JP2016190626A - 車両の制動力保持装置及び車両の電動制動装置 - Google Patents

車両の制動力保持装置及び車両の電動制動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができる車両の制動力保持装置及び車両の電動制動装置を提供する。
【解決手段】車両の電動制動装置では、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けている状況下で、ラチェット歯車31を解除方向に変位させるためのトルクをモータ23に発生させる、又は、モータ23の駆動を停止させる第1のロック処理と、モータ23を駆動させることでラチェット歯車31の回転角度を半係合回転角度とは異なる角度とする第2のロック処理と、モータ23を逆駆動させることでラチェット歯車31を解除方向に回転させる第3のロック処理とが順番に実施される。
【選択図】図1

Description

本発明は、車輪に付与する制動力を保持する車両の制動力保持装置と、同車両の制動力保持装置を備える車両の電動制動装置とに関する。
特許文献1には、車両に設けられている電動制動装置の一例が記載されている。こうした電動制動装置は、車輪と一体回転する回転体と、同回転体に押し付けられることにより車輪に制動力を付与する摩擦部材と、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換して摩擦部材に伝達する変換機構と、回転体への摩擦部材の押し付け力を保持するためのロック機構とを備えている。
例えば、ロック機構は、モータのロータの回転に応じて回転する変位部材の一例であるラチェット歯車と、ラチェット歯車と係合する爪部材と、爪部材を進退移動させるソレノイドとを有している。そして、ソレノイドの駆動によって爪部材が移動してラチェット歯車に押し付けられ、同ラチェット歯車の歯に同爪部材が歯合されることにより、回転体に摩擦部材を押し付ける力を小さくする方向である解除方向へのラチェット歯車の回転が規制される。これにより、車輪に付与する制動力が保持される。
ところで、ラチェット歯車の歯に爪部材が歯合されていない場合、モータへの通電を停止させたり、制動力を低下させるための方向にロータを回転させるような指令をモータに入力させたりすると、ラチェット歯車の上記解除方向への回転を爪部材が規制できないことがある。そして、ラチェット歯車が上記解除方向に回転すると、車輪に付与する制動力が低下してしまう。
そこで、特許文献1に記載される電動制動装置にあっては、モータの駆動によって車輪に制動力が付与され、ソレノイドの駆動によって爪部材がラチェット歯車に押し付けられた後に、モータに流す電流値を低下させ、このときの回転体に摩擦部材を押し付ける力の低下量を検出する検査処理が実施される。そして、検査処理の実施に伴う同低下量が規定量未満であるときには、ラチェット歯車の歯に爪部材が歯合されており、ラチェット歯車の上記解除方向への回転が爪部材によって規制されていると判定される。一方、検査処理の実施に伴う同低下量が規定量以上であるときには、ラチェット歯車の歯に爪部材が歯合されておらず、ラチェット歯車の上記解除方向への回転が爪部材によって規制されていないと判定される。このようにラチェット歯車の上記解除方向への回転が爪部材によって規制されていないと判定したときには、回転体に摩擦部材を押し付ける力がより大きくなるようにモータを駆動させた後に、ソレノイドの駆動によって、爪部材をラチェット歯車に再び押し付けるようにしている。
特開2007−137182号公報
ところで、図11に示すように、ラチェット歯車400の歯410の先端、及び爪部材500の先端は、製造上の関係及びロック機構の継続使用に伴う摩耗などによって、丸みを帯びている。そのため、ラチェット歯車400の歯410に爪部材500が正常に歯合される場合(図11参照)だけではなく、図12に示すように、ラチェット歯車400の歯410の先端に爪部材500の先端が引っ掛かっていることがある。なお、このような図11に示す状態を「爪部材500がラチェット歯車400に正常に係合している状態」であるともいい、図12に示す状態を「爪部材500がラチェット歯車400に半係合している状態」であるともいう。
爪部材500がラチェット歯車400に半係合している場合であっても、上記検査処理の実施に伴う上記押し付ける力の低下量が規定量未満になることがあり、この場合にはラチェット歯車400の歯410に爪部材500が正常に歯合されていると誤判定されてしまう。爪部材500がラチェット歯車400に半係合している場合、爪部材500がラチェット歯車400に正常に係合している場合よりも、電動制動装置に外力が加わったときに爪部材500とラチェット歯車400との係合が解消されやすい。そして、爪部材500とラチェット歯車400との係合が解消されると、ラチェット歯車400が上記解除方向に回転し、摩擦部材を回転部材に押し付ける力が小さくなり、車輪に付与する制動力の低下を招くこととなる。
本発明の目的は、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができる車両の制動力保持装置及び車両の電動制動装置を提供することにある。
