JP5234266B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、駐車ブレーキ機構を備えた車両用のディスクブレーキ装置に関するものである。

従来、自動車等の車両に搭載される液圧式のディスクブレーキにおいては、例えば特許文献１に記載されているように、電動モータによって駐車ブレーキを作動させるようにしたものが知られている。この特許文献１に記載されたものでは、駐車ブレーキの作動状態を不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶しておくことにより、車両のイグニッションスイッチをオフにした後、再度オンにした場合に、確実に駐車ブレーキの制御を継続できるようにしている。
特開２００７−２１６８９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているように駐車ブレーキの作動状態を不揮発性メモリに記憶するようにしたものでは、次のような問題がある。電気的なショック等の何らかの原因によって万一、不揮発性メモリの記憶データが消失した場合、正常の駐車ブレーキ制御を行うことができなくなる。また、特定の状況下、例えば、駐車ブレーキを作動させた後、車両の整備のためにイグニッションスイッチをオフにした状態で手動によって駐車ブレーキを解除した場合、イグニッションスイッチをオンにすると、不揮発性メモリには、駐車ブレーキ作動状態が記憶されているにもかかわらず、実際には駐車ブレーキか解除されているという状態が生じ得ることになり、駐車ブレーキの制御上問題がある。

本発明は、実際の駐車ブレーキの作動状態を判定することができるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、車両のディスクロータを挟んで両側に配置された一対のブレーキパッドをシリンダ内に摺動可能に設けられたピストンにより押圧するキャリパに取り付けられ、前記ピストンに当接して前記ピストンを制動位置で固定するネジ機構と、該ネジ機構を電動モータによって作動させる駆動機構と、を有する駐車ブレーキ機構と、
前記電動モータを制御する制御手段と、を備えたディスクブレーキ装置において、
前記制御手段は、
前記電動モータに所定の駆動電流を供給して、前記電動モータの回転を監視し、
前記電動モータが回転したとき、駐車ブレーキ解除状態であると判定し、
前記電動モータが回転しないとき、駐車ブレーキ作動状態であると判定する駐車ブレーキ作動／解除判定処理部を有し、
該駐車ブレーキ作動／解除判定処理部は、車両のイグニッションスイッチをオフにした状態からオンになったときまでの所定のタイミングで、判定処理を行うことを特徴とする。

本発明に係るディスクブレーキ装置によれば、実際の駐車ブレーキの作動状態を判定することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係るディスクブレーキ装置を適用した車両の概略構成を図１に示す。図１を参照して、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１の構成について説明する。前輪２には、液圧式のディスクブレーキ３が装着され、後輪４には、駐車ブレーキ機構５Ａが組込まれた液圧式のディスクブレーキ５が装着されている。各車輪のディスククブレーキ３、５の液圧管路には、これらに供給する液圧を制御する液圧制御部６が接続されている。

液圧制御部６には、運転者によるブレーキペダル７の操作（ペダルストローク、ペダル踏力等）を検出するブレーキセンサ８及び各ディスクブレーキ３、５の液圧を検出する液圧センサ９、１０が接続されている。また、液圧制御部６には、車両のドアの開閉状態を検出するドアスイッチ１１、キー施錠、開錠状態を検出するキースイッチ１２等の車両状態を検出する各種センサ及びエンジンコントローラ等の各種車載機器が接続されている。これらの接続及び以下に説明する各種信号の伝達は、例えば公知の車載ネットワーク（ＣＡＮ）によって構築することができる。

そして、運転者によるブレーキ操作に応じて、液圧制御部６によって各ディスクブレーキ３、５に液圧を供給して制動力を発生させる。また、各種センサ、車載機器によって検出した車両情報に基づき、液圧制御部６によって各ディスクブレーキ３、５に供給する液圧を制御することにより、倍力制御、制動力分配制御、ブレーキアシスト制御、アンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御、坂道発進補助制御等のブレーキ制御を実行することができる。

さらに、ディスクブレーキ装置１には、駐車ブレーキコントローラ１３（制御手段）が設けられている。駐車ブレーキコントローラ１３は、駐車ブレーキスイッチ１４及び液圧制御部６に接続され、運転者による駐車ブレーキスイッチ１４の操作、並びに、各種センサ及び車載機器からの情報に基づき、駐車ブレーキ機構５Ａが組込まれたディスクブレーキ５及び液圧制御部６に制御信号を出力して駐車ブレーキの作動を制御する。

