JP2004124950A

JP2004124950A - ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2004124950A
Application number: JP2002256503A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamamura; 山村　健; Touma Yamaguchi; 山口　東馬
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: JP4316213B2

Abstract

【課題】ディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置を正確に求めることができるブレーキ装置の提供。
【解決手段】ディスクロータ１１の軸線方向に沿ってピストン４０を直線運動させるアクチュエータ１９と、ピストン４０の直線運動によって押圧されてディスクロータ１１に接触するブレーキパッド１４，１５と、ピストン４０が受けるピストン推力を検出する推力検出手段４６と、ピストン４０の変位であるピストン位置を検出する位置検出手段２０とを有し、ブレーキ解除時に、ピストン推力が、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から所定量ピストン４０をブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５との接触開始位置に設定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制動用に用いられるブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の制動用に用いられるブレーキ装置として、電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換して制動力を発生させるものがある。このような電動ブレーキ装置には、例えば、ディスクロータと、このディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させる電動アクチュエータと、ピストンの直線運動によって押圧されてディスクロータに接触するブレーキパッドと、ピストンが受けるピストン推力を検出する推力センサと、ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出器とを有するものがある。
【０００３】
ところで、上記のような電動アクチュエータを用いたブレーキ装置においては、非制動時のブレーキパッドの引きずりを防止したり、次回制動時の応答性を確実に向上させる等のために、ディスクロータとブレーキパッドとが実質的に接触を開始する接触開始位置の検出が重要になっており、また、液圧アクチュエータを用いたブレーキ装置においても、制動力を制御することで車両の姿勢制御を行う場合等には、接触開始位置の検出が重要になっている。
そして、このような接触開始位置の検出に関するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３７８４１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８２９４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２５７４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１には、ブレーキ解除時に推力センサで検出されるピストン推力が０となるピストン位置を接触開始位置とすることが記載されている。しかし、ピストン推力が０になる近傍では推力センサの出力にノイズが特に多く含まれることになり、ピストン推力が０となったことを正確に検出することができないという問題があった。
【０００６】
また、上記した特許文献２には、ブレーキ解除時に、ピストン位置の微小変化量に対するピストン推力の微小変化の比が所定の閾値より小さくなった場合のピストン位置を接触開始位置とすることが記載されている。しかし、この場合も、ピストン位置の微小変化量に対するピストン推力の微小変化の比が所定の閾値より小さくなる時点のピストン推力が０に近いと、信号にノイズが多く含まれていて上記比が急激に変化し、接触開始位置の検出が正確にできないという問題があった。
【０００７】
さらに、上記した特許文献３には、ブレーキ解除時に、ピストン推力の減少勾配が設定勾配より緩やかになった場合に、その時点でのピストン位置を暫定の０点とし、ブレーキパッドの非復元量に対応する量だけ後退側の位置を０点位置とすることが記載されている。しかし、この場合も、ピストン推力の減少勾配が設定勾配より緩やかになる時点のピストン推力が０に近いと、信号にノイズが多く含まれていて、接触開始位置の検出が正確にできないという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明は、ディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置を正確に求めることができるブレーキ装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載のブレーキ装置は、ディスクロータと、該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するものであって、ブレーキ解除時に、前記ピストン推力が０より大きい所定の閾値以下になった時点での前記ピストン位置から前記ピストンをブレーキ解除側へ所定量戻した位置を前記ディスクロータと前記ブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定することを特徴としている。
【００１０】
このように、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定する。
【００１１】
本発明の請求項２記載のブレーキ装置は、請求項１記載のものに関して、前記ピストン位置の変化量に対する前記ピストン推力の変化量の変化率を演算する演算部を有し、ブレーキ解除時に、前記ピストン推力が０より大きい所定の閾値以下になった時点での前記ピストン位置から、前記ピストンをブレーキ解除側へ前記演算部で演算された前記変化率に基づき設定される所定量戻した位置を前記接触開始位置に設定することを特徴としている。
