JP2007191010A - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦材とディスクロータとの間に侵入した水分によるウォータフェードや氷結によるフェードを検出すると共に、そのフェードを迅速に解消するこのとのできるディスクブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ２００の摩擦推定部６６は、制動時の減速度と制動力を発生させるために供給した液圧（押圧力）とに基づきディスクロータと摩擦材との間の摩擦係数を推定する。また、温度取得部６０は制動時のディスクロータの温度を取得する。そして、増圧制御部６８は推定した摩擦係数が所定値以下であり、かつその車輪のディスクロータの温度が所定値以下である場合に、ウォータフェードや氷結によるフェードが発生したと判定し、制動制御部７０の制御量に所定圧力分の増圧を行う。この増圧により、非制動時においてもディスクロータと摩擦材とが軽接触して接触面の温度を上げて、氷を解かすと共に、水分の除去を行い、迅速にフェード状態を解消する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置、特に摩擦材とディスクロータとの間に侵入した水分によるウォータフェードや氷結によるフェードを積極的に解消する制御の改良に関する。

車両の制動を行う制動装置の一つとして、ディスクブレーキ装置がある。このディスクブレーキ装置は、車輪と共に回転するディスクロータの摩擦摺動面に対向して配置される摩擦材を摩擦摺動面に押圧することにより制動力を発生させている。通常、ディスクロータは、摩擦制動時に発生する熱を効率よく放熱できるようにするため、カバーなどを設けることなく外気に触れるように露出している。そのため、雨天走行時や水溜まりを通過した時などにディスクロータと摩擦材との間に水滴（水分）が侵入して水膜を形成する場合がある。ディスクロータと摩擦材の間に水膜が存在すると乾燥時に比べ制動力が低下する、いわゆるウォータフェードが発生する場合がある。また、降雪時の走行では、雪が摩擦材を収納するキャリパの周囲に付着することがある。この場合、付着した雪が制動時の摩擦熱により溶けてディスクロータにつき、ディスクロータや摩擦材の表面に水膜や氷膜を形成する場合がある。この場合も乾燥時に比べ制動力が低下する。特に、冬季や寒冷地など車両周囲温度が０℃以下になるような場合、侵入した水分が凍ってディスクロータの表面に氷膜を形成することがある。氷膜の場合、制動時の摩擦熱によって、溶ける可能性があるが、水分が残っていると、再度結氷して氷膜を形成し、制動力が低下する現象を繰り返すことになる。

そのため、ディスクロータと摩擦材の間への水分の侵入を積極的に防止する構造を有するディスクブレーキ装置が種々提案されている。たとえば、特許文献１に開示される車両用電動ブレーキ装置は、温度センサが検出する外気温が予め設定された基準温度未満であるとき、ブレーキアクチュエータを制御してパッドをディスクロータに押しつけて、パッドクリアランスを調整するクリアランス調整手段を有している。たとえば、パッドとディスクロータとの間に雪が入ってブレーキ力が低下するような車両環境の場合、クリアランス調整手段がパッドクリアランスを「０」に調整している。この調整により、ディスクロータとパッドとの間に雪が侵入することを防止し、ブレーキ力が低下することを回避している。
特開２００１−２６０８６６号公報

しかし、特許文献１の装置による制御は、ディスクロータとパッドとの間に雪などが侵入しフェードが発生することが予測されたときに実行される。そのため、現実にはフェードが発生しない場合でもパッドクリアランスを「０」にする制御が行われてしまう。つまり、過剰な制御が行われてしまう場合がある。そこで、フェードの発生を検出すると共に、迅速にフェードを解消するための制御を実行するディスクブレーキ装置の提案が望まれている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩擦材とディスクロータとの間に侵入した水分によるウォータフェードや氷結によるフェードを検出すると共に、そのフェードを迅速に解消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。

上記課題を解決するために、本発明のある態様では、車輪とともに回転するディスクロータの摩擦摺動面に摩擦材を押圧して制動力を発生させるディスクブレーキ装置であって、前記摩擦材をディスクロータに押圧する押圧力を制御する制動制御手段と、制動力を発生させた時の減速度と、制動力を発生させるために供給した押圧力とに基づき前記ディスクロータと摩擦材との間の摩擦係数を推定する摩擦推定手段と、制動時の前記ディスクロータの温度を取得する温度取得手段と、前記摩擦推定手段が推定した摩擦係数が所定値以下であり、かつ前記温度取得手段が取得した前記ディスクロータの温度が所定値以下の場合、前記制動制御手段の制御量に所定圧力分上乗せして増圧する増圧制御手段と、を含むことを特徴とする。