次に、駐車ブレーキ機構５Ａが組込まれたディスクブレーキ５の構造について、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、ディスクブレーキ５は、キャリパ浮動型液圧ディスクブレーキであって、車輪４（図１参照）とともに回転するディスクロータ１５の両側に配置された一対のブレーキパッド１６と、ディスクロータ２を跨ぐキャリパ１７と、車両の非回転部分に固定されてブレーキパッド１６及びキャリパ１７をディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持するキャリア（図示せず）とを備えている。

キャリパ１７には、一方のブレーキパッド１６に対向する部位にシリンダ１８が設けられ、また、ディスクロータ２を跨いで他方のブレーキパッド１６に対向する爪部１７Ａが形成されている。シリンダ１８には、有底円筒状のピストン１９が挿入されており、液圧制御部６からシリンダ１８に液圧を供給してピストン１９を前進させ、ブレーキパッド１６をディスクロータ１５に押圧することによって制動力を発生させる。

ディスクブレーキ５に組込まれた駐車ブレーキ機構５Ａについて説明する。
ピストン１９内には、ロックナット２０が摺動可能に挿入され、ロックナット２０の後端部に形成された外側フランジ部２１がピストン１９の後端部に当接している。ロックナット２０は、フランジ部２１に取付けられた軸方向に延びるピン２２をピストン１９の側壁に挿入することによって回り止めされている。また、ピストン１９は、キャリパ１７に対して回り止めされている。ロックナット２０には、送りネジ２３の先端部がねじ込まれ、ロックナット２０及び送りネジ２３でピストン１９を制動位置で固定するためのネジ機構を構成している。送りネジ２３の後端部は、シリンダ１８の底部を液密的かつ回転可能に挿入、貫通されて、キャリパ１７の後端部に取付けられた駆動機構２４の内部まで延ばされている。送りネジ２３は、その中間部に形成されたフランジ部２５、スラストベアリング２６及び固定ナット２７によってシリンダ１８の底部に支持されて、軸方向に固定されている。

駆動機構２４は、電動モータ２８（以下、モータ２８という）と、モータ２８のシャフト２９に取付けられたウォーム３０及びウォーム３０に噛合うウォームホイール３１からなる減速機構とを組合わせたものである。ウォームホイール３１は、シリンダ１８から延出された送りネジ２３の後端部に連結されている。これにより、モータ２８の回転を減速して送りネジ２３を駆動し、送りネジ２３の回転によってロックナット２０を前進又は後退させることができる。また、モータ２８の停止時には、ウォーム３０とウォームホイール３１との噛合いによって送りネジ２３の回転をロックすることができる。

そして、ロックナット２０は、前進時には、フランジ部２１がピストン１９を押圧してピストン１９を前進させ、後退時には、フランジ部２１がピストン１９から離間することにより単独で移動することができ、また、液圧によるピストン１９の前進時には、フランジ部２１がピストン１９から離間することにより、ピストン１９を単独で前進させることができる。

図４に示すように、互いに螺合するロックナット２０のネジ部２０Ａ及び送りネジ２３のネジ部２３Ａは、軸方向に一定の遊びδを有する台形ネジであり、また、非可逆ネジであって、ロックナット２０と送りネジ２３との間に軸方向の荷重が作用した場合、摩擦力によって回転がロックされて、これらの軸方向の移動が固定されるようになっている。なお、図４（Ａ）は、送りネジ２３に対してロックナット２０が前進方向に変位した状態を示し、図４（Ｂ）は、送りネジ２３に対してロックナット２０が後退方向に変位した状態を示している。

次に、駐車ブレーキの作動について説明する。
駐車ブレーキを作動させる場合は、駐車ブレーキスイッチ１４をオンにすることにより、駐車ブレーキコントローラ１３は、液圧制御部６及びディスクブレーキ５のモータ２８に制御信号を出力して、シリンダ１８に液圧を供給すると共に、モータ２８を作動させて送りネジ２３を回転させる。これにより、ピストン１９及びロックナット２０が一体となって前進してブレーキパッド１６をディスクロータ１５に押圧して制動力を発生させる。その後、シリンダ１８への液圧を解除し、モータ２８を停止させる。このとき、ブレーキパッド１６のディスクロータ１５への押圧力の反力に対して、送りネジ２３のネジ部２３Ａとロックナット２０のネジ部２０Ａとの間の摩擦力及びウォーム３０とウォームホイール３１との噛合いにより、送りネジ２３の回転がロックされてロックナット２０が軸方向に固定される。これにより、シリンダ１８への液圧を解除し、モータ２８への通電を停止しても、ピストン１９を制動位置に保持することができ、駐車ブレーキとしての制動力を保持することができる。