【００１２】
このように、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、ブレーキパッドの摩耗状態に相当する、ピストン位置の変化量に対するピストン推力の変化量の変化率に応じた所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置を接触開始位置に設定する。
【００１３】
本発明の請求項３記載のブレーキ装置は、ディスクロータと、該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するものであって、前記ピストン位置の変化量に対する前記ピストン推力の変化量の変化率から前記ブレーキパッドの摩耗状態を検出することを特徴としている。
【００１４】
このように、位置検出手段で検出されるピストン位置の変化量に対する推力検出手段で検出されるピストン推力の変化量の変化率からブレーキパッドの摩耗状態を検出することができるため、例えば、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、ブレーキパッドの摩耗状態に相当する所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定すること等が可能となる。
【００１５】
本発明の請求項４記載のブレーキ装置は、ディスクロータと、該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するものであって、前記ピストン推力に基づいて前記ディスクロータと前記ブレーキパッドとの暫定接触位置を検出する暫定接触位置検出手段と、前記位置検出手段により検出されるピストン位置に基づいて前記暫定接触位置を設定するまでのピストン速度を算出し、該ピストン速度により前記暫定接触位置の信頼度を算出する暫定接触位置信頼度算出手段と、前記信頼度に基づいて前記暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する接触位置検出手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
このように、暫定接触位置検出手段が、ピストン推力に基づいてディスクロータとブレーキパッドとの暫定接触位置を検出する一方で、暫定接触位置信頼度算出手段が、位置検出手段により検出されるピストン位置に基づいて暫定接触位置を設定するまでのピストン速度を算出し、該ピストン速度により暫定接触位置の信頼度を算出すると、この信頼度に基づいて接触位置検出手段が、暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する。これにより、例えばピストン速度が急峻でサンプリングデータ数が少なく信頼度が低い場合に、接触位置検出手段は暫定接触位置検出手段で検出した暫定接触位置の重み付けを小さくして接触位置を決めることができる。
【００１７】
本発明の請求項５記載のブレーキ装置は、請求項４記載のものに関し、前記暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に前記接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間に基づいて前回接触位置の信頼度を算出する前回接触位置信頼度算出手段を有し、前記接触位置検出手段は、前記前回接触位置の信頼度と前記暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度とに基づいて前記暫定接触位置を修正して接触位置として記憶することを特徴としている。
【００１８】
これにより、前回接触位置信頼度算出手段が、暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間に基づいて前回接触位置の信頼度を算出すると、接触位置検出手段は、前記前回接触位置の信頼度と暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度とに基づいて暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する。これにより、例えば暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間が長く、ブレーキパッドに摩耗や熱膨張、熱収縮等を生じている可能性が高くて前回接触位置の信頼度が低い場合に、接触位置検出手段は、暫定接触位置検出手段で検出した今回暫定接触位置の重み付けを大きくして接触位置を決めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態のブレーキ装置を図１〜図５を参照しつつ以下に説明する。
【００２０】
図１に示すように、第１実施形態のブレーキ装置は電動キャリパ１０を有する電動ディスクブレーキ装置である。
【００２１】
電動キャリパ１０は、図示せぬ車輪とともに回転するディスクロータ１１の軸線方向における一側にキャリパ本体１２が配置されており、このキャリパ本体１２には、略Ｃ字形に形成されてディスクロータ１１を跨いで反対側へ延びる爪部１３が一体的に結合されている。ディスクロータ１１の軸線方向における両側にそれぞれブレーキパッド１４，１５が設けられている。ブレーキパッド１４，１５は、車体側に固定されるキャリア１６によってディスクロータ１１の軸方向に沿って移動可能に支持されて、制動トルクをキャリア１６に伝達するようになっており、また、キャリパ本体１２は、キャリア１６に取付けられた図示せぬスライドピン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ている。
【００２２】
キャリパ本体１２には、略円筒伏のケース１８が結合され、このケース１８内には、電動モータ（アクチュエータ）１９および位置検出器（位置検出手段）２０が設けられている。一方、キャリパ本体１２の内側には、ボールランプ機構２１および減速機構２２が設けられている。ケース１８の後端部には、カバー２３が取付けられている。
【００２３】