摩擦推定手段は、たとえば、制動力を発生させた時の減速度と、制動力を発生させるために供給した押圧力とに基づき摩擦係数を演算することができる。また、減速度と押圧力と摩擦係数との関係を示すマップなどを用いることによって摩擦係数の推定を行うこともできる。このマップは、ディスクブレーキ装置の性能や車重、タイヤ径などによって決めることが望ましい。なお、積載時の車重変化を考慮して演算時の修正やマップの修正を実施することも好適である。温度取得手段は、たとえば、非接触型の温度センサを用いてディスクロータの温度を取得してもよいし、ディスクロータの近傍の車両固定部分の温度を直接測定し、ディスクロータの温度を推定してもよい。増圧制御手段は、推定した摩擦係数が所定値以下であり、かつディスクロータの温度が所定値以下の場合、制動制御手段の制御量に所定圧力分上乗せして増圧する。つまり、上述の条件が成立した場合、増圧制御手段は、制動制御手段の発生する押圧力を所定圧力分増圧側にオフセットする。その結果、制動制御手段に制動力を発生する要求がなされてない場合でも、制動制御手段は所定の押圧力を発生することになり、摩擦材をディスクロータに接触させることになる。ただし、このときの増圧する所定圧力とは、たとえば、通常制動時の圧力が２〜３ＭＰａであるのに対して、０．２ＭＰａ程度とすることが好ましい。この増圧は、ディスクロータと摩擦材とを軽接触させ、たとえば、摩擦部分やディスクロータを２０℃〜３０℃程度昇温させるが、車両に対して制動力とならない程度の圧力であることが望ましい。この態様によれば、ディスクロータと摩擦材との間に水分が侵入したり、その水分が結氷したり雪が侵入した場合、増圧によるディスクロータと摩擦材の接触で発生した摩擦熱により解氷したり、摩擦材の接触によりディスクロータの表面から水分を掻き落とすことができる。また、制動時のディスクロータと摩擦材との接触部分の昇温を迅速に行い水分の蒸発除去を制動初期の段階で実施し、ウォータフェードや氷結によるフェードを迅速に解消することができる。

また、上記態様において、前記増圧制御手段は、増圧制御後、前記摩擦推定手段が推定する摩擦係数が前記所定値を超えた場合、前記制動制御手段の増圧制御を解除してもよい。この態様によれば、ディスクロータと摩擦材との間に侵入した水分が除去され、両者間の摩擦係数が所定値に回復した場合、増圧制御が解除されるので、非制動時にディスクロータと摩擦材が接触しなくなり、ディスクロータや摩擦材の偏摩耗や燃費悪化を抑制できる。

また、上記態様において、前記増圧制御手段は、車輪が路面に対してスリップしていることを示す情報を取得した場合、前記制動制御手段の増圧制御を禁止するようにすることができる。車輪が路面に対してスリップしている場合、ディスクロータと摩擦材との間の摩擦係数の推定が不正確になる。また、ＡＢＳなどの他の制動制御を優先させる必要がある。そこで増圧制御を禁止して精度低下した制御が実行されることを回避すると共に、スリップ時の制動制御を確実に実行できる。

本発明のディスクブレーキ装置によれば、摩擦材とディスクロータとの間に侵入した水分によるウォータフェードや氷結によるフェードを検出すると共に、そのフェードを迅速に解消することができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

本実施形態のディスクブレーキ装置は、制動時の減速度と制動力を発生させるために供給した押圧力とに基づきディスクロータと摩擦材との間の摩擦係数を推定している。また、制動時のディスクロータの温度を取得している。そして、推定した摩擦係数が所定値以下であり、かつ、取得したディスクロータの温度が所定値以下である場合に、ディスクロータと摩擦材との間に水や雪が侵入しウォータフェードが発生したり、ディスクロータの表面で結氷が発生しフェードが発生したと判定する。このようなフェードが発生した場合、増圧制御手段が制動制御手段の制御量に所定圧力分を増圧する。この増圧により、非制動時においてもディスクロータと摩擦材とが軽接触してディスクロータと摩擦材との接触面の温度を上げて、氷を溶かすと共に、水分の除去を行い、迅速にフェードを解消する。

