JP2006193091A - 制動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 摩擦部分の圧力などから、運動体の運動方向や摩擦部品間の接触状況を知り、それによって、より正確な摩擦係数を推定すること。
【解決手段】 制動装置の制御ユニットは、パッド3と押圧部4の間に挟み込んだ複数の検出センサが検出した荷重により、パッド3の押圧力と傾きを算出し、その押圧力、傾き、および、予め記憶している関係から、摩擦係数を推定する。
【選択図】 図1
【解決手段】 制動装置の制御ユニットは、パッド3と押圧部4の間に挟み込んだ複数の検出センサが検出した荷重により、パッド3の押圧力と傾きを算出し、その押圧力、傾き、および、予め記憶している関係から、摩擦係数を推定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車輪などの運動体の制動時に、制動に関わる摩擦部分の圧力などから、運動体の運動方向を知り、また、その摩擦係数を推定することができる制動装置に関する。
近年、車両などの制動装置は、油圧式やBBW(ブレーキ・バイ・ワイヤ)などの制動制御方式にかかわらず、ECU(Electronic Control Unit)などの制御ユニットによって制動に関する制御を行うことが多い。
そして、制御ユニットによって制動を制御する場合には、制動時の実際の制動トルク(実トルク)を知ることが重要となる。なぜなら、運転者のブレーキペダル操作に応じて、制御ユニットが、制動トルクの目標値(目標トルク)に基づいた制動制御を行うのであるが、そのときの実トルクがわかれば、フィードバック制御によって、目標トルクと実トルクの誤差を適宜修正し、より適切な制動制御を行うことができるからである。
そして、制御ユニットによって制動を制御する場合には、制動時の実際の制動トルク(実トルク)を知ることが重要となる。なぜなら、運転者のブレーキペダル操作に応じて、制御ユニットが、制動トルクの目標値(目標トルク)に基づいた制動制御を行うのであるが、そのときの実トルクがわかれば、フィードバック制御によって、目標トルクと実トルクの誤差を適宜修正し、より適切な制動制御を行うことができるからである。
また、実トルクは、制動に関わる摩擦部分に加えられる圧力、摩擦係数および有効半径(車輪の中心から摩擦部分の中心までの長さ)から算出することができる。そして、この場合、有効半径は、ほぼ不変である。また、摩擦係数は、摩擦する2つの部品(以下、摩擦部品)の素材や温度などにより決定するものであり、制動時の摩擦部品の温度上昇を推定しておけば、ある程度正確な値を算出することができる。したがって、摩擦部分の圧力がわかれば、おおよその実トルクを計算することができる。
そこで、たとえば、特許文献1には、ディスクブレーキの爪部に検出手段を設けることで、ディスクロータに対するブレーキパッドの押圧力(摩擦部分の圧力)を検出することができる技術が開示されている。
特開2004−183694号公報(段落0007、図1)
そこで、たとえば、特許文献1には、ディスクブレーキの爪部に検出手段を設けることで、ディスクロータに対するブレーキパッドの押圧力(摩擦部分の圧力)を検出することができる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1の技術では、摩擦部分の圧力を検出することはできるが、車輪の回転方向(運動方向)や、摩擦部品間の位置関係のずれを検出することはできない。
そして、摩擦係数の変化速度は、車輪の回転方向や、摩擦部品間の位置関係のずれからも影響を受ける。つまり、車輪の回転方向や、摩擦部品間の位置関係のずれによって、摩擦部品間の接触具合が異なり、それによって、熱の発生速度や発生分布などが異なることに起因して、制動時の摩擦部品における温度上昇の状況が変化するからである。そのため、摩擦係数の変化速度が予め想定したものとは異なり、実トルクの算出値の誤差が大きくなってしまう。
そこで、本発明は、摩擦部分の圧力などから、運動体の運動方向や摩擦部品間の接触状況を知り、それによって、より正確な摩擦係数を推定することができる制動装置を提供することを目的とする。
そして、摩擦係数の変化速度は、車輪の回転方向や、摩擦部品間の位置関係のずれからも影響を受ける。つまり、車輪の回転方向や、摩擦部品間の位置関係のずれによって、摩擦部品間の接触具合が異なり、それによって、熱の発生速度や発生分布などが異なることに起因して、制動時の摩擦部品における温度上昇の状況が変化するからである。そのため、摩擦係数の変化速度が予め想定したものとは異なり、実トルクの算出値の誤差が大きくなってしまう。
そこで、本発明は、摩擦部分の圧力などから、運動体の運動方向や摩擦部品間の接触状況を知り、それによって、より正確な摩擦係数を推定することができる制動装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に係る本発明は、所定の運動をする運動体に押し付けられる制動部材を押圧する押圧部と、前記押圧部に押圧力を与える駆動部と、前記運動体に対する前記制動部材の押圧力を検出する複数の検出センサと、前記駆動部を制御する制御ユニットと、を備えた制動装置であって、前記複数の検出センサを、前記運動体の運動方向に対して前後差を設けて配置し、前記制御ユニットは、前記駆動部を駆動したときに、前記複数の検出センサの検出値を比較し、前記運動体の運動方向を判定する、ことを特徴とする。
また、請求項2に係る本発明は、所定の運動をする運動体に押し付けられる制動部材を押圧する押圧部と、前記押圧部に押圧力を与える駆動部と、前記運動体に対する前記制動部材の押圧力を検出する複数の検出センサと、前記駆動部を制御する制御ユニットと、を備えた制動装置であって、前記複数の検出センサを、前記運動体の運動方向またはその垂直方向に差を設けて配置し、前記制御ユニットは、前記運動体に対する前記制動部材の全体押圧力、前記制動部材の傾き、および、前記運動体と前記制動部材との摩擦係数、との関係を予め記憶し、前記駆動部を駆動した場合に、前記複数の検出センサによる各検出値から前記全体押圧力と前記制動部材の傾きを算出し、前記関係に基づいて、前記算出した前記全体押圧力および前記制動部材の傾きから前記摩擦係数を推定する、ことを特徴とする。なお、後記する実施形態では、「関係」として、「テーブル」と「数式」を例にとり、それぞれ説明する。