電動モータ１９は、ケース１８の内周部に固定されたステータ２５と、ステータ２５に挿入されて軸受２６，２７によってケース１８に回転可能に支持されたロータ２８とを備えている。位置検出器２０は、ケース１８側に固定されたレゾルバステータ２９およびロータ２８に取付けられたレゾルバロータ３０からなり、これらの相対回転に基づいてロータ２８の回転位置すなわち電動モータ１９のモータ回転位置を検出するものである。
【００２４】
ボールランプ機構２１は、環状の第１ディスク３２および第２ディスク３３と、これらの間に介装された複数のボール（鋼球）３４とから構成されている。第１ディスク３２は、軸受３５によってキャリパ本体１２に回転可能に支持され、ロータ２８内に挿入される円筒部３６が一体的に形成されている。第２ディスク３３には、円筒部３６よりも小径の円筒状のスリーブ３７が一体的に形成され、このスリーブ３７が円筒部３６内に挿通されている。
【００２５】
ボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３の対向面には、それぞれ円周方向に沿って延びる円弧状の例えば３つのボール溝３８，３９が形成されている。これらのボール溝３８，３９は、等しい中心角（例えば９０゜）の範囲に延ばされて、同じ方向に傾斜されている。そして、第１ディスク３２および第２ディスク３３に形成されたボール溝３８，３９間にボール３４が装入され、第１ディスク３２および第２ディスク３３の相対回転によって、ボール溝３８，３９内をボール３４が転動することにより、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが軸方向に相対変位するようになっている。このとき、第１ディスク３２が第２ディスク３３に対して反時計回りに回転したとき、これらが離間する方向に変位する。
【００２６】
第２ディスク３３とブレーキパッド１４との間には、ピストン４０が設けられている。ピストン４０は、外周にネジ部４１を形成した円筒部材４２ａを有している。円筒部材４２ａは、第２ディスク３３のスリーブ３７内に挿入され、その内周に形成されたネジ部４３に螺合されている。円筒部材４２ａには、ケース１８にブラケット４４を介して取付けられた軸４５の図示せぬ二面取部が嵌合されて、その回転が規制されている。また、ピストン４０は、円筒部材４２ａの軸４５に対し反対側に回転が規制された状態で連結される略円板状の押圧部材４２ｂを有している。そして、円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂとの間に、ピストン４０が受けるピストン推力を検出する推力センサ（推力検出手段）４６が設けられている。
【００２７】
ピストン４０の円筒部材４２のネジ部４１と、第２ディスク３３のスリーブ３７のネジ部４３とで不可逆ねじを形成しており、ピストン４０は、その軸方向に力が作用しても移動することはないが、第２ディスク３３を反時計回りに回転させることにより、ディスクロータ１１側へ移動するようになっている。
【００２８】
軸４５の外周部および第２ディスク３３のスリーブ３７の内周部にそれぞれ形成されたバネ受４７，４８間に弾性部材４９が介装され、そのばね力によって第２ディスク３３がボール３４を第１ディスク３２との間で挟みつけるように付勢されている。軸４５は、調整ネジ５０およびロックナット５１によってブラケット４４に取付けられている。
【００２９】
電動モータ１９、位置検出器２０、推力センサ４６には、コントローラ（制御手段）１００が接続され、コントローラ１００には、ブレーキペダル１０１の操作量を検出するペダルセンサ１０２が接続されている。コントローラ１００は、ペダルセンサ１０２の検出結果すなわちブレーキペダル１０１の操作量と、位置検出器２０の検出結果すなわち電動モータ１９の回転位置に対応する実際のピストン位置と、電動モータ１９の電流値と、推力センサ４６の検出結果すなわち実際のピストン推力とに基づいて電動モータ１９を制御することで、ピストン推力が目標推力となるように制御を行う。
【００３０】
第２ディスク３３のスリーブ３７の先端外周部には、円筒状のスプリングホルダ６７が取付けられている。スプリングホルダ６７の一端部が、第１ディスク３２の円筒部３６の先端部に係合して、これらの相対回転を一定範囲に制限している。スプリングホルダ６７の周りには、コイルスプリング６９が巻装され、コイルスプリング６９は、所定のセット荷重をもって捻られて、その一端部がスプリングホルダ６７に結合され、他端部が第１ディスク３２の円筒部３６に結合されている（結合部は図示略）。
【００３１】
以上のように構成した第１実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパ１０の基本作動について次に説明する。
【００３２】
非制動状態では、ボールランプ機構２１のボール３４がボール溝３８，３９の最も深い端部にあり、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが最も近い位置にある。コントローラ１００は、制動力を発生させる際に、電動モータ１９のロータ２８を時計回りに回転させる。すると、ローラ２８の回転トルクが減速機構２２で増幅されて第１ディスク３２に伝達される。
【００３３】
第１ディスク３２の回転力は、コイルスプリング６９を介して第２ディスク３３に伝達される。ピストン４０がブレーキパッド１４，１５を押圧する前は、ピストン４０に軸方向の荷重が殆ど作用せず、ピストン４０と第２ディスク３３との間のネジ部４１，４３に生じる抵抗が小さいので、コイルスプリング６９のセット荷重によって第２ディスク３３が第１ディスク３２と一体に回転し、第２ディスク３３とピストン４０との間に相対回転が生じて、ネジ部４１，４３の作用によってピストン４０がディスクロータ１１側ヘ前進する。なお、これにより、ネジ部４１，４３は電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００３４】
そして、ピストン４０が一方のブレーキパッド１４に接触してこれをディスクロータ１１ヘ押圧させ、その反力によってキャリパ本体１２がキャリア１６のスライドピンに沿って移動して、爪部１３が他方のブレーキパッド１５をディスクロータ１１に押圧させる。
【００３５】
