JP2015217913A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1).電動ブレーキ装置の摩擦パッドの接触時と非接触時とで、制御ゲインを切り替える技術(特許文献1)。
(2).ブレーキディスクに摩擦パッドを押圧したときの反力を受け止めるバックプレートを設け、このバックプレートの変位を荷重センサで検出する技術(特許文献2)。
バックプレートの変位を荷重センサで検出する前記(2)の技術では、繰り返し疲労に対する強度は厳密な保障が困難であり、大きな安全率を設定する必要がある。このため、荷重センサが大型となり、電動ブレーキ装置の重量およびコストが増大となる可能性がある。
前記ブレーキ力推定手段30が、この電動ブレーキ装置を構成する定められた部材の弾性変形を検出する荷重センサ13を含み、
前記制御装置7は、
ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、前記荷重センサ13のセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から前記荷重センサ13に塑性変形が発生したことを推定するセンサ異常検出手段37を有することを特徴とする。
前記定められた部材として、例えば、伝達機構4の一部の部材が用いられ、荷重センサ13で前記一部の部材の弾性変形を検出することで、ブレーキ力の推定値が求められる。
前記「ブレーキ力が零となるモータ回転角度」とは、モータ回転角がゼロ点以下となる回転角度であり、前記「ゼロ点」は、ブレーキ力指令手段26aにより目標ブレーキ力として「零」が指令され、この角度指令位置にモータロータが回転したときのモータ回転角である。
前記荷重センサ13で検出されるセンサ出力VLSが基準出力Vbになったときの、前記モータ回転角検出手段28で検出されるモータ回転角θbから、ブレーキ力が解除されて前記荷重センサ13に印加される荷重が零以下となるモータ回転角のゼロ点θ0を推定するゼロ点検出部38と、
前記荷重センサ13に定められた荷重を印加した後、前記モータ回転角が前記ゼロ点θ0より前記摩擦パッド6が前記ブレーキロータ5から離反する位置に移動したときに、前記荷重センサ13で検出されるセンサ出力V0を記憶し、この記憶したセンサ出力V0の推移から、前記荷重センサ13に塑性変形が発生したことを検出する塑性変形検出部39と、
を有するものとしても良い。
前記基準出力Vbは、任意の値に設定することができる。
前記センサ出力V0として記憶されるセンサ出力VLSは、荷重センサ13に所定以上の荷重履歴が印加された場合のみ記憶することとしても良い。
前記定められた荷重は、例えば、実験やシミュレーションの結果により定められる。
塑性変形検出部39は、このように記憶したセンサ出力V0の推移を、予め設定された塑性変形が無い場合のセンサ出力と比較して、荷重センサ13に塑性変形が発生したか否かを検出する。
前記近傍は、例えば、2個の永久磁石13baの境目を中心として、±0.1mm以下程度の軸方向範囲とする。
磁界検出方式の荷重センサ13の場合、例えば、磁石の温度変化等の要因によってセンサ出力が変化する。但し、磁極対の境目を含むその近傍におけるセンサ出力は、磁石の温度変化等の要因に影響されず一定である。このようなセンサ出力を基準出力Vbとして設定することで、外部環境等に影響されない一定の基準出力Vbを得ることができる。
前記定められたモータ回転角は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により適宜に定められる。
このようにモータ回転角のゼロ点を取得して、取得したゼロ点を基準としてセンサ出力0を得ることができる。
前記定められた値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記規定量は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記制御装置7は、荷重センサ13に塑性変形が発生したことを検出したとき、前記ゼロ点における前記荷重センサ13のセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させても良い。
これらのように荷重センサ13に異常が発生した場合において、ブレーキ力の性能を絞る制御を行うことで、電動ブレーキ装置の冗長化を図ることができる。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置は、ハウジング1と、電動モータ2と、この電動モータ2の回転を減速する減速機構3と、伝達機構である直動機構4と、ブレーキロータ5と、摩擦パッド6と、図示外のロック機構と、電動モータ2を制御する制御装置7とを有する。ハウジング1に電動モータ2が支持される。ハウジング1内には、電動モータ2の出力により、ブレーキロータ5(この例ではディスクロータ)に対して制動力を付加する直動機構4が組み込まれている。ハウジング1の開口端はカバ−8によって覆われている。
直動機構4は、減速機構3で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ5に対して摩擦パッド6を当接離隔させる機構である。この直動機構4は、電動モータ2により回転駆動される回転軸9と、この回転軸9の回転運動を直線運動に変換する変換機構部10と、拘束部11,12と、後述の荷重センサ13とを有する。変換機構部10は、直動部14と、軸受部材15と、環状のスラスト板16と、スラスト軸受17と、転がり軸受18と、キャリア19と、すべり軸受20,21と、複数の遊星ローラ22とを有する。
前記ロック機構は、減速機構3内に設けられており、直動機構4の制動力弛み動作を阻止するロック状態と許容するアンロック状態とにわたって切換え可能に構成されている。