請求項1に係る本発明によれば、複数の検出センサの検出値から、運動体の運動方向を知ることができる。
また、請求項2に係る本発明によれば、複数の検出センサの検出値から、摩擦部品間の接触状況を知り、それによって、より正確な摩擦係数を推定することができる。
また、請求項2に係る本発明によれば、複数の検出センサの検出値から、摩擦部品間の接触状況を知り、それによって、より正確な摩擦係数を推定することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。ここでは、実施形態に係る制動装置としてディスクブレーキの場合を例にとり、まず、図1と図2を参照しながら構成について説明し、次に、図2〜図5を参照しながら動作について説明する。
図1は、車両などの移動体の車輪において、制動に関連する部品(制動関連部品)を模式的に表わした構成図である。制動関連部品は、ディスクロータ1、キャリパ2、パッド3,3a、押圧部4、駆動部5および荷重検出センサA,B,Cから構成される。
ディスクロータ(運動体)1は、車輪(不図示)とともに回転する円盤状のものである。
キャリパ2は、パッド3,3a、押圧部4および駆動部5を保持するものであり、略C字形に形成され、ディスクロータ1を跨ぐように配置されている。
パッド(制動部材)3,3aは、ディスクロータ1を両側から挟み込む位置に配置されており、ディスクロータ1との摩擦によりディスクロータ1を制動する。なお、パッド3aは、キャリパ2の先端の爪部に固着されている。また、パッド3は、押圧部4の先端面に固着されている。
キャリパ2は、パッド3,3a、押圧部4および駆動部5を保持するものであり、略C字形に形成され、ディスクロータ1を跨ぐように配置されている。
パッド(制動部材)3,3aは、ディスクロータ1を両側から挟み込む位置に配置されており、ディスクロータ1との摩擦によりディスクロータ1を制動する。なお、パッド3aは、キャリパ2の先端の爪部に固着されている。また、パッド3は、押圧部4の先端面に固着されている。
押圧部4は、駆動部5によって、ディスクロータ1の回転軸方向(図1の左右方向)に移動可能なものであり、たとえばピストンなどである。押圧部4は、その先端面においてパッド3と固着しており、それらの間に、荷重検出センサA,B,Cが挟み込まれている。
駆動部5は、押圧部4およびパッド3をディスクロータ1の回転軸方向に移動させるものであり、たとえば電動モータである。
駆動部5は、押圧部4およびパッド3をディスクロータ1の回転軸方向に移動させるものであり、たとえば電動モータである。
荷重検出センサ(検出センサ)A,B,Cは、パッド3と押圧部4との間の荷重を検出するセンサであり、たとえば圧電素子を利用した圧電センサにより実現することができる。また、図1では、荷重検出センサのAとCが1つに見えるが、実際には図3(a)に示すように、それぞれ別々のものとして、分離して配置されている。
なお、図1に示すように、パッド3,3aがディスクロータ1に当接している状態で、駆動部5が押圧部4を図1の左方向に押圧すると、その反作用でキャリパ2は駆動部5との接触部分から図1の右方向への押圧力を受け、その結果、パッド3aは、パッド3がディスクロータ1に押し付けられるのとほぼ同等の押圧力で、ディスクロータ1に押し付けられる。つまり、回転しているディスクロータ1は、両側に配設されたパッド3,3aに挟み込まれて、その摩擦により制動される。
なお、図1に示すように、パッド3,3aがディスクロータ1に当接している状態で、駆動部5が押圧部4を図1の左方向に押圧すると、その反作用でキャリパ2は駆動部5との接触部分から図1の右方向への押圧力を受け、その結果、パッド3aは、パッド3がディスクロータ1に押し付けられるのとほぼ同等の押圧力で、ディスクロータ1に押し付けられる。つまり、回転しているディスクロータ1は、両側に配設されたパッド3,3aに挟み込まれて、その摩擦により制動される。
次に、図2を参照しながら、制動装置Sを含むディスクブレーキ装置の各構成について説明する。図2は、各構成の機能を表わすブロック図であり、ディスクブレーキ装置は、制動装置S、ブレーキペダル6、圧力センサ7および反力生成手段8から構成される。なお、図2において、実線矢印は電気信号の送信を表わし、点線矢印は力の作用を意味する。
制動装置Sは、押圧部4、駆動部5、荷重検出センサA,B,Cおよび制御ユニット10から構成される。
押圧部4、駆動部5および荷重検出センサA,B,Cは、図1で説明したものと同じものであるので、説明を省略する。
制動装置Sは、押圧部4、駆動部5、荷重検出センサA,B,Cおよび制御ユニット10から構成される。
押圧部4、駆動部5および荷重検出センサA,B,Cは、図1で説明したものと同じものであるので、説明を省略する。
制御ユニット10は、制御部11および記憶部12を備えており、たとえば、ECU(Electronic Control Unit)である。制御部11は、各種演算制御を行うものであり、たとえば、CPU(Central Processing Unit)により実現することができる。記憶部12は、制御部11が起動する制御プログラム、荷重検出センサA,B,Cによる検出値などの種々の情報を記憶するものであり、たとえば、メモリ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などにより実現することができる。
ブレーキペダル6は、運転者が制動時に足で踏むことにより操作するものである。
圧力センサ7は、ブレーキペダル6における操作の圧力を検知するものであり、その圧力値を電気信号によって制御部11に送信する。なお、圧力センサ7の代わりに、ブレーキペダル6の踏み込み量(長さや回転角)を検知するエンコーダやポテンショメータなどのセンサを用いてもよい。