両ブレーキパッド１４，１５がディスクロータ１１に押圧された後は、その反力によってピストン４０に軸方向の大きな荷重が作用するため、ネジ部４１，４３の抵抗が増大してコイルスプリング６９のセット荷重を超えて、第２ディスク３３が回転を停止させることになり、その結果、コイルスプリング６９が撓んでボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３間に相対回転が生じる。これにより、ボール３４がボール溝３８，３９内を転動して第２ディスク３３およびピストン４０を一体に前進（すなわち直線運動）させ、ピストン４０によってブレーキパッド１４，１５をディスクロータ１１にさらに押付ける。なお、これにより、ボールランプ機構２１も電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００３６】
次に、コントローラ１００の制御内容について図２のフローチャートにしたがって説明する。なお、このフローチャートに示される制御は一定制御周期毎に実行される処理である。
【００３７】
コントローラ１００は、まず、ペダルセンサ１０２から出力されるペダルセンサ信号を読み込む（ＳＴＥＰ００）。そして、読み込んだペダルセンサ信号が示すブレーキペダル１０１の操作量であるペダル操作量に基づいて電動キャリパ１０の制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求める（ＳＴＥＰ０１）。
【００３８】
ＳＴＥＰ０１で算出した目標推力がゼロより大きいか否かを判定し（ＳＴＥＰ０２）、目標推力がゼロより大きければ、推力センサ４６からピストン４０の推力を示す推力センサ信号を読み込み（ＳＴＥＰ０３）、目標推力をピストンに発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとするピストン推力制御を行う（ＳＴＥＰ０４）。
【００３９】
ＳＴＥＰ０５では、ピストン推力が予め設定された基準閾値を下回ったか否かを判定し、ピストン推力が基準閾値を下回ったらピストン位置を読み込み（ＳＴＥＰ０６）、そのピストン位置から所定量α戻した位置をディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５とが実質的に接触を開始する接触開始位置として設定して記憶する（ＳＴＥＰ０７）。また、ＳＴＥＰ０５においてピストン推力が基準閾値を下回った状態でなければ処理を終了する。
【００４０】
この所定量αは、ピストン推力が上記した基準閾値となった後、ピストン４０が接触開始位置までブレーキ解除側に後退するだけの後退量であり、予め実験的に求められる。
【００４１】
ＳＴＥＰ０２において、目標推力がゼロであった場合、ピストン位置を読み込み（ＳＴＥＰ０８）、ピストン４０をディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５とが実質的に接触を開始する接触開始位置に制御する（ＳＴＥＰ０９）。
【００４２】
ここで、所定値αとして一定値を用いても良い。一方、図３に示すように、ブレーキパッド１４，１５の状態が、通常摩耗で摩耗量が大きい高剛性状態と、新品のノミナル状態と、偏摩耗した低剛性状態とで、ピストン推力が上記した基準閾値Ｆｔｈとなった後にピストン４０が接触開始位置まで後退するための後退量は、Ａ１，Ａ２，Ａ３と異なることになる（Ａ１＜Ａ２＜Ａ３）。このため、このようなブレーキパッド１４，１５の摩耗状態に応じて所定値αを可変値としても良い。
【００４３】
ここで、ブレーキパッド１４，１５の摩耗状態は、コントローラ１００がその演算部において、位置検出器２０で検出されるピストン位置の変化量に対する推力センサ４６で検出されるピストン推力の変化量の変化率から検出する。すなわち、図４に示すように、推力センサ４６から出力されるピストン推力センサ信号が示すピストン推力が予め設定されたピストン推力Ｆａとなった時点で位置検出器２０から出力されるピストン位置信号が示すピストン位置Ｐａと、推力センサ４６から出力されるピストン推力センサ信号が示すピストン推力が予め設定されたピストン推力Ｆｂとなった時点で位置検出器２０から出力されるピストン位置信号が示すピストン位置Ｐｂとを検出する。そして、位置検出器２０で検出されるピストン位置の変化量ｄＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）に対する推力センサ４６で検出されるピストン推力の変化量ｄＦ（＝Ｆａ−Ｆｂ）の変化率ｄＦ／ｄＰを、ｄＦ／ｄＰ＝（Ｆａ−Ｆｂ）／（Ｐａ−Ｐｂ）にしたがって演算する。
【００４４】
そして、この変化率ｄＦ／ｄＰが大きければ高剛性状態にあり、変化率ｄＦ／ｄＰが中間値であればノミナル状態にあり、変化率ｄＦ／ｄＰが小さければ低剛性状態にあるため、図５に示すような制御テーブルを予め実験的に求めておき、変化率ｄＦ／ｄＰに応じたαを設定する。変化率ｄＦ／ｄＰが大きければ高剛性状態にあるため小さいＡ１を所定値αとして設定し、この変化率ｄＦ／ｄＰが中間値であればノミナル状態にあるため中間のＡ２を所定値αとして設定し、この変化率ｄＦ／ｄＰが小さければ低剛性状態にあるため大きいＡ３を所定値αとして設定する。
【００４５】
なお、ブレーキペダル１０１が軽く踏まれて所定のピストン推力Ｆａ，Ｆｂまで達しなかった場合は、前回計算した変化率ｄＦ／ｄＰを使用する。また、変化率ｄＦ／ｄＰを演算するタイミングをブレーキ解除時とすれば、最新のパッド状態に基づいて処理を行うことができる。さらに、ピストン推力Ｆａ，Ｆｂを低推力側に設定すれば、ブレーキペダル１０１が軽く踏まれた場合でも、ピストン推力が検出推力Ｆａ，Ｆｂに達する確率が高くなり、変化率ｄＦ／ｄＰの更新頻度を高くすることができる。
なお、変化率ｄＦ／ｄＰに応じて、所定値αを固定とし、基準閾値を可変としても良い。
【００４６】
そして、上記ＳＴＥＰ０６において設定し記憶された接触開始位置まで、位置検出器２０で検出されたピストン位置をフィードバックとする、ノイズの影響が少ない位置制御でピストン４０を後退させて停止させる（ＳＴＥＰ０７）。
【００４７】
以上に述べた第１実施形態のブレーキ装置によれば、ブレーキ解除時に、推力センサ４６においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の基準閾値以下になった時点において位置検出器２０で検出されているピストン位置から、ブレーキパッド１４，１５の摩耗状態に相当する、ピストン位置の変化量ｄＰに対するピストン推力の変化量ｄＦの変化率ｄＦ／ｄＰに応じた所定量αだけピストンをブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５とが接触を開始する接触開始位置に設定する。したがって、ノイズの影響を回避できるとともに、ブレーキパッド１４，１５の摩耗状態を加味して接触開始位置を設定するため、接触開始位置を正確に求めることができる。その結果、非制動時のブレーキパッド１４，１５の引きずりを確実に防止することができるとともに、次回制動時の応答性を確実に向上させることができる。