駐車ブレーキを解除する場合は、駐車ブレーキスイッチ１４をオフにすることにより、駐車ブレーキコントローラ１３は、液圧制御部６及びディスクブレーキ５のモータ２８に制御信号を出力して、シリンダ１８に液圧を供給すると共に、モータ２８を駐車ブレーキ作動時とは逆方向に回転させる。このとき、シリンダ１８の液圧の上昇によってピストン１９の推力が増大することにより、ネジ部２０Ａ、２３Ａ間の摩擦力によるロックが解除される。これにより、送りネジ２３が駐車ブレーキの作動時とは逆方向に回転してロックナット２０が後退する。その後、シリンダ１８の液圧を解除することにより、ピストン１９が後退して、駐車ブレーキが解除される。

次に、駐車ブレーキコントローラ１３によって、駐車ブレーキが実際に作動状態にあるのか解除状態にあるのかを判定するための駐車ブレーキ作動／解除判定処理について、図２、図５乃至図７を参照して説明する。図２に示すように、駐車ブレーキコントローラ１３には、駐車ブレーキ作動／解除判定処理部３２が設けられている。駐車ブレーキ作動／解除判定処理部３２は、駐車ブレーキ作動／解除判定処理の実行の可否を判定する判定可否判定処理部３３と、ディスクブレーキ５のモータ２８に駆動信号を出力するモータ駆動部３４と、モータ２８の回転の有無を検出するモータ回転有無判定処理部３５とを有している。

駐車ブレーキコントローラ１３は、所定のタイミングで駐車ブレーキ作動／解除判定処理を実行する。所定のタイミングとしては、例えば、車両停車中の一定時間毎、キースイッチ１２によってドアキーの開錠が検知されたとき、ドアスイッチ１１によってドア開が検知されたとき、イグニッションスイッチがオンにされたとき等を設定することができる。

駐車ブレーキ作動／解除判定処理ルーチンについて、図７のフローチャートを参照して
説明する。駐車ブレーキ作動／解除判定処理が実行されると、判定可否判定処理部３３は、車両状態に基づいて、駐車ブレーキ作動／解除判定処理の実行が可能か否かを判定する（ステップＳ１）。例えば、車両の走行中、あるいは、ブレーキペダル７による制動中等のように駐車ブレーキ作動／解除判定処理の実行に適していない所定の車両状態が検出されている場合、駐車ブレーキ作動／解除判定不可として（ステップＳ２）、駐車ブレーキ作動／解除判定処理を終了する。

駐車ブレーキ作動／解除判定処理の実行に適していない所定の車両状態が検出されない場合、モータ駆動部３４は、モータ２８にロックナット２０を前進させる方向（すなわちピストン１９がブレーキパッド１６を押圧する方向）に一定時間、所定の駆動電流を供給する（ステップＳ３）。そして、モータ回転有無判定処理部３５によってモータ２８の回転を監視する（ステップＳ４）。モータ２８の回転が検出されない場合は、ブレーキパッド１６がディスクロータ１５に押圧された反力によってロックナット２０及び送りネジ２３のネジ部２０Ａ、２３Ａ間に摩擦力が生じて送りネジ２３の回転がロックされている、すなわち、駐車ブレーキが作動中であると判断して（ステップＳ５）、本ルーチンを終了する。
なお、ネジ部２０Ａ、２３Ａ間に摩擦力が生じて送りネジ２３の回転がロックされている状態では、モータ２８は、いずれの方向にも回転しないので、モータ２８の駆動方向は、上記の場合と逆、すなわち、ロックナット２０を後退させる方向でもよい。

モータ２８の回転が検出された場合は、ロックナット２０及び送りネジ２３のネジ部２０Ａ、２３Ａ間に摩擦力が生じておらず、送りネジ２３の回転がロックされていない、すなわち、駐車ブレーキは、解除状態であると判断し（ステップＳ６）、その後、モータ２８を逆方向に回転させて送りネジ２３を初期位置に戻して（ステップＳ７）、本ルーチンを終了する。

このようにして、モータ２８に所定の駆動電流を供給して、その回転の有無を監視することにより、実際に駐車ブレーキが作動状態にあるのか、解除状態あるのかを確実に判定することができる。

次に、上述のモータ回転有無判定処理部３５によるモータ２８の回転の有無の判定について図５及び図６を参照して説明する。
モータ駆動部３４によってモータ２８に駆動電流を供給し、その電流値を監視することにり、モータ２８の回転を検出する。モータ２８が回転する場合は、図５に示すように、時間Ｔ１のモータ停止状態から、時間Ｔ２においてモータ２８に駆動電流を供給すると、その電流値は、起動電流（ストール電流）が発生した後、モータ２８の回転に伴なって低下する。したがって、この電流値を所定の閾値と比較して電流の低下を検知することにより、モータ２８の回転を判定することができる。その後、時間Ｔ３でモータ２８に逆方向の駆動電流を供給して、モータ２８の回転位置を初期位置に戻して、時間Ｔ４でモータ２８を停止する。