反力生成手段8は、パッド3によって車輪(不図示)に与える制動トルク(実トルクまたは目標トルク)の量に応じて、ブレーキペダル6に対する反力を生成するものである。運転者は、ブレーキペダル6を介して反力生成手段8による反力を体感することで、制動トルクの量を実感することができる。
圧力センサ7は、ブレーキペダル6における操作の圧力を検知するものであり、その圧力値を電気信号によって制御部11に送信する。なお、圧力センサ7の代わりに、ブレーキペダル6の踏み込み量(長さや回転角)を検知するエンコーダやポテンショメータなどのセンサを用いてもよい。
反力生成手段8は、パッド3によって車輪(不図示)に与える制動トルク(実トルクまたは目標トルク)の量に応じて、ブレーキペダル6に対する反力を生成するものである。運転者は、ブレーキペダル6を介して反力生成手段8による反力を体感することで、制動トルクの量を実感することができる。
そして、図2では、駆動部5、荷重検出センサA,B,C、圧力センサ7および反力生成手段8が、制御部11に電気的に接続され、大まかな動作は次のようになる。
まず、運転者がブレーキペダル6を踏むと、圧力センサ7がそれを検知し、その圧力値を制御部11に送信する。制御部11は、その圧力値から車輪に対する目標トルクを算出し、駆動部5を駆動する。そして、駆動部5は、押圧部4を押圧制御する。
そして、荷重検出センサA,B,Cが、そのときのパッド3と押圧部4との間の荷重、すなわち、パッド3がディスクロータ1を押圧する力を検出し、その検出値を制御部11に送信する。制御部11は、荷重検出センサA,B,Cから受信した検出値に基づいて実トルクを算出し、その実トルクと目標トルクのデータを利用して、その偏差を修正すべく、駆動部5をフィードバック制御する。また、制御部11は、目標トルクと実トルクのいずれかに基づいて、反力生成手段8に、ブレーキペダル6に対する反力を生成させる。
まず、運転者がブレーキペダル6を踏むと、圧力センサ7がそれを検知し、その圧力値を制御部11に送信する。制御部11は、その圧力値から車輪に対する目標トルクを算出し、駆動部5を駆動する。そして、駆動部5は、押圧部4を押圧制御する。
そして、荷重検出センサA,B,Cが、そのときのパッド3と押圧部4との間の荷重、すなわち、パッド3がディスクロータ1を押圧する力を検出し、その検出値を制御部11に送信する。制御部11は、荷重検出センサA,B,Cから受信した検出値に基づいて実トルクを算出し、その実トルクと目標トルクのデータを利用して、その偏差を修正すべく、駆動部5をフィードバック制御する。また、制御部11は、目標トルクと実トルクのいずれかに基づいて、反力生成手段8に、ブレーキペダル6に対する反力を生成させる。
次に、図3を参照しながら、各構成の配置と動作について説明する。なお、図3(a)、図3(b)および図3(c)は、パッド3などに関して、同じ状態のものを異なる方向から見た場合の図を表わしている。
図3(a)は、図1におけるパッド3のディスクロータ1との接触面を、Y方向から見たときの図である。パッド3の押圧部4との接触面において、上部中央に荷重検出センサBが配置され、下部の左側に荷重検出センサAが配置され、下部の右側に荷重検出センサCが配置されている。
また、図3(a)において、ディスクロータ1は、パッド3との当接部分が矢印t方向に移動するように、回転しているものとする。この場合、パッド3は、ディスクロータ1との摩擦によって、本来の位置よりも回転方向(図の右方向)にずれる。
また、図3(a)において、ディスクロータ1は、パッド3との当接部分が矢印t方向に移動するように、回転しているものとする。この場合、パッド3は、ディスクロータ1との摩擦によって、本来の位置よりも回転方向(図の右方向)にずれる。
さらに、パッド3は、ディスクロータ1との摩擦、車体(不図示)にかかる重量の偏り、路面の凹凸による車体の上下動などにより、本来の位置から上下の方向(図の上下方向)にずれることがある。
そして、図3(a)では、実線で示すようにパッド3が仮想線で示す本来の位置から図の右下方向にずれている。
そして、図3(a)では、実線で示すようにパッド3が仮想線で示す本来の位置から図の右下方向にずれている。
図3(b)は、図1のディスクロータ1、パッド3、荷重検出センサA,B,Cおよび押圧部4を、Z方向から見たときの構成図である。図3(b)において、ディスクロータ1は、パッド3との当接部分が矢印t方向に移動するように、回転している。この場合、パッド3は、ディスクロータ1との摩擦によって、図3(b)のように、仮想線で示す本来の位置より回転方向(図の右方向)にずれている。
なお、パッド3と押圧部4は、固着されているので、接着面がずれることはない。また、ディスクロータ1は剛体(ほとんど変形しない物質)であり、パッド3は非剛体(変形しうる物質)であるものとする。
なお、パッド3と押圧部4は、固着されているので、接着面がずれることはない。また、ディスクロータ1は剛体(ほとんど変形しない物質)であり、パッド3は非剛体(変形しうる物質)であるものとする。
図3(b)では、パッド3および押圧部4が回転方向にずれることで、パッド3が非対称に圧縮変形するので、荷重検出センサCよりも荷重検出センサBに、荷重検出センサBよりも荷重検出センサAに、より大きな荷重がかかることになる。そして、これらの荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重、あるいはその荷重の比から、ディスクロータ1の回転方向やパッド3の傾きを判定・算出することができる。
したがって、図3(b)において、荷重検出センサA,B,Cは、図3(a)の縦方向に一直線上に並ぶ配置以外、つまり、ディスクロータ1の運動方向に対して前後差を設けた配置であれば、図3(a)に示した配置でなくてもよい。すなわち、たとえば、3つの荷重検出センサA,B,Cのうち、2つが図3(a)の縦方向の一直線上に並んでいても、残りの1つが横方向にずれて配置されていれば、パッド3が横方向に傾いたときに、その残りの1つがあとの2つとは違う検出値を示すことになるので、パッド3の横方向の傾きを算出できるのである。