図１は、本実施形態に係るディスクブレーキ装置１００とそれに含まれる電子制御ユニット２００（以下、「ＥＣＵ２００」と表記する）の全体構成を説明する説明図である。

ディスクブレーキ装置１００は主にアクチュエータ８０とアクチュエータ８０以外のマスタシリンダ１４などを備える。ディスクブレーキ装置１００は、ＥＣＢシステム（Electronically Controlled Brake System）であり、ブレーキペダルの操作量をセンサで検知し、最適なブレーキ液圧を算出して四輪独立してブレーキを作動させることができる。また、車両の挙動に応じてブレーキペダルの操作に拘わらずブレーキ液圧の制御を行い、制動およびそれに類する制御を実施する。

ブレーキペダル１２にはその踏み込みストロークを検出するストロークセンサ４６が設けられている。マスタシリンダ１４は、運転者によるブレーキペダル１２の踏み込み操作に応じ、作動液であるブレーキフルードを圧送する。

マスタシリンダ１４には右前輪（ＦＲ）用のブレーキ液圧制御導管１６および左前輪（ＦＬ）用のブレーキ液圧制御導管１８の一端が接続され、これらのブレーキ液圧制御導管１６，１８はそれぞれ、右前輪および左前輪の制動力を発揮する右前輪用および左前輪用のホイールシリンダ２０ＦＲ、２０ＦＬ（以下、ホイールシリンダを総称する場合は、「ホイールシリンダ２０」と表記する）に接続されている。右前輪用および左前輪用のブレーキ液圧制御導管１６、１８の途中には、右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬが間挿されている。右マスタカット弁２２ＦＲおよび左マスタカット弁２２ＦＬは非通電時に開状態にあり、ブレーキ操作を検出した際に閉状態に切り替わる（これを「常開型」という）電磁弁である。

また、ブレーキ液圧制御導管１６、１８の途中には、それぞれ右前輪側および左前輪側のマスタシリンダ液圧を計測する右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬが設けられている。運転者によってブレーキペダル１２が踏まれたとき、ストロークセンサ４６によりその踏み込み操作量が検出されるが、ストロークセンサ４６の故障を想定し、右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬによるマスタシリンダ液圧の計測によってもブレーキペダル１２の踏み込み操作力が検出される。マスタシリンダ液圧を二つの圧力センサで監視するのは、フェイルセーフの観点による。

マスタシリンダ１４にはリザーバタンク２６が接続され、また、シミュレータカット弁２３を介して、運転者の操作量や反力を創出するストロークシミュレータ２４が接続される。シミュレータカット弁２３は、非通電時に閉状態にあり、ブレーキ操作時に開状態に切り替わる常閉型の電磁弁である。リザーバタンク２６には液圧給排導管２８の一端が接続される。液圧給排導管２８にはモータ３２により駆動されるフルードポンプ３４が設けられている。フルードポンプ３４の吐出側は高圧導管３０になっており、アキュムレータ５０とリリーフバルブ５３が設けられている。アキュムレータ５０はフルードポンプ３４によってたとえば１４〜２２ＭＰａという範囲の高圧にされたブレーキフルードを蓄積する。リリーフバルブ５３は、アキュムレータ圧が異常に高く、たとえば２５ＭＰａといった高圧になったとき開き、液圧給排導管２８へ高圧のブレーキフルードを逃がす。

高圧導管３０にはアキュムレータ圧を計測するアキュムレータ圧センサ５１が設けられる。図示は省略するが、ＥＣＵ２００にはアキュムレータ圧センサ５１の出力であるアキュムレータ圧が入力され、このアキュムレータ圧が制御範囲に収まるようモータ３２を制御する。

高圧導管３０は、それぞれ非通電時は閉じた状態にあり、必要なときにホイールシリンダの増圧用に利用される常閉型の電磁流量制御弁、すなわちリニア弁である増圧弁４０ＦＲ、４０ＦＬ、４０ＲＲ、４０ＲＬ（以下、増圧弁を総称する場合は、「増圧弁４０」と表記する）を介し、右前輪のホイールシリンダ２０ＦＲ、左前輪のホイールシリンダ２０ＦＬ、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲ、左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬに接続されている。

車両の右前輪、左前輪、右後輪、左後輪には、ディスクブレーキが設けられており、それぞれホイールシリンダ２０ＦＲ、２０ＦＬ、２０ＲＬ、２０ＲＲの駆動により摩擦材２５ＦＲ、２５ＦＬ、２５ＲＬ、２５ＲＲをディスクロータ２７ＦＲ、２７ＦＬ、２７ＲＬ、２０ＲＲに押し付けることで制動力を発揮するようになっている。