【００４８】
なお、以上はアクチュエータとして電動モータを用いる場合を例にとり説明したが、液圧アクチュエータを用いてブレーキパッドをディスクロータに接触させる場合にも適用可能である。例えば、ピストン位置の変化量に対するピストン推力の変化量の変化率ｄＦ／ｄＰからブレーキパッドの摩耗状態を検出し、これを液圧アクチュエータを用いたブレーキ装置を有する車両の姿勢制御等に利用できるのである。
【００４９】
本発明の第２実施形態のブレーキ装置を図６〜図１３を参照しつつ第１実施形態との相違部分を中心として以下に説明する。
【００５０】
図６に示すように、第２実施形態のブレーキ装置も、第１実施形態と同様、電動キャリパ１０を有する電動ディスクブレーキ装置であって、車体の挙動を検出する車体挙動センサ１０３がコントローラ１００に接続されており、コントローラ１００は、ペダルセンサ１０２および車体挙動センサ１０３の信号に基づいて電動キャリパ１０を制御する。なお、車体挙動センサ１０３としては、加速度センサ、ヨーレイトセンサ、車輪速センサ、ステアリングセンサ等が用いられる。
【００５１】
次に、第２実施形態のコントローラ１００の制御内容について図７のフローチャートにしたがって説明する。なお、このフローチャートに示される制御は一定制御周期毎に実行される処理である。
【００５２】
コントローラ１００は、まず、ペダルセンサ１０２から出力されるペダルセンサ信号を読み込む（ＳＴＥＰａ０）とともに、車体挙動センサ１０３から出力される車体挙動センサ信号を読み込む（ＳＴＥＰａ１）。そして、読み込んだペダルセンサ信号が示すブレーキペダル１０１の操作量であるペダル操作量と車体挙動センサ信号が示す車体の挙動量である挙動量とに基づいて電動キャリパ１０の制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求める（ＳＴＥＰａ２）。
【００５３】
ＳＴＥＰａ２で算出した目標推力がゼロより大きいか否かを判定し（ＳＴＥＰａ３）、目標推力がゼロより大きければ、推力センサ４６からピストン４０の推力を示す推力センサ信号を読み込み（ＳＴＥＰａ４）、目標推力をピストン４０に発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとするピストン推力制御を行う（ＳＴＥＰａ５）。
【００５４】
そして、コントローラ１００は、その暫定接触位置検出手段において、ピストン推力に基づいてディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５との暫定接触位置を検出する暫定接触位置検出処理（詳細は後述）を行う（ＳＴＥＰａ６）。
【００５５】
続いて、コントローラ１００は、その暫定接触位置信頼度算出手段において、位置検出器２０から出力されるピストン位置信号すなわちピストン４０の位置であるピストン位置に基づいて、暫定接触位置を設定するまでのピストン４０の速度であるピストン速度を算出し、このピストン速度により暫定接触位置の信頼度を算出するとともに、接触位置検出手段において、この信頼度に基づいてＳＴＥＰａ６で検出した暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する接触位置決定処理（詳細は後述）を行う（ＳＴＥＰａ７）。
【００５６】
ここで、コントローラ１００は、ＳＴＥＰａ７の接触位置決定処理において、その前回接触位置信頼度算出手段が、暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間に基づいて前回接触位置の信頼度を算出することになり、その接触位置検出手段は、この前回接触位置の信頼度と暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度とに基づいて暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する（詳細は後述）。
【００５７】
上記ＳＴＥＰａ３において、目標推力がゼロより大きくない、言い換えればゼロであるならば、コントローラ１００は、位置検出器２０から出力されるピストン位置信号すなわちピストン位置を読み込んで（ＳＴＥＰａ８）、その時点で記憶されている接触位置にピストン位置を一致させるように、電動モータ１９に対し、ピストン位置をフィードバックとする位置制御を行う（ＳＴＥＰａ９）。これにより、ピストン４０が接触位置に位置することになる。
【００５８】
次に、上記したＳＴＥＰａ６の暫定接触位置検出処理について図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
まず、暫定接触位置の補正フラグをリセットする（ＳＴＥＰｂ０）。次に、推力センサ４６で検出されるピストン推力Ｆがゼロより大きいか否かを判定し（ＳＴＥＰｂ１）、ピストン推力Ｆがゼロより大きい場合は、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより小さく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以上となっているか、否かを判定する（ＳＴＥＰｂ２）。
【００６０】
そして、ＳＴＥＰｂ２で、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより小さく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以上となっていると判定されると、位置検出器２０から出力されるピストン位置信号すなわち現在のピストン位置を読み込んで（ＳＴＥＰｂ４）、この現在のピストン位置から所定値α戻した位置を暫定接触位置Ｑとして設定し（ＳＴＥＰｂ５）、補正フラグをセットする（ＳＴＥＰｂ６）。最後に今回のピストン推力ＦをＦ’として記憶して（ＳＴＥＰｂ７）、処理を終了する。
【００６１】