したがって、図3(b)において、荷重検出センサA,B,Cは、図3(a)の縦方向に一直線上に並ぶ配置以外、つまり、ディスクロータ1の運動方向に対して前後差を設けた配置であれば、図3(a)に示した配置でなくてもよい。すなわち、たとえば、3つの荷重検出センサA,B,Cのうち、2つが図3(a)の縦方向の一直線上に並んでいても、残りの1つが横方向にずれて配置されていれば、パッド3が横方向に傾いたときに、その残りの1つがあとの2つとは違う検出値を示すことになるので、パッド3の横方向の傾きを算出できるのである。
図3(c)は、図1のディスクロータ1、パッド3、荷重検出センサA,B,Cおよび押圧部4を、図1を見る方向と同方向から見たときの構成図である。
図3(c)において、ディスクロータ1は、矢印t方向に回転している。そして、図3(c)では、パッド3が、ディスクロータ1との摩擦、車体(不図示)にかかる重量の偏り、路面の凹凸による車体の上下動などにより、図の下方向にずれている。なお、ここでも、パッド3と押圧部4は、しっかり固着されているので、接着面がずれることはない。
図3(c)において、ディスクロータ1は、矢印t方向に回転している。そして、図3(c)では、パッド3が、ディスクロータ1との摩擦、車体(不図示)にかかる重量の偏り、路面の凹凸による車体の上下動などにより、図の下方向にずれている。なお、ここでも、パッド3と押圧部4は、しっかり固着されているので、接着面がずれることはない。
図3(c)では、パッド3および押圧部4が下方向にずれることで、荷重検出センサA,Cよりも荷重検出センサBに、より大きな圧力がかかることになる。そして、これらの荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重、あるいはその荷重の比から、パッド3の傾きを判定・算出することができる。
したがって、図3(c)において、荷重検出センサA,B,Cは、図3(a)の横方向に一直線上に並ぶ配置以外、つまり、ディスクロータ1の運動方向の垂直方向に対して差を設けた配置であれば、図3(a)に示した配置でなくてもよい。つまり、たとえば、3つの荷重検出センサA,B,Cのうち、2つが図3(a)の横方向の一直線上に並んでいても、残りの1つが縦方向にずれて配置されていれば、パッド3が縦方向に傾いたときに、その1つがあとの2つとは違う検出値を示すことになるので、パッド3の縦方向の傾きを算出できるのである。
したがって、図3(c)において、荷重検出センサA,B,Cは、図3(a)の横方向に一直線上に並ぶ配置以外、つまり、ディスクロータ1の運動方向の垂直方向に対して差を設けた配置であれば、図3(a)に示した配置でなくてもよい。つまり、たとえば、3つの荷重検出センサA,B,Cのうち、2つが図3(a)の横方向の一直線上に並んでいても、残りの1つが縦方向にずれて配置されていれば、パッド3が縦方向に傾いたときに、その1つがあとの2つとは違う検出値を示すことになるので、パッド3の縦方向の傾きを算出できるのである。
以上の理由から、パッド3の横方向の傾きと縦方向の傾きの両方を算出するには、荷重検出センサA,B,Cを、そのすべてがパッド3の縦方向および横方向のいずれの一直線上にも並ばないように、つまり、ディスクロータ1の運動方向およびその垂直方向に対して差を設けて配置すればよい。
次に、図4を参照しながら、パッド3の傾きと押圧力、および、パッド3とディスクロータ1の摩擦係数、の関係について説明する。図4は、それらの関係を表わす関係テーブルの一例である。この関係テーブル20は、制御ユニット10の記憶部12(図2)に格納される。この関係テーブル20は、実験やシュミレーションなどにより、予め作成されている。
関係テーブル20は、左から順に、荷重検出センサの荷重比21、ディスクロータの回転方向22、パッドの横方向の傾き度合23、パッドの縦方向の傾き度合24、パッドの押圧力25および摩擦係数26の6つの項目から構成される。
関係テーブル20は、左から順に、荷重検出センサの荷重比21、ディスクロータの回転方向22、パッドの横方向の傾き度合23、パッドの縦方向の傾き度合24、パッドの押圧力25および摩擦係数26の6つの項目から構成される。
荷重検出センサの荷重比21は、荷重検出センサA,B,Cが検出する荷重の比を表わすものである。なお、ここでは、整数比で表わしているが、小数や分数が混ざっていてもよい。
ディスクロータの回転方向22は、ディスクロータ1の回転方向を表わすものである。
パッドの横方向の傾き度合23は、パッド3の横方向の傾きの度合を表わすものである。なお、この傾きの度合は、傾きの角度で表わしてもよいし、また、傾きに起因するパッド3の横方向への移動(ずれ)の長さ(mmなど)などで表わしてもよい。
パッドの縦方向の傾き度合24は、パッド3の縦方向の傾きの度合を表わすものである。なお、この傾きの度合も、傾きの角度や、パッド3の縦方向への移動の長さなどであってもよい。
ディスクロータの回転方向22は、ディスクロータ1の回転方向を表わすものである。
パッドの横方向の傾き度合23は、パッド3の横方向の傾きの度合を表わすものである。なお、この傾きの度合は、傾きの角度で表わしてもよいし、また、傾きに起因するパッド3の横方向への移動(ずれ)の長さ(mmなど)などで表わしてもよい。
パッドの縦方向の傾き度合24は、パッド3の縦方向の傾きの度合を表わすものである。なお、この傾きの度合も、傾きの角度や、パッド3の縦方向への移動の長さなどであってもよい。
パッドの押圧力25は、荷重検出センサA,B,Cが検出する荷重を元に算出される、ディスクロータ1に対するパッド3の全体押圧力である。ここでは、パッドの押圧力25は、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値を、その値とする。
なお、このパッドの押圧力25は、最終的に摩擦係数26の推定に使用されるためのものであるので、ディスクロータ1に対するパッド3の実際の全体押圧力と必ずしも一致している必要はない。したがって、パッドの押圧力25の算出には、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値以外にも、合計値や平均値など、適宜都合のいい値を選択・算出するようにすればよい。