右前輪のホイールシリンダ２０ＦＲと左前輪のホイールシリンダ２０ＦＬは、必要なときに減圧用に利用される電磁流量制御弁、すなわちリニア弁である常閉型の減圧弁４２ＦＲ、４２ＦＬを介して液圧給排導管２８へ接続されている。また、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲ、左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬは、それぞれ常開型の減圧弁４２ＲＲ、４２ＲＬを介して液圧給排導管２８へ接続されている。以下、減圧弁４２ＦＲ、４２ＦＬ、４２ＲＲ、４２ＲＬを総称するときは符号４２を用いる。

右前輪、左前輪、右後輪、左後輪のホイールシリンダ２０ＦＲ、２０ＦＬ、２０ＲＬ、２０ＲＲ付近には、それぞれホイールシリンダ内の液圧を計測する右前輪用、左前輪用、右後輪用、左後輪用の圧力センサ４４ＦＲ、４４ＦＬ、４４ＲＬ、４４ＲＲが設けられている。

右前輪、左前輪、右後輪、左後輪の車軸２１ＦＲ、２１ＦＬ、２１ＲＬ、２１ＲＲ（以下、これらを総称して「車軸２１」という）の近傍には、車輪の車輪速を取得する車輪速センサ４９ＦＲ、４９ＦＬ、４９ＲＬ、４９ＲＲ（以下、これらを総称して「車輪速センサ４９」という）が配置されている。また、ディスクロータ２７ＦＲ、２７ＦＬ、２７ＲＬ、２７ＲＲの近傍には、その温度を取得する温度取得手段として機能する非接触型の温度センサ４５ＦＲ、４５ＦＬ、４５ＲＬ、４５ＲＲ（以下、これらを総称して「温度センサ４５」という）が配置されている。なお、温度センサ４５は、ディスクロータ２７の近傍の車両固定部分の温度を直接測定し、ディスクロータ２７の温度を推定してもよい。

ＥＣＵ２００は、右マスタカット弁２２ＦＲ、左マスタカット弁２２ＦＬ、シミュレータカット弁２３、モータ３２、４個の増圧弁４０ＦＲ、４０ＦＬ、４０ＲＬ、４０ＲＲ、および４個の減圧弁４２ＦＲ、４２ＦＬ、４２ＲＬ、４２ＲＲを制御する。ＥＣＵ２００はマイクロコンピュータによる演算ユニット、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、およびデータ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭなどを備える。

詳細は図示しないが、ＥＣＵ２００には、右前輪用、左前輪用、右後輪用、左後輪用の圧力センサ４４ＦＲ、４４ＦＬ、４４ＲＬ、４４ＲＲから、それぞれ、右前輪のホイールシリンダ２０ＦＲ内の圧力信号、左前輪のホイールシリンダ２０ＦＬ内の圧力信号、右後輪用のホイールシリンダ２０ＲＲ内の圧力信号、左後輪用のホイールシリンダ２０ＲＬ内の圧力信号が入力される。また、ＥＣＵ２００には、ストロークセンサ４６からはブレーキペダル１２の踏み込みストロークを示す信号が、右マスタ圧力センサ４８ＦＲおよび左マスタ圧力センサ４８ＦＬからはマスタシリンダ液圧を示す信号が、アキュムレータ圧センサ５１からはアキュムレータ圧を示す信号が入力される。さらに、ＥＣＵ２００には車輪速センサ４９ＦＲ、４９ＦＬ、４９ＲＬ、４９ＲＲからの車輪速を示す信号が入力される。また、ＥＣＵ２００には温度センサ４５ＦＲ、４５ＦＬ、４５ＲＬ、４５ＲＲからのディスクロータ２７ＦＲ、２７ＦＬ、２７ＲＬ、２７ＲＲの温度を示す信号が入力される。

ＥＣＵ２００のＲＯＭは所定の制動制御フローを記憶している。詳細は省略するが、ＥＣＵ２００内の目標制動量取得部は、ストローク信号とマスタシリンダ液圧信号に基づき車両の目標制動量を演算する。そして、制動制御部は、演算された目標制動量に基づいて各輪の目標ホイールシリンダ液圧を演算し、各輪のホイールシリンダ液圧が目標ホイールシリンダ液圧になるよう、増圧弁４０および減圧弁４２を制御する。