上記課題を解決するための車両の制動力保持装置は、車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、車輪に付与する制動力を保持する装置である。この車両の制動力保持装置は、少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に摩擦部材を回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に上記押し付ける力が小さくなる変位部材と、変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、歯に歯合しているときには同変位部材の解除方向への変位を規制する爪部材と、変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備えている。そして、爪部材の先端が歯の先端に当接しているときの変位部材の規定方向における位置を半係合位置としたとする。この場合、制御装置は、第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付けている状況下で、同変位部材を解除方向に変位させるためのトルクを第1の駆動源に発生させる、又は、同変位部材を制動方向に変位させるためのトルクを発生していた同第1の駆動源の駆動を停止させる第1のロック処理と、同第1のロック処理の実施終了後に実施する処理であって、第1の駆動源の駆動によって変位部材を制動方向又は解除方向に変位させ、同変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にする第2のロック処理と、同第2のロック処理の実施終了後に実施する処理であって、第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付けている状況下で、変位部材を解除方向に変位させる第3のロック処理と、を実施する。
なお、爪部材が変位部材に押し付けられているものの、爪部材の変位部材への正常な係合、及び、爪部材の変位部材への半係合の双方が実現されていない状態のことを、「爪部材が変位部材に係合されていない状態」というものとする。
上記構成によれば、爪部材を変位部材に押し付けることで、爪部材が変位部材に正常に係合されたり、爪部材が変位部材に半係合されたりした場合、第1のロック処理が実施されても、変位部材が解除方向に変位される可能性が低い。すなわち、爪部材の変位部材への正常な係合、又は、爪部材の変位部材への半係合が維持される可能性が高い。一方、爪部材を変位部材に押し付けても、爪部材が変位部材に係合されていない場合、第1のロック処理が実施されることで、変位部材が解除方向に変位し、爪部材が変位部材の歯に接触するようになる。つまり、第1のロック処理の実施の終了時点では、変位部材の規定方向における位置が上記半係合位置とほぼ等しくなっている。
そして、こうした状況下で第2のロック処理の実施によって変位部材を制動方向又は解除方向に変位させることで、変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置とすることができる。これにより、第1のロック処理の実施の終了時点では爪部材が変位部材に半係合されていたとしても、当該半係合が、第2のロック処理の実施によって解消される。そして、こうした状況下で第3のロック処理を実施することで変位部材が解除方向に変位し、同変位部材の歯に爪部材が正常に歯合され、変位部材に爪部材を正常に係合させることができる。したがって、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができるようになる。
なお、上記車両の制動力保持装置は、変位部材の規定方向における位置を検出する位置検出部を備えてもよい。また、変位部材は、規定方向に沿って複数の歯が配置された構成であってもよい。そして、第1のロック処理の実施を終了したときの変位部材の規定方向における位置を基準位置としたとする。この場合、制御装置は、第2のロック処理では、第1の駆動源の駆動によって変位部材を基準位置から規定方向に変位させ、同基準位置からの変位部材の規定方向への変位量が規定変位量に達したときに第1の駆動源の駆動を停止させるようにしてもよい。ただし、規定変位量を「ΔMkaTh2」とし、規定方向で互いに隣り合う各歯の間隔を「PH」とし、「N」を「0(零)」以上の正の整数とし、「M」を0(零)よりも大きく且つ「1」未満の値とした場合、同規定変位量を以下に示す関係式によって表すことができる。
ΔMkaTh2=(N+M)×PH
上記構成では、基準位置から規定方向へ上記規定変位量だけ離れた位置は、上記半係合位置とは異なる位置となる。そのため、第2のロック処理の開始前では爪部材が変位部材に半係合されていたとしても、第2のロック処理の実施によって変位部材を規定方向に変位させることにより、爪部材の変位部材への半係合を好適に解消させることができる。そして、このように爪部材が変位部材に半係合していない状態で第3のロック処理を実施することにより、同変位部材の歯に爪部材が正常に歯合され、結果として、爪部材を変位部材に正常に係合させることができるようになる。
ちなみに、上記車両の制動力保持装置において、爪部材は、変位部材の歯に歯合しているとき、同変位部材の制動方向への変位を許容するようにしてもよい。また、変位部材は、規定方向に沿って複数の歯が配置された構成であってもよい。また、制御装置は、第2のロック処理では、第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付けている状況下で、第1の駆動源の駆動によって変位部材を制動方向に変位させることにより、同変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にするようにしてもよい。そして、第1の駆動源の駆動によって変位部材を制動方向に変位させるためのトルクを変位トルクとし、変位部材を制動方向に変位させることができる変位トルクの最小値を規定トルク基準値とし、変位部材の制動方向への変位量が、規定方向で互いに隣り合う各歯の間隔を超えることを規制できる変位トルクの最大値を規制可能トルク基準値としたとする。この場合、制御装置は、第2のロック処理では、第1の駆動源の駆動によって、変位トルクを、規定トルク基準値よりも大きいトルクであって且つ規制可能トルク基準値よりも小さいトルクとすることが好ましい。