摩擦係数26は、それぞれの条件における、パッド3とディスクロータ1に関する摩擦係数の推定値を表わすものである。この摩擦係数26の値は、予め実験などにより決定しておくことができる。
なお、このパッドの押圧力25は、最終的に摩擦係数26の推定に使用されるためのものであるので、ディスクロータ1に対するパッド3の実際の全体押圧力と必ずしも一致している必要はない。したがって、パッドの押圧力25の算出には、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値以外にも、合計値や平均値など、適宜都合のいい値を選択・算出するようにすればよい。
摩擦係数26は、それぞれの条件における、パッド3とディスクロータ1に関する摩擦係数の推定値を表わすものである。この摩擦係数26の値は、予め実験などにより決定しておくことができる。
関係テーブル20は、たとえば、1段目では、荷重検出センサの荷重比21が左から11:10:9(A:B:C)となっており、荷重検出センサCが検出した荷重よりも荷重検出センサAが検出した荷重のほうが大きいことから、ディスクロータの回転方向22は右方向と判定される。また、この場合のパッドの横方向の傾き度合23を「+1」とする。
さらに、荷重検出センサBの荷重比「10」が、荷重検出センサAの荷重比「11」と荷重検出センサCの荷重比「9」の平均値と等しいことから、パッドの縦方向の傾き度合24は「0(なし)」と判定される。また、これらの条件において、パッドの押圧力25がそれぞれ10、20、30であるとき、摩擦係数26はそれぞれ0.35、0.36、0.37であることが、この関係テーブル20から推定できる。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が増えたときに摩擦係数26の値も増えるものとしたが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、パッドの押圧力25の値が増えたときに摩擦係数26の値が変わらなかったり減ったりするときは、そのように設定しておけばよい。
さらに、荷重検出センサBの荷重比「10」が、荷重検出センサAの荷重比「11」と荷重検出センサCの荷重比「9」の平均値と等しいことから、パッドの縦方向の傾き度合24は「0(なし)」と判定される。また、これらの条件において、パッドの押圧力25がそれぞれ10、20、30であるとき、摩擦係数26はそれぞれ0.35、0.36、0.37であることが、この関係テーブル20から推定できる。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が増えたときに摩擦係数26の値も増えるものとしたが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、パッドの押圧力25の値が増えたときに摩擦係数26の値が変わらなかったり減ったりするときは、そのように設定しておけばよい。
そして、2段目、3段目では、荷重検出センサBの荷重比が、荷重検出センサAの荷重比と荷重検出センサCの荷重比との平均であることには変わりがないが、荷重検出センサAの荷重比と荷重検出センサCの荷重比にさらに差が付いている。それによって、パッドの横方向の傾き度合23が増え、パッドの押圧力25のそれぞれの場合の摩擦係数26の値が、1段目のときよりも増えている。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、1段目よりも2段目、2段目よりも3段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、1段目よりも2段目、2段目よりも3段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
また、4段目では、荷重検出センサの荷重比21が左から11:11:9(A:B:C)となっており、荷重検出センサCの圧力よりも荷重検出センサAの圧力のほうが大きいことから、ディスクロータの回転方向22は右方向と判定される。さらに、荷重検出センサBの荷重比「11」が、荷重検出センサAの荷重比「11」と荷重検出センサCの荷重比「9」の平均値「10」より大きいことから、パッド3が下方向にずれていると判定される。この場合の、パッドの縦方向の傾き度合24を「−1」とする。また、これらの条件において、パッドの押圧力25がそれぞれ10、20、30であるとき、摩擦係数26はそれぞれ0.36、0.37、0.38であることが、この関係テーブル20から推定できる。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、1段目よりも4段目のほうが大きくなっているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、1段目よりも4段目のほうが大きくなっているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
そして、5段目、6段目では、荷重検出センサAと荷重検出センサCの荷重比は4段目と同じであるが、荷重検出センサBの荷重比が相対的に大きくなっている。それによって、パッドの縦方向の傾き度合23の絶対値が増え、パッドの押圧力25のそれぞれの場合の摩擦係数26の値が、4段目のときよりも増えている。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、4段目よりも5段目、5段目よりも6段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、4段目よりも5段目、5段目よりも6段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
