも大きいときに、前記アクチュエータの駆動を制限することを特徴とするブレーキ装置。
3. アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、
   該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、
   該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、
   前記アクチュエータは電動モータであって、該電動モータの回転位置を検出する位置検出器を有し、前記制御手段は、前記目標推力値に対する目標回転位置データを割り出し、該目標回転位置データと前記位置検出器による回転位置とから位置フィードバック制御手段を有し、Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値が前記Ａ−Ｄ変換器の変換範囲の上限値に達したときには、前記位置フィードバック制御手段により前記電動モータの駆動を制御することを特徴とするブレーキ装置。
4. アクチュエータにより駆動されディスクロータにブレーキパッドを押圧する推力機構を有するキャリパと、
   該推力機構が発生する推力を検出する推力検出手段と、
   該推力検出手段が検出する推力値をＡ−Ｄ変換して検出値を出力するＡ−Ｄ変換器と、前記推力検出手段のドリフト量を検出するドリフト量検出手段を有し、制動指示信号に応じた制動力を発生させるべく、前記制動指示信号から目標推力値を割り出し、該目標推力値と前記Ａ−Ｄ変換器から出力される出力値を前記ドリフト量検出手段で検出したドリフト量により修正した値との偏差に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とからなるブレーキ装置において、
   前記アクチュエータは電動モータであって、該電動モータの回転位置を検出する位置検出器を有し、前記制御手段は、前記目標推力値に対する目標回転位置データを割り出し、該目標回転位置データと前記位置検出器による回転位置とから位置フィードバック制御手段を有し、前記ドリフト量検出手段により検出されるドリフト量が所定量よりも大きいときには、前記位置フィードバック制御手段により前記電動モータの駆動を制御することを特徴とするブレーキ装置。

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