一方、ＳＴＥＰｂ２で、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより小さく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以上となっている、とは判定されなかった場合、ＳＴＥＰｂ３において、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより大きく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以下となっているか否かを判定する。そして、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより大きく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以下となっている場合については、ＳＴＥＰｂ４，ｂ５，ｂ６，ｂ７によって、位置検出器２０から出力されるピストン位置信号すなわち現在のピストン位置を読み込んで、この現在のピストン位置から所定値α戻した位置を暫定接触位置Ｑとして設定し、補正フラグをセットして、最後に今回のピストン推力ＦをＦ’として記憶して処理を終了する。
【００６２】
なお、ピストン位置とピストン推力との関係は、図９に示すように、予め実験的に求められるものであるため、ピストン推力が予め設定された基準閾値Ｆｔｈとなる時点から接触位置までに戻すために必要な所定値αは、この関係から求められる。つまり基準閾値Ｆｔｈと所定値αとの関係は予め実験的に求められる。この関係を使用することで第１実施形態と同様、推力センサ４６においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避けることになる。
【００６３】
また、ＳＴＥＰｂ１で、推力センサ４６で検出されるピストン推力Ｆがゼロより大きくない場合、すなわちピストン推力Ｆがゼロの場合と、ＳＴＥＰｂ３において、前回のピストン推力Ｆ’が予め設定された基準閾値Ｆｔｈより大きく、かつ、今回のピストン推力Ｆが前記基準閾値Ｆｔｈ以下となっている、とは判定されなかった場合とについては、暫定接触位置を設定することなく、最後にステップＳｂ７において今回のピストン推力ＦをＦ’として記憶して処理を終了する。
【００６４】
次に、上記したＳＴＥＰａ７の接触位置決定処理について図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
まず、先行して実行される暫定接触位置検出処理でセットおよびリセットが設定される補正フラグがセットされているか否かを判定する（ＳＴＥＰｃ０）。このＳＴＥＰｃ０で補正フラグが設定されていなければ、図示せぬタイマにおいて経過時間Ｔを積算して（ＳＴＥＰｃ１）、接触位置決定処理を終了する。なお、経過時間は前回補正フラグがセットされた時刻から現在までの経過時間である。
【００６６】
一方、ＳＴＥＰｃ０で補正フラグがセットされていれば、算出テーブルにしたがって、経過時間に対する前回値信頼度Ｙの算出を行う（ＳＴＥＰｃ２）。前回値（前回の接触位置）は、時間経過によりブレーキパッド１４，１５の状態が膨張あるいは収縮等の変化を生じている可能性が高く、その結果、認識している接触位置に対し変動している確率が高いため、前回値信頼度Ｙは低くなる。よって、例えば図１１に示すように、経過時間Ｔの増加にしたがって前回値信頼度Ｙが低下するように算出テーブルを設定することになる。
【００６７】
続いて、経過時間Ｔをリセットし（ＳＴＥＰｃ３）、ＳＴＥＰｃ２で算出した時間経過に対する前回値信頼度Ｙと、前回値の補正信頼度Ｘ’の積を計算して前回値（前回の接触位置）の総合信頼度Ｚを求める。なお、前回値の総合信頼度Ｚの算出に、制動時の仕事量を加味しても良い。例えば、ブレーキ操作中なら、ピストン推力の時間積分値Ｓｆと、車輪速センサや加速度センサなどの出力から仕事量を推定し、例えばピストン推力の時間積分値Ｓｆが大きく、かつ車両の減速が行われていると（車輪速センサや加速度センサから判断）、ブレーキパッド１４，１５の状態が変化している可能性があるため、前回値信頼度Ｙを低下させる。
【００６８】
次に、位置検出器２０から出力されるピストン位置信号すなわちピストン位置に基づいてピストン変位の時間微分を行い、ピストン４０の移動速度Ｖｐを算出する（ＳＴＥＰｃ５）。そして、このピストンの移動速度Ｖｐから今回値信頼度Ｘを算出する（ＳＴＥＰｃ６）。算出方法は、例えば図１２に示すようにピストン４０の戻し速度Ｖｐの所定値以上の増加にしたがって今回値信頼度Ｘが低下するように設定する。これは、ピストン４０の戻し速度Ｖｐが大きいと、コントローラ１００における推力センサ４６の信号の標本点数が少なくなり、補正した接触位置に誤差が生じる確率が高くなるためである。
【００６９】
以上の今回値信頼度Ｘと前回値信頼度Ｙに基づく前回値の総合信頼度Ｚとから、次式により今回検出した暫定接触位置Ｑと前回値Ｐ（ｎ−１）とに重み付けを行って接触位置Ｐ（ｎ）を算出する（ＳＴＥＰｃ７）。
Ｐ（ｎ）＝Ｑ・Ｘ／（Ｘ＋Ｚ）＋Ｐ（ｎ−１）・Ｚ／（Ｘ＋Ｚ）
【００７０】
なお、ＳＴＥＰｃ７において、今回の暫定接触位置Ｑを優先させ、今回値信頼度Ｘが、前回値の補正信頼度Ｘ’より小さかった場合にのみ接触位置Ｐを補正するように例えば次式で算出するようにしても良い。
今回値信頼度Ｘが前回値の補正信頼度Ｘ’以上であるとき（Ｘ≧Ｘ’）。
Ｐ＝Ｐ（ｎ）
前回値の補正信頼度Ｘ’の方が今回値信頼度Ｘよりも高いとき（Ｘ＜Ｘ’）
Ｐ＝Ｐ（ｎ）＋（Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１））・（Ｘ−Ｘ’）
【００７１】
そして、今回値信頼度Ｘを補正信頼度Ｘ’として記憶し（ＳＴＥＰｃ８）、今回の接触位置Ｐ（ｎ）を接触位置Ｐ（ｎ−１）として設定し記憶する（ＳＴＥＰｃ９）。そして、以後次に変更されるまでこれらの補正信頼度Ｘ’および接触位置Ｐ（ｎ−１）が使用される。
【００７２】
ここで、図１３は、制動終了時点ｔ２において暫定接触位置を計算し、制動開始時点ｔ１で補正した前回値（前回の接触位置）を加味して接触位置の補正を行う場合を説明するための一例のタイミングチャート図を示している。
時刻ｔ２においてピストン推力が閾値（Ｆｔｈ）を下回り（ＳＴＥＰｂ３）、暫定接触位置Ｑを得たとする（ＳＴＥＰｂ５）。また、この時点での信頼度はＸであるとする。さらに、前回値Ｐ（ｎ−１）は、時刻ｔ１において信頼度Ｘ’で補正が行われていたとする。このとき、前回値Ｐ（ｎ−１）の時間経過による信頼度Ｙはｔ２−ｔ１で求められ、さらに総合信頼度はＺ＝Ｘ’・Ｙとなる。したがって、次式を用いれば、接触位置Ｐ（ｎ）を求めることができる。なお、図１３は今回値信頼度Ｘが低い場合の補正概略を示している。