モータ３２によって駆動されるフルードポンプ３４は、リザーバタンク２６から液圧給排導管２８を通じてブレーキフルードをくみ上げ、高圧にされたブレーキフルードをアキュムレータ５０に蓄積する。アキュムレータ５０の高液圧は、目標ホイールシリンダ液圧に応じて増圧弁４０を開閉制御することによって、各ホイールシリンダ２０に供給される。

ブレーキペダル１２が踏まれることによってアキュムレータ５０から高液圧のブレーキフルードが消費されると、ＥＣＵ２００は、アキュムレータ５０の圧力が常に制御範囲に収まるように、モータ３２を作動させてフルードポンプを駆動し、アキュムレータ５０に高圧にされたブレーキフルードを蓄積する。この蓄圧動作は、アキュムレータ圧センサ５１の検出値にしたがって、自動的に実行される。

図２は、ＥＣＵ２００の機能ブロック図である。なお、図２は、本実施形態のフェード解消のための増圧制御を実施する機能を中心に記載し、他の構成は省略している。

ＥＣＵ２００は、温度取得部６０と、液圧取得部６２と、車輪速取得部６４と、摩擦推定部６６と、増圧制御部６８と、制動制御部７０と、を含んでいる。温度取得部６０は各温度センサ４５から提供される各ディスクロータ２７の温度を取得し増圧制御部６８に提供する。液圧取得部６２は、各圧力センサ４４から提供される各ホイールシリンダ２０に提供される液圧（押圧力）を取得し制動制御部７０および摩擦推定部６６に提供する。車輪速取得部６４は、各車輪速センサ４９から提供される各車輪の車輪速を取得し、ＡＢＳ制御部７２および摩擦推定部６６に提供する。摩擦推定部６６は、制動時に液圧取得部６２から提供される各ホイールシリンダ２０の液圧（押圧力）と、車輪速取得部６４から提供される各車輪の車輪速に基づく減速度に基づき各車輪における摩擦材２５とディスクロータ２７の間の摩擦係数μを推定する。この摩擦係数μの推定は、たとえば、図３に示すように推定マップ記憶部７４に予め記憶された減速度と液圧と摩擦係数μとの関係を示す推定マップを用いて実施することができる。なお、減速度は、車両重量や車輪径により変化するので、より高精度の推定を実施する場合には、摩擦推定部６６において車両重量や車輪径に基づく補正を行うことが望ましい。また、推定マップを用いることなく、減速度、液圧、車両重量、車輪径などを用い、周知の方法により摩擦係数μを演算することもできる。

摩擦材２５とディスクロータ２７との間の推定された摩擦係数μは、増圧制御部６８に提供される。増圧制御部６８は、摩擦推定部６６から提供される各摩擦係数μと温度取得部６０から提供される各ディスクロータ２７の温度に基づき、摩擦材２５とディスクロータ２７との間に侵入した水分によるウォータフェードや氷結によるフェードが発生しているか否か判定する。この場合、増圧制御部６８は、推定した摩擦係数μが所定値μc以下であり、かつその車輪のディスクロータ２７の温度Ｔが所定値Ｔc以下の場合、フェードが発生していると判定する。ここで、摩擦係数μに関する所定値μcとは、たとえば、摩擦材２５とディスクロータ２７の接触部に水分が侵入していない状態の摩擦係数μがμ＝０．４とする場合、μc＝０．１とすることができる。また、ディスクロータ２７に関する所定値Ｔcとは、Ｔc＝３０℃とすることができる。

本実施形態では、制動力の低下に関するフェードを解消するために、現実に制動が行われたときに減速度と液圧、つまり、制動力を発生させた時の減速度と、その制動力を発生させるために供給した押圧力に基づき、摩擦材２５とディスクロータ２７との間の摩擦係数μを推定している。この摩擦係数μが低下する原因として、本実施形態で対象としているウォータフェードや氷結によるフェードの他に、制動摩擦による摩擦材２５やディスクロータ２７の異常加熱による熱フェードが考えられる。そこで、本実施形態では、熱フェードによる摩擦係数μの低下を排除するために、図２に示すフェード判定マップ記憶部７６に記憶された図４に示すようなフェード判定マップに基づき、摩擦係数μが所定値μc以下であり、その車輪のディスクロータ２７の温度Ｔが所定値Ｔc以下の場合に、ウォータフェードや氷結によるフェードが発生している判定してその車輪を制御対象としている。もちろん、熱フェードに関しては、摩擦材２５やディスクロータ２７の冷却などの対策が施されることが望ましい。