荷重センサ13は、摩擦パッド6をブレーキロータ5に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるものである。荷重センサ13は、ブレーキ力を精度良く制御するために設けられる。この荷重センサ13は、磁気式のセンサが適用される。但し、荷重センサ13として、磁気式以外の光学式、渦電流式、または静電容量式のセンサを適用することも可能である。
ブレーキ力推定手段30は前記荷重センサ13を含む。ブレーキ力推定手段30は、ブレーキ力の反力と、荷重センサ13のセンサ出力との関係をテーブル等に設定した関係設定手段を有する。ブレーキ力推定手段30は、荷重センサ13からのセンサ出力を前記関係設定手段に照合してブレーキ力を推定し得る。
このセンサ異常検出手段37は、ゼロ点検出部38と、塑性変形検出部39と、記憶手段40と、最大ブレーキ力規制手段41とを有する。
このように、制御装置7は、ブレーキ力の最大値を絞ったり、運転者に警告音や警告灯を出力する制御を行うことができる。したがって、荷重センサ13に塑性変形が発生した後、この荷重センサ13に過度の負荷がかかることを未然に防止することが可能となる。よって荷重センサ13を大型化することなく、荷重センサ13に異常が発生した場合の冗長化を図ることができる。
最大ブレーキ力規制手段41は、塑性変形検出部39により荷重センサ13に塑性変形が発生したことを検出したとき、ゼロ点における荷重センサ13のセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させるようにしても良い。
荷重センサ13は、図2の例とは逆に、フランジ部材13aの内周に磁気ターゲット13bを設け、支持部材13dの外周に磁気センサ13cを設けても良い。
4…直動機構(伝達機構)
5…ブレーキロータ
6…摩擦パッド
7…制御装置
13…荷重センサ
26a…ブレーキ力指令手段
28…モータ回転角検出手段
29…ブレーキ操作手段
30…ブレーキ力推定手段
37…センサ異常検出手段
38…ゼロ点検出部
39…塑性変形検出部
43…使用限界時間推定手段
Claims (8)
- 車輪と一体に回転するブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦パッドの押圧力に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量を検出して目標ブレーキ力として指令するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記ブレーキ力推定手段が、この電動ブレーキ装置を構成する定められた部材の弾性変形を検出する荷重センサを含み、
前記制御装置は、
ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、前記荷重センサのセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から前記荷重センサに塑性変形が発生したことを推定するセンサ異常検出手段を有することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 請求項1記載の電動ブレーキ装置において、
前記センサ異常検出手段は、
前記荷重センサで検出されるセンサ出力が基準出力になったときの、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角から、ブレーキ力が解除されて前記荷重センサに印加される荷重が零以下となるモータ回転角のゼロ点を推定するゼロ点検出部と、
前記荷重センサに定められた荷重を印加した後、前記モータ回転角が前記ゼロ点より前記摩擦パッドが前記ブレーキロータから離反する位置に移動したときに、前記荷重センサで検出されるセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出する塑性変形検出部と、
を有する電動ブレーキ装置。 - 請求項2記載の電動ブレーキ装置において、前記荷重センサが、180度反転して並列する磁極対の境目を含むその近傍における磁束変化を検出する磁界検出方式の荷重センサである電動ブレーキ装置。
- 請求項3記載の電動ブレーキ装置において、前記ゼロ点検出部は、前記磁界の磁極方向成分が零となる位置、または、磁界ベクトルが磁極方向と直交する位置から、定められたモータ回転角の分前記摩擦パッドを前記ブレーキロータから離反させた位置におけるモータ回転角を前記ゼロ点として取得する電動ブレーキ装置。
- 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記塑性変形検出部は、前記ゼロ点における前記荷重センサで検出されるセンサ出力、および、前記荷重センサへの繰り返し荷重を負荷する毎の前記ゼロ点における前記荷重センサで検出されるセンサ出力の変化量の少なくともいずれか1つを、定められた値と比較して前記荷重センサの塑性変形を検出する電動ブレーキ装置。
- 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を、前記塑性変形を検出する前の最大のブレーキ力から規定量減少させた値とする電動ブレーキ装置。
- 請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させる電動ブレーキ装置。
- 請求項2ないし請求項7のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサの使用限界までの時間を推定する使用限界時間推定手段を有する電動ブレーキ装置。
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