Ｐ（ｎ）＝Ｑ・Ｘ／（Ｘ＋Ｚ）＋Ｐ（ｎ−１）・Ｚ／（Ｘ＋Ｚ）
【００７３】
以上に述べた第２実施形態のブレーキ装置によれば、コントローラ１００は、暫定接触位置検出手段が、ピストン推力に基づいてディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５との暫定接触位置Ｑを検出する一方で、暫定接触位置信頼度算出手段が、位置検出器２０により検出されるピストン位置に基づいて暫定接触位置Ｑを設定するまでのピストン速度Ｖｐを算出し、ピストン速度Ｖｐにより暫定接触位置の信頼度Ｘを算出すると、この信頼度Ｘに基づいて接触位置検出手段が、暫定接触位置Ｑを修正して接触位置Ｐ（ｎ）として記憶する。これにより、例えばピストン速度Ｖｐが急峻でサンプリングデータ数が少なく信頼度が低い場合に、接触位置検出手段は暫定接触位置検出手段で検出した暫定接触位置Ｑの重み付けを小さくして接触位置を決めることができる。したがって、ディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５とが接触を開始する接触位置を正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッド１４，１５の引きずりを防止することができるとともに、次回制動時の応答性を向上させることができる。
【００７４】
また、コントローラ１００は、前回接触位置信頼度算出手段が、暫定接触位置検出手段により暫定接触位置Ｑが検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間Ｔに基づいて前回接触位置の信頼度Ｙを算出すると、接触位置検出手段は、前回接触位置の信頼度Ｙに基づく総合信頼度Ｚと暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度Ｘとに基づいて暫定接触位置Ｑを修正して接触位置として記憶する。これにより、例えば暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間Ｔが長く、ブレーキパッド１４，１５に摩耗や熱膨張、熱収縮等を生じている可能性が高くて前回接触位置の信頼度Ｙが低い場合に、接触位置検出手段は、暫定接触位置検出手段で検出した今回暫定接触位置Ｑの重み付けを大きくして接触位置を決めることができる。したがって、ディスクロータ１１とブレーキパッド１４，１５とが接触を開始する接触位置を正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッド１４，１５の引きずりを確実に防止することができるとともに、次回制動時の応答性を確実に向上させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載のブレーキ装置によれば、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定する。したがって、ノイズの影響を回避できるため、接触開始位置を正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッドの引きずりを防止することができるとともに、次回制動時の応答性を向上させることができる。
【００７６】
本発明の請求項２記載のブレーキ装置によれば、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、ブレーキパッドの摩耗状態に相当する、ピストン位置の変化量に対するピストン推力の変化量の変化率に応じた所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置を接触開始位置に設定する。したがって、ブレーキパッドの摩耗状態を加味して接触開始位置を設定するため、接触開始位置をさらに正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッドの引きずりを確実に防止することができるとともに、次回制動時の応答性を確実に向上させることができる。
【００７７】
本発明の請求項３記載のブレーキ装置によれば、位置検出手段で検出されるピストン位置の変化量に対する推力検出手段で検出されるピストン推力の変化量の変化率からブレーキパッドの摩耗状態を検出することができるため、例えば、ブレーキ解除時に、推力検出手段においてノイズの影響が大きいピストン推力が０となる点を避け、０より大きい所定の閾値以下になった時点でのピストン位置から、ブレーキパッドの摩耗状態に相当する所定量ピストンをブレーキ解除側に戻した位置をディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定すること等が可能となる。したがって、接触開始位置を正確に求めること等が可能となる。
【００７８】
本発明の請求項４記載のブレーキ装置によれば、暫定接触位置検出手段が、ピストン推力に基づいてディスクロータとブレーキパッドとの暫定接触位置を検出する一方で、暫定接触位置信頼度算出手段が、位置検出手段により検出されるピストン位置に基づいて暫定接触位置を設定するまでのピストン速度を算出し、該ピストン速度により暫定接触位置の信頼度を算出すると、この信頼度に基づいて接触位置検出手段が、暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する。これにより、例えばピストン速度が急峻でサンプリングデータ数が少なく信頼度が低い場合に、接触位置検出手段は暫定接触位置検出手段で検出した暫定接触位置の重み付けを小さくして接触位置を決めることができる。したがって、ディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置を正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッドの引きずりを防止することができるとともに、次回制動時の応答性を向上させることができる。
【００７９】