増圧制御部６８は、ウォータフェードや氷結によるフェードが発生したと判定した場合、制動制御部７０に対して、制御量に所定圧力分上乗せして液圧（押圧力）を発生するように増圧制御を施す。ここで、増圧する液圧は、たとえば、車両の通常制動時に制動制御部７０が発生する液圧が２〜３ＭＰａの場合、０．２ＭＰａ程度とすることができる。制動制御部７０の制御量に所定圧力分上乗せする増圧制御を実施することにより、制動時は、０．２ＭＰａ増圧されると共に、非制動時においても、制動制御部７０は０．２ＭＰａで、摩擦材２５をディスクロータ２７に押圧する制御を実施することになる。この増圧により、摩擦材２５とディスクロータ２７とが接触することになるが、増圧する液圧が、通常発生する液圧の１／１０以下であるため、この増圧により車両の搭乗者が認識できたり、車両の挙動に影響するような制動力が生じることはない。

なお、車輪と路面との間でスリップが生じた場合、減速度が不正確になるので推定マップや演算による摩擦係数μの推定が正確にできない。また、車輪がスリップしている状況で制動制御において増圧制御を行うことは好ましくない。そこで、本実施形態では、車輪速取得部６４から提供される各車輪の車輪速の差異に基づき動作するＡＢＳ制御部７２が、制動制御部７０に対してＡＢＳ制御を実施する信号を提供した場合、同時に、その信号を増圧制御部６８に提供する。そして、増圧制御部６８は、ＡＢＳ制御が実施されたことを示す信号を受けた場合、増圧制御を禁止する。これにより、精度低下した制御が実行されることを回避すると共に、スリップ時の制動制御を確実に実行できる。

このように構成されるディスクブレーキ装置１００において、ウォータフェードや氷結によるフェードの発生の判定およびそのフェードを解消する手順を図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、ＥＣＵ２００は、車両が走行を開始した後、ブレーキペダル１２の操作などにより制動要求があるか否かの判断を行う（Ｓ１００のＹまたはＮ）。ＥＣＵ２００が制動要求ありと判断した場合（Ｓ１００のＹ）、車輪速取得部６４の取得した各車輪の車輪速に基づき各車輪の減速度を取得する（Ｓ１０２）。また、液圧取得部６２を介して、制動要求時に各ホイールシリンダ２０に供給された液圧（押圧力）を取得する（Ｓ１０４）。そして、摩擦推定部６６は、取得された減速度と液圧（押圧力）に基づき、推定マップ記憶部７４を用い摩擦材２５とディスクロータ２７との間の摩擦係数μを推定する（Ｓ１０６）。なお、この摩擦係数μを推定する場合、減速度が小さすぎたり、供給される液圧が低すぎると推定精度が低下するため、たとえば、車速が４０ｋｍ／ｈを超えた状態から制動が行われた場合に推定を行うようにすることが好ましい。続いて、ＥＣＵ２００は、温度取得部６０を介して各ディスクロータ２７の温度Ｔを取得する（Ｓ１０８）。なお、Ｓ１０２〜Ｓ１０８のステップは、説明上記載した順番としたが、その順番は任意であり、また同時に処理されてもよい。