モータ２８が回転しない場合は、図６に示すように、時間ｔ１のモータ停止状態から、時間ｔ２においてモータ２８に駆動電流を供給すると、起動電流（ストール電流）が発生し、その電流値は、モータ２８が回転しないので一定に維持されることになる。したがって、この電流値を所定の閾値と比較して、一定時間、電流が低下しないことを検知することにより、モータ２８が回転しないことを判定することができる。その後、時間ｔ３でモータ２８を停止する。

ここで、モータ２８の電流の閾値は、電源電圧、モータ２８のコイル温度等によってストール電流が変化するため、これらの条件を考慮して一定の値に決定し、あるいは、これらの条件に応じて変化させることにより、正確な判定を行なえるようにするとよい。また、モータ２８の電流を閾値と比較する代わりに、電流の変化率、波形（電流リプルの有無等）を監視することにより、モータ２８の回転を検出し、あるいは、回転センサを用いてモータ２８の回転を直接検出するようにしてもよい。

なお、駐車ブレーキの作動中であっても、運転者によるブレーキペダル７の操作等によってディスクブレーキ５のシリンダ１８に液圧が供給されてピストン１９に推力が発生している場合、これにより、ロックナット２０及び送りネジ２３のネジ部２０Ａ、２３Ｂ間の摩擦力が低下するので、モータ２８に駆動電流が供給されたとき、送りネジ２３の回転のロックに打ち勝ってモータ２８が回転する可能性がある。このため、液圧センサ１０によってシリンダ１８の液圧が所定値に達していることを検知した場合、あるいは、ブレーキセンサ８によってブレーキペダル７の操作が検出された場合、判定可否判定処理部３３によって、駐車ブレーキ作動／解除判定処理を中止するとよい。
また、本実施形態においては、駐車ブレーキの作動・解除の際にシリンダ１８に液圧を供給するものに適用するように説明したが、これに限らず、駐車ブレーキの作動・解除の際にシリンダ１８に液圧を供給せずに電動モータ２８のみでピストン１９を進退させるものに適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置を適用した車両の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の駐車ブレーキ作動／解除判定処理部の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す車両に装着された駐車ブレーキ機構を組込んだディスクブレーキの縦断面図である。 図３に示すディスクブレーキのロックナット及び送りネジのネジ部を拡大して示す縦断面である。 図３に示すディスクブレーキのモータに駆動電流を供給したとき、モータが回転した場合の電流波形を示すグラフ図である。 図３に示すディスクブレーキのモータに駆動電流を供給したとき、モータが回転しない場合の電流波形を示すグラフ図である。 本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の駐車ブレーキ作動／解除判定処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ディスクブレーキ装置、５Ａ 駐車ブレーキ機構、１３ 駐車ブレーキコントローラ（制御手段）、１５ ディスクロータ、１６ ブレーキパッド、１８ シリンダ、１９ ピストン、２８ 電動モータ

Claims (4)

1. 車両のディスクロータを挟んで両側に配置された一対のブレーキパッドをシリンダ内に摺動可能に設けられたピストンにより押圧するキャリパに取り付けられ、前記ピストンに当接して前記ピストンを制動位置で固定するネジ機構と、該ネジ機構を電動モータによって作動させる駆動機構と、を有する駐車ブレーキ機構と、
   前記電動モータを制御する制御手段と、を備えたディスクブレーキ装置において、
   前記制御手段は、
   前記電動モータに所定の駆動電流を供給して、前記電動モータの回転を監視し、
   前記電動モータが回転したとき、駐車ブレーキ解除状態であると判定し、
   前記電動モータが回転しないとき、駐車ブレーキ作動状態であると判定する駐車ブレーキ作動／解除判定処理部を有し、
   該駐車ブレーキ作動／解除判定処理部は、車両のイグニッションスイッチをオフにした状態からオンになったときまでの所定のタイミングで、判定処理を行うことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記所定のタイミングは、ドアキーの開錠が検知されたとき、ドアスイッチによってドア開が検知されたとき、イグニッションスイッチがオンにされたとき、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
3. 前記制御手段は、前記電動モータに所定の駆動電流を供給する際に、前記ピストンが前記ブレーキパッドを押圧する方向の駆動電流を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ装置。
4. 前記制御手段は、前記シリンダ内に液圧が供給されていることを検出したときに、前記駐車ブレーキ状態の判定を中止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディスクブレーキ装置。

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