本発明の請求項５記載のブレーキ装置によれば、前回接触位置信頼度算出手段が、暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間に基づいて前回接触位置の信頼度を算出すると、接触位置検出手段は、前記前回接触位置の信頼度と暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度とに基づいて暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する。これにより、例えば暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間が長く、ブレーキパッドに摩耗や熱膨張、熱収縮等を生じている可能性が高くて前回接触位置の信頼度が低い場合に、接触位置検出手段は、暫定接触位置検出手段で検出した今回暫定接触位置の重み付けを大きくして接触位置を決めることができる。したがって、ディスクロータとブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置を正確に求めることができる。よって、非制動時のブレーキパッドの引きずりを確実に防止することができるとともに、次回制動時の応答性を確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のブレーキ装置を示す電動キャリパを断面とした構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態のブレーキ装置のコントローラの制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】ピストン位置に対するピストン推力の状態を、ブレーキパッドの高剛性状態、ノミナル状態、低剛性状態のそれぞれについて示す特性線図である。
【図４】ピストン位置に対するピストン推力の状態を示す特性線図である。
【図５】本発明の第１実施形態のブレーキ装置のコントローラにおける変化率ｄＦ／ｄＰから所定値αを割り出すための制御テーブルを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態のブレーキ装置を示す電動キャリパを断面とした構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態のブレーキ装置のコントローラの制御内容を示すメインのフローチャート図である。
【図８】本発明の第２実施形態のブレーキ装置のコントローラの暫定接触位置検出処理の制御内容を示すフローチャート図である。
【図９】ピストン位置に対するピストン推力の関係を示す特性線図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のブレーキ装置のコントローラの接触位置決定処理の制御内容を示すフローチャート図である。
【図１１】時間経過Ｔに対する前回値信頼度Ｙの算出テーブルを示す図である。
【図１２】ピストン戻し速度Ｖｐに対する今回値信頼度Ｘの算出テーブルを示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態のブレーキ装置のコントローラの制御により接触位置の補正を行う場合を説明するための一例のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１０　電動キャリパ
１１　ディスクロータ
１４，１５　ブレーキパッド
１９　電動モータ（アクチュエータ）
２０　位置検出器（位置検出手段）
４０　ピストン
４６　推力センサ（推力検出手段）
１００　コントローラ（暫定接触位置検出手段，暫定接触位置信頼度算出手段，接触位置検出手段，前回接触位置信頼度算出手段）

Claims

ディスクロータと、
該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、
前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するブレーキ装置において、
ブレーキ解除時に、前記ピストン推力が０より大きい所定の閾値以下になった時点での前記ピストン位置から前記ピストンをブレーキ解除側へ所定量戻した位置を前記ディスクロータと前記ブレーキパッドとが接触を開始する接触開始位置に設定することを特徴とするブレーキ装置。
前記ピストン位置の変化量に対する前記ピストン推力の変化量の変化率を演算する演算部を有し、
ブレーキ解除時に、前記ピストン推力が０より大きい所定の閾値以下になった時点での前記ピストン位置から、前記ピストンをブレーキ解除側へ前記演算部で演算された前記変化率に基づき設定される所定量戻した位置を前記接触開始位置に設定することを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
ディスクロータと、
該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、
前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するブレーキ装置において、
前記ピストン位置の変化量に対する前記ピストン推力の変化量の変化率から前記ブレーキパッドの摩耗状態を検出することを特徴とするブレーキ装置。
ディスクロータと、
該ディスクロータの軸線方向に沿ってピストンを直線運動させるアクチュエータと、
前記ピストンの直線運動によって押圧されて前記ディスクロータに接触するブレーキパッドと、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
前記ピストンの変位であるピストン位置を検出する位置検出手段とを有するブレーキ装置において、
前記ピストン推力に基づいて前記ディスクロータと前記ブレーキパッドとの暫定接触位置を検出する暫定接触位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出されるピストン位置に基づいて前記暫定接触位置を設定するまでのピストン速度を算出し、該ピストン速度により前記暫定接触位置の信頼度を算出する暫定接触位置信頼度算出手段と、
前記信頼度に基づいて前記暫定接触位置を修正して接触位置として記憶する接触位置検出手段とを有することを特徴とするブレーキ装置。
前記暫定接触位置検出手段により暫定接触位置が検出される以前に前記接触位置検出手段により接触位置を記憶した時点からの経過時間に基づいて前回接触位置の信頼度を算出する前回接触位置信頼度算出手段を有し、
前記接触位置検出手段は、前記前回接触位置の信頼度と前記暫定接触位置信頼度算出手段による信頼度とに基づいて前記暫定接触位置を修正して接触位置として記憶することを特徴とする請求項４記載のブレーキ装置。