また、7段目では、荷重検出センサの荷重比21が左から9:9:11(A:B:C)となっており、荷重検出センサAの圧力よりも荷重検出センサCの圧力のほうが大きいことから、ディスクロータの回転方向22は左方向と判定される。さらに、荷重検出センサBの荷重比「9」が、荷重検出センサAの荷重比「9」と荷重検出センサCの荷重比「11」の平均値「10」より小さいことから、パッド3が上方向にずれていると判定される。この場合の、パッドの縦方向の傾き度合24を「+1」とする。また、これらの条件において、パッドの押圧力25がそれぞれ10、20、30であるとき、摩擦係数26はそれぞれ0.36、0.37、0.38であることが、この関係テーブル20から推定できる。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、4段目と7段目とで等しくなっているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、4段目と7段目とで等しくなっているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
そして、8段目、9段目では、荷重検出センサAと荷重検出センサCの荷重比は7段目と同じであるが、荷重検出センサBの荷重比が相対的に小さくなっている。それによって、パッドの縦方向の傾き度合23の絶対値が増え、パッドの押圧力25のそれぞれの場合の摩擦係数26の値が、7段目のときよりも増えている。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、7段目よりも8段目、8段目よりも9段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
また、この図4の関係テーブル20は、1つにまとまっていなくても、2つ以上の表に分割されていてもかまわない。
なお、ここでは、パッドの押圧力25の値が同じときには、摩擦係数26の値が、7段目よりも8段目、8段目よりも9段目のほうが大きいものであるとしているが、パッド3やディスクロータ1の材質や使用条件などによって、別の傾向となってもかまわない。
また、この図4の関係テーブル20は、1つにまとまっていなくても、2つ以上の表に分割されていてもかまわない。
次に、図5を参照しながら、制動時の摩擦係数の推定に関する処理について説明する(適宜図1、図2参照)。図5は、制動時に制御部11が行う処理のフローチャートである。
まず、車両の運転中に、運転者がブレーキペダル6を踏むと、圧力センサ7がその圧力を検知し、制御部11に圧力検知信号を送信する。その圧力検知信号を入力した制御部11は、その圧力値に応じて駆動部5を駆動する。駆動部5の駆動により押圧部4がディスクロータ1に対して前進移動し、押圧部4と固着しているパッド3がディスクロータ1に押し付けられ、そのパッド3とディスクロータ1との摩擦によりディスクロータ1の回転が抑制される。
まず、車両の運転中に、運転者がブレーキペダル6を踏むと、圧力センサ7がその圧力を検知し、制御部11に圧力検知信号を送信する。その圧力検知信号を入力した制御部11は、その圧力値に応じて駆動部5を駆動する。駆動部5の駆動により押圧部4がディスクロータ1に対して前進移動し、押圧部4と固着しているパッド3がディスクロータ1に押し付けられ、そのパッド3とディスクロータ1との摩擦によりディスクロータ1の回転が抑制される。
そして、パッド3がディスクロータ1に押し付けられているとき、荷重検出センサA,B,Cがそれぞれ荷重を検出し、制御部11がその荷重に関する信号を受信する。制御部11は、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値を、パッド3の押圧力として算出(選択)する(ステップS1)。なお、前記したように、パッド3の押圧力は、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値、合計値、平均値など、適宜都合のいい値を選択・算出するようにすればよい。
続いて、制御部11は、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重について、整数比化などの計算を行うことで、荷重検出センサA,B,Cの荷重比を算出する(ステップS2)。
続いて、制御部11は、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重について、整数比化などの計算を行うことで、荷重検出センサA,B,Cの荷重比を算出する(ステップS2)。
次に、制御部11は、ステップS2で算出した荷重検出センサA,B,Cの荷重比を元に、図4を参照することで、パッド3の傾き(パッドの横方向の傾き度合23およびパッドの縦方向の傾き度合24)を算出(取得)する(ステップS3)。
たとえば、荷重検出センサA,B,Cの荷重比が11:12:9であれば、それは5段目の荷重検出センサの荷重比21に該当するので、5段目のパッドの横方向の傾き度合23の数値「+1」とパッドの縦方向の傾き度合24の数値「−2」を取得する。
たとえば、荷重検出センサA,B,Cの荷重比が11:12:9であれば、それは5段目の荷重検出センサの荷重比21に該当するので、5段目のパッドの横方向の傾き度合23の数値「+1」とパッドの縦方向の傾き度合24の数値「−2」を取得する。
なお、ステップS2で算出した荷重検出センサA,B,Cの荷重比が、図4の荷重検出センサの荷重比21のいずれにも完全に一致しない場合には、一番近い荷重検出センサの荷重比21に該当するものとみなす、などにより処理を行うようにすればよい。また、図4では、荷重検出センサの荷重比21とパッドの横方向の傾き度合23、パッドの縦方向の傾き度合24との関係が関係テーブル20によって定義されているが、荷重検出センサの荷重比21から計算(荷重比の各値の、平均値からの離れ具合から算出など)により求めるようにしてもよい。
続いて、制御部11は、ステップS1で算出したパッド3の押圧力とステップS3で算出したパッド3の傾きを元に、図4を参照することで、摩擦係数26(図4)を推定することができる。たとえば、パッド3の傾き(パッドの横方向の傾き度合23およびパッドの縦方向の傾き度合24)がそれぞれ「+1」と「−2」、パッド3の押圧力が「30」であれば、図4の関係テーブル20の5段目を参照することで、摩擦係数26を0.40と推定できる。