増圧制御部６８は、摩擦推定部６６が推定した制動時の摩擦係数μが所定値、たとえば、μ＝０．１以下か否かの判断を行う（Ｓ１１０のＹまたはＮ）。推定した摩擦係数μが所定値以下の場合（Ｓ１１０のＹ）、増圧制御部６８は所定値以下の摩擦係数μを示す車輪のディスクロータ２７の温度Ｔが所定値、たとえば、３０℃以下か否かの判断を行う（Ｓ１１２のＹまたはＮ）。増圧制御部６８は、所定値以下の摩擦係数μを示し、かつその車輪のディスクロータ２７の温度Ｔが所定値以下の場合（Ｓ１１２のＹ）、その対象となっている車輪に対しＡＢＳ制御が実施されているか否かを判断する（Ｓ１１４のＹまたはＮ）。ＡＢＳ制御が対象車輪に対して実施されていない場合（Ｓ１１４のＮ）、増圧制御部６８は、制動制御部７０に対して所定量の増圧制御、たとえば、０．２ＭＰａの増圧制御を実施する。その結果、制動要求が無い場合でも、０．２ＭＰａの液圧が対象となる車輪のホイールシリンダ２０に供給されるように制御される（Ｓ１１６）。その結果、制動時の摩擦材２５とディスクロータ２７の接触力が向上し、摩擦熱による発熱が促進され、摩擦材２５やディスクロータ２７に付着した氷膜の解氷を迅速に実施することができる。また、非制動時においても、摩擦材２５とディスクロータ２７が軽接触することにより、摩擦材２５とディスクロータ２７との間に氷や雪が新たに侵入することを防止する。また、摩擦材２５がディスクロータ２７上に残留した水分などを掻き落し新たにフェードの原因となることを抑制する。さらに、摩擦材２５とディスクロータ２７との接触により、摩擦材２５とディスクロータ２７の接触部分をたとえば、２０〜３０℃程度発熱させることができる。その結果、ディスクロータ２７上に残留したり、新たに付着した水分が結氷することを防止できる。また、元の温度から２０〜３０℃予熱状態にあるディスクロータ２７は、数回の制動により残留した水分を蒸発させる程度まで容易に発熱させることができるので、残留水分や新たに付着した水分によりフェードが発生することを防止できる。
なお、この場合、１輪のみに増圧制御が施された場合でも、前述したように通常制動の場合の液圧が２〜３ＭＰａであるのに対し、増圧はその１／１０以下の０．２ＭＰａであるので、車両の搭乗者が認識できたり、車両の挙動に影響するような制動力は生じない。ＥＣＵ２００は増圧制御を行ったあとは、Ｓ１００に戻り以降のステップを繰り返す。

Ｓ１１４において、増圧制御部６８が増圧対象となる車輪に対しＡＢＳ制御が施されていることを示す信号をＡＢＳ制御部７２から受けた場合（Ｓ１１４のＹ）、増圧制御部６８は増圧制御の実施が好ましくないと判断し、増圧制御を行うことなくＳ１００に戻り、以降のステップを繰り返す。また、Ｓ１１２において、増圧制御部６８が、所定値以下の摩擦係数μを示す車輪のディスクロータ２７の温度Ｔが所定値以下ではないと判定した場合（Ｓ１１２のＮ）、摩擦係数μの低下がウォータフェードや氷結によるフェードによるものではないと判定できる。つまり、ディスクロータ２７の温度Ｔが３０℃以上であれば、新たに結氷はなく、また数回の制動により容易に水分を掻き落とすことができる。また、摩擦熱によりその水分の蒸発を容易に行うことができる。したがって、ＥＣＵ２００は、増圧制御を行うことなくＳ１００に戻り以降のステップを繰り返す。

Ｓ１１０において、増圧制御部６８は、摩擦推定部６６が推定した摩擦係数μのいずれも所定値以下ではないと判定した場合（Ｓ１１０のＮ）、現在、押圧制御中であるか否か確認する（Ｓ１１８のＹまたはＮ）。つまり、過去の処理過程において増圧処理が行われているか否かを確認する。増圧中でない場合（Ｓ１１８のＮ）、フェードは発生していないと判断して、Ｓ１００に戻り以降のステップを繰り返す。また、Ｓ１１８において、増圧制御中である場合（Ｓ１１８のＹ）、すなわち、既にウォータフェードや氷結によるフェードが発生したと判定し、Ｓ１１６において増圧制御が実施されていた場合、その増圧制御によりフェードが解消したと判定し、増圧制御を解除して制動制御部７０の制御状態を初期状態に戻す（Ｓ１２０）。つまり、制動要求がない場合、液圧は「ゼロ」になるように制御される。その後、Ｓ１００に戻り、再度ウォータフェードや氷結によるフェードが発生したか否かの監視および発生した場合のフェード解消制御に備える。

本実施形態によれば、制動時に摩擦材２５とディスクロータ２７との間の摩擦係数μを推定すると共に、ディスクロータ２７の温度Ｔを取得し、ウォータフェードや氷結によるフェードが発生したか否かの判定を行う。そして、フェードが発生した場合、直ちに増圧制御を行うことにより、非制動時においても摩擦材２５とディスクロータ２７とを軽接触するように制御する。その結果、摩擦材２５とディスクロータ２７の軽接触により発生する摩擦熱により摩擦材２５とディスクロータ２７の摺動接触部の温度を上昇させ、ディスクロータ２７などに付着した氷や雪を溶かす。また、溶かした水分が再度結氷しないように、摩擦材２５の接触によりディスクロータ２７上から排除する。また、摩擦熱により摺動接触面の温度がたとえば、２０〜３０℃程度上昇していれば、数回の制動操作により残留した水分を蒸発させることができる温度に迅速に増加させることができるので、再結氷の可能性を排除できる。