なお、ステップS1で算出したパッド3の押圧力が、図4の関係テーブル20におけるパッドの押圧力25の項目の数値「10」「20」「30」のいずれにも完全に一致しない場合には、四捨五入や切り上げなどの計算を施すことで、パッドの押圧力25の項目の数値に一致するようにしてもよい。また、たとえば、ステップS1で算出したパッド3の押圧力が「15」であれば、パッドの押圧力25が「10」のときと「20」のときのそれぞれの摩擦係数26の数値の中間値を摩擦係数26として採用する、など、比例計算を行うようにしてもよい。
また、図4の関係テーブル20の代わりに、関係式(数式)を用いて摩擦係数を推定することもできる。図6は、関係式を用いて摩擦係数を推定する場合の処理を表わすフローチャートである。図6の処理は、特に、図4の関係テーブル20の1段目〜3段目に相当し、制御部11が行うものである。
まず、制御部11は、荷重検出センサA,B,Cが検出したそれぞれの荷重(a,b,cとする)を比較し、a>b>cか否かを判定する(ステップS11)。a>b>cの場合はステップS12に進み、a>b>cでない場合は処理を終了する。
なお、a>b>cでない場合の処理は、ここでは説明を省略しているが、a>b>cである場合の処理と同様に別に設けておけばよい。
なお、a>b>cでない場合の処理は、ここでは説明を省略しているが、a>b>cである場合の処理と同様に別に設けておけばよい。
ステップS12において、制御部11は、a,b,cが数式1かつ数式2を満たすか否かを判定する。
[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式1
[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式2
この数式1および数式2は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=11,b=10,c=9の場合(図4の関係テーブルの1段目に相当)は、この数式1かつ数式2を満たし、ステップS13に進む。
[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式1
[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式2
この数式1および数式2は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=11,b=10,c=9の場合(図4の関係テーブルの1段目に相当)は、この数式1かつ数式2を満たし、ステップS13に進む。
ステップS13において、制御部11は、数式3により摩擦係数(μ)を推定する。なお、パッド3の押圧力は、前記したように、荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重の最大値、合計値、平均値などから、適宜都合のいい値を選択・算出したものであり、以下、pと表記する。
μ=0.34+p/1000・・・数式3
この数式3によれば、p=10のときμ=0.35,p=20のときμ=0.36,p=30のときμ=0.37となり、図4の関係テーブル20の1段目の摩擦係数26の数値と合致する。
μ=0.34+p/1000・・・数式3
この数式3によれば、p=10のときμ=0.35,p=20のときμ=0.36,p=30のときμ=0.37となり、図4の関係テーブル20の1段目の摩擦係数26の数値と合致する。
a,b,cが数式1かつ数式2を満たさない場合(ステップS12でNo)、制御部11は、a,b,cが数式4かつ数式5を満たすか否かを判定する(ステップS14)。
0.15≦[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]<0.25・・・数式4
0.15≦[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]<0.25・・・数式5
この数式4および数式5は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=12,b=10,c=8の場合(図4の関係テーブルの2段目に相当)は、この数式4かつ数式5を満たし、ステップS15に進む。
0.15≦[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]<0.25・・・数式4
0.15≦[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]<0.25・・・数式5
この数式4および数式5は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=12,b=10,c=8の場合(図4の関係テーブルの2段目に相当)は、この数式4かつ数式5を満たし、ステップS15に進む。
ステップS15において、制御部11は、数式6により摩擦係数(μ)を推定する。
μ=0.36+p/1000・・・数式6
この数式6によれば、p=10のときμ=0.37,p=20のときμ=0.38,p=30のときμ=0.39となり、図4の関係テーブル20の2段目の摩擦係数26の数値と合致する。
μ=0.36+p/1000・・・数式6
この数式6によれば、p=10のときμ=0.37,p=20のときμ=0.38,p=30のときμ=0.39となり、図4の関係テーブル20の2段目の摩擦係数26の数値と合致する。
a,b,cが数式4かつ数式5を満たさない場合(ステップS14でNo)、制御部11は、a,b,cが数式7かつ数式8を満たすか否かを判定する(ステップS16)。
0.25≦[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]・・・数式7
0.25≦[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]・・・数式8
この数式7および数式8は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=13,b=10,c=7の場合(図4の関係テーブルの3段目に相当)は、この数式7かつ数式8を満たし、ステップS17に進む。
0.25≦[a−(a+b+c)/3]/[(a+b+c)/3]・・・数式7