なお、増圧制御により非制動時に摩擦材２５とディスクロータ２７とが接触している時間は、摩擦材２５とディスクロータ２７の間に水分や氷、雪などが存在し、両者間の摩擦係数μが低下している間だけである。また、その時付加される液圧（押圧力）も僅かであるため、摩擦材２５の引き摺りにより摩擦材２５やディスクロータ２７の偏摩耗や燃費悪化は最小限にとどめることができる。

本実施形態においては、フェード発生時の増圧制御の増圧分を増圧制御期間中一定とする例を説明したが、増圧制御により改善される摩擦係数の変化に応じて、増圧量を段階的にまたは連続的に変化させてもよい。この場合、増圧制御時に発生する可能性のある摩擦材２５やディスクロータ２７の摩耗や燃費悪化をさらに軽減することができる。また、フェードの発生を判定する摩擦係数やディスクロータ２７の温度は、一例であり、車両特性やブレーキ性能に応じて適宜設定することが望ましく、設定を変更した場合でも本実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態においては、増圧弁４０および減圧弁４２がリニア弁である例を示したが、これらを簡易的な開閉弁とし、アキュムレータ５０から液圧をリニア弁で制御する構成としたディスクブレーキ装置にも本実施形態の構成は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置の全体構成を説明する説明図である。 本実施形態に係るディスクブレーキ装置のＥＣＵの構成を説明する機能ブロック図である。 ＥＣＵに含まれる推定マップ図のイメージを説明する説明図である。 ＥＣＵに含まれるフェード判定マップのイメージを説明する説明図である。 本実施形態に係るディスクブレーキ装置のフェードの発生判定およびそのフェードを解消する手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

１２ ブレーキペダル、 １４ マスタシリンダ、 １６ ブレーキ液圧制御導管、 １８ ブレーキ液圧制御導管、 ２０ ホイールシリンダ、 ２１ 車軸、 ２２ＦＬ 左マスタカット弁、 ２２ＦＲ 右マスタカット弁、 ２３ シミュレータカット弁、 ２４ ストロークシミュレータ、 ２５ 摩擦材、 ２６ リザーバタンク、 ２７ ディスクロータ、 ２８ 液圧給排導管、 ３０ 高圧導管、 ３２ モータ、 ３４ フルードポンプ、 ４０ 増圧弁、 ４２ 減圧弁、 ４４ 圧力センサ、 ４５ 温度センサ、 ４６ ストロークセンサ、 ４８ＦＬ 左マスタ圧力センサ、 ４８ＦＲ 右マスタ圧力センサ、 ４９ 車輪速センサ、 ５０ アキュムレータ、 ５１ アキュムレータ圧センサ、 ５３ リリーフバルブ、 ６０ 温度取得部、 ６２ 液圧取得部、 ６４ 車輪速取得部、 ６６ 摩擦推定部、 ６８ 増圧制御部、 ７０ 制動制御部、 ７２ ＡＢＳ制御部、 ７４ 推定マップ記憶部、 ７６ フェード判定マップ記憶部、 ８０ アクチュエータ、 １００ ディスクブレーキ装置、 ２００ ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 車輪とともに回転するディスクロータの摩擦摺動面に摩擦材を押圧して制動力を発生させるディスクブレーキ装置であって、
   前記摩擦材をディスクロータに押圧する押圧力を制御する制動制御手段と、
   制動力を発生させた時の減速度と、制動力を発生させるために供給した押圧力とに基づき前記ディスクロータと摩擦材との間の摩擦係数を推定する摩擦推定手段と、
   制動時の前記ディスクロータの温度を取得する温度取得手段と、
   前記摩擦推定手段が推定した摩擦係数が所定値以下であり、かつ前記温度取得手段が取得した前記ディスクロータの温度が所定値以下の場合、前記制動制御手段の制御量に所定圧力分上乗せして増圧する増圧制御手段と、
   を含むことを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 前記増圧制御手段は、増圧制御後、前記摩擦推定手段が推定する摩擦係数が前記所定値を超えた場合、前記制動制御手段の増圧制御を解除することを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ装置。
3. 前記増圧制御手段は、車輪が路面に対してスリップしていることを示す情報を取得した場合、前記制動制御手段の増圧制御を禁止することを特徴とする請求項１または請求項２記載のディスクブレーキ装置。

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