0.25≦[(a+b+c)/3−c]/[(a+b+c)/3]・・・数式8
この数式7および数式8は、それぞれ、aおよびcが、平均値からどれくらいの割合で離れているのかを判断するものである。たとえば、a=13,b=10,c=7の場合(図4の関係テーブルの3段目に相当)は、この数式7かつ数式8を満たし、ステップS17に進む。
ステップS17において、制御部11は、数式9により摩擦係数(μ)を推定する。
μ=0.38+p/1000・・・数式9
この数式9によれば、p=10のときμ=0.39,p=20のときμ=0.40,p=30のときμ=0.41となり、図4の関係テーブル20の3段目の摩擦係数26の数値と合致する。
μ=0.38+p/1000・・・数式9
この数式9によれば、p=10のときμ=0.39,p=20のときμ=0.40,p=30のときμ=0.41となり、図4の関係テーブル20の3段目の摩擦係数26の数値と合致する。
なお、a、bおよびcの値のばらつきに偏りがある場合(たとえば、a=13,b=12,c=8である場合など)は、ステップS12、S14およびS16のいずれにおいてもNoとなることがあるが、そういった場合にも摩擦係数を推定したいときには、図6のフローチャートにそれに対応する関係式を用いたステップを付加するか、あるいは、図6と同様の別のフローチャートにより別の関係式を用いればよい。
また、図4の関係テーブル20の4段目以降に関しても、同様に関係式を作成し用いることで、摩擦係数を推定することができる。
なお、関係式はこれらに限定されるものではなく、同様の主旨であれば別のものでも可能であり、たとえば、数式1および数式2の代わりに、次のような数式10および数式11を用いてもよい。
(a−b)/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式10
(a−b)/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式11
また、荷重検出センサA,B,Cの荷重比からパッド3の横方向および縦方向の傾きを求め、その傾きとパッド3の押圧力により摩擦係数を推定するように関係式を作成してもよい。
なお、関係式はこれらに限定されるものではなく、同様の主旨であれば別のものでも可能であり、たとえば、数式1および数式2の代わりに、次のような数式10および数式11を用いてもよい。
(a−b)/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式10
(a−b)/[(a+b+c)/3]<0.15・・・数式11
また、荷重検出センサA,B,Cの荷重比からパッド3の横方向および縦方向の傾きを求め、その傾きとパッド3の押圧力により摩擦係数を推定するように関係式を作成してもよい。
このように、本実施形態の制動装置によれば、回転方向判別可能な車輪速センサなどを用いなくても、複数の荷重検出センサA,B,Cが検出する荷重から、車輪の回転方向を知ることができる。また、複数の荷重検出センサA,B,Cが検出した荷重から、関係テーブル20あるいは関係式を用いて、より正確な摩擦係数を推定することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。たとえば、本発明は、ディスクブレーキだけでなく、ドラムブレーキなどの別方式のブレーキに適用することもできる。また、本発明を車両に適用する場合には、前輪と後輪で、摩擦係数の推定を別々に行うようにしてもよい。
さらに、複数の検出センサは、3つでなくても、2つあるいは4つ以上であってもよい。また、回転運動をする運動体だけでなく、直線運動する運動体に適用することもできる。その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
さらに、複数の検出センサは、3つでなくても、2つあるいは4つ以上であってもよい。また、回転運動をする運動体だけでなく、直線運動する運動体に適用することもできる。その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
1 ディスクロータ
2 キャリパ
3,3a パッド
4 押圧部
5 駆動部
6 ブレーキペダル
7 圧力センサ
8 反力生成手段
10 制御ユニット
11 制御部
12 記憶部
20 関係テーブル
A,B,C 荷重検出センサ
2 キャリパ
3,3a パッド
4 押圧部
5 駆動部
6 ブレーキペダル
7 圧力センサ
8 反力生成手段
10 制御ユニット
11 制御部
12 記憶部
20 関係テーブル
A,B,C 荷重検出センサ
Claims (2)
- 所定の運動をする運動体に押し付けられる制動部材を押圧する押圧部と、前記押圧部に押圧力を与える駆動部と、前記運動体に対する前記制動部材の押圧力をそれぞれ検出する複数の検出センサと、前記駆動部を制御する制御ユニットと、を備えた制動装置であって、
前記複数の検出センサを、前記運動体の運動方向に対して前後差を設けて配置し、
前記制御ユニットは、前記駆動部を駆動したときに、前記複数の検出センサの検出値を比較し、前記運動体の運動方向を判定する、
ことを特徴とする制動装置。 - 所定の運動をする運動体に押し付けられる制動部材を押圧する押圧部と、前記押圧部に押圧力を与える駆動部と、前記運動体に対する前記制動部材の押圧力をそれぞれ検出する複数の検出センサと、前記駆動部を制御する制御ユニットと、を備えた制動装置であって、
前記複数の検出センサを、前記運動体の運動方向またはその垂直方向に対して差を設けて配置し、
前記制御ユニットは、前記運動体に対する前記制動部材の全体押圧力、前記制動部材の傾き、および、前記運動体と前記制動部材との摩擦係数、との関係を予め記憶し、前記駆動部を駆動した場合に、前記複数の検出センサによる各検出値から前記全体押圧力と前記制動部材の傾きを算出し、前記関係に基づいて、前記算出した前記全体押圧力および前記制動部材の傾きから前記摩擦係数を推定する、
ことを特徴とする制動装置。
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