上記構成によれば、第2のロック処理の実施によって変位トルクが大きくなり、同変位トルクが規定トルク基準値よりも大きくなると、変位部材が制動方向に変位するようになる。そして、第2のロック処理の実施中では、変位トルクが規定トルク基準値よりも大きく、且つ規制可能トルク基準値よりも小さい状態が維持される。そのため、変位部材の規定方向における位置が半係合位置とは異なる位置である状況下で、第2のロック処理が終了され、第3のロック処理が開始されるようになる。その結果、第2のロック処理の開始前では爪部材が変位部材に半係合されていたとしても、第2のロック処理の実施によって変位部材を制動方向に変位させることにより、変位部材の規定方向における位置が半係合位置とは異なる位置になり、爪部材の変位部材への半係合を好適に解消させることができる。そして、こうした状況下で第3のロック処理を実施することにより、同変位部材の歯に爪部材が正常に歯合され、結果として、爪部材を変位部材に正常に係合させることができるようになる。
ここで、第1のロック処理の開始に先立って爪部材を変位部材に押し付けた際に、爪部材が変位部材に正常に係合されたり、爪部材が変位部材に半係合されたりすることもある。こうした状況下で第1のロック処理が実施されても、変位部材が解除方向にあまり変位しない。一方、第1のロック処理の開始に先立って爪部材を変位部材に押し付けた際に、爪部材が変位部材に係合されていないことがある。こうした状況下で第1のロック処理が実施される場合、変位部材が解除方向に変位しやすい。そして、変位部材が解除方向にある程度変位すると、同変位部材の歯に爪部材が正常に歯合し、変位部材に爪部材が正常に係合される。この場合、その後に第2のロック処理及び第3のロック処理を実施しなくてもよい。
そこで、第1のロック処理の実施に先だって第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付けた時点の同変位部材の規制方向の位置を特定位置としたとする。この場合、制御装置は、第1のロック処理の実施に伴う特定位置からの解除方向への変位部材の変位量が歯合判定変位量よりも大きいときには、第2のロック処理及び第3のロック処理を実施しないことが好ましい。
上記構成によれば、第1のロック処理の実施によって変位部材が解除方向にある程度変位したか否かを判断するために適切な値に歯合判定変位量を設定することにより、第1のロック処理の実施に伴う変位部材の解除方向への変位量が多いか少ないかを判断することができる。そして、第1のロック処理の実施に伴う変位部材の解除方向への変位量が多いと判断した場合には、第1のロック処理の実施によって、爪部材が変位部材に正常に係合されたと判断できるため、その後の第2のロック処理及び第3のロック処理の実施を省略することができる。このように必要に応じて第2のロック処理及び第3のロック処理の実施を省略することにより、車輪に付与する制動力を保持するために要する時間を適宜短縮することが可能となる。
なお、第1のロック処理の実施によって変位部材の解除方向への変位を爪部材が規制していることを前提として、第2のロック処理及び第3のロック処理を実施することで、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することができる。そのため、上記車両の制動力保持装置において、制御装置は、第1のロック処理の実施によって、変位部材の解除方向への変位を爪部材が規制していると判定したときに、第2のロック処理を実施することが好ましい。この構成によれば、第1のロック処理、第2のロック処理及び第3のロック処理を順番に実施することにより、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することができるようになる。
また、上記課題を解決するための車両の制動力保持装置は、車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、車輪に付与する制動力を保持する装置である。この車両の制動力保持装置は、少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に摩擦部材を回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に上記押し付ける力が小さくなる変位部材と、変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、歯に歯合しているときには同変位部材の解除方向への変位を規制する爪部材と、変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備えている。そして、爪部材の先端が歯の先端に当接しているときの変位部材の規定方向における位置を半係合位置としたとする。この場合、制御装置は、爪部材を変位部材に係合させることで車輪に付与する制動力を保持させるに際し、変位部材が半係合位置に位置している可能性があるか否かを判定し、変位部材が半係合位置に位置している可能性があると判定したときには、第1の駆動源の駆動によって同変位部材を制動方向又は解除方向に変位させ、同変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にした上で、第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付ける係合補正処理を実施する。
上記構成によれば、車両に付与する制動力を保持させる際に、変位部材が半係合位置に位置している可能性があるときには、爪部材を変位部材に押し付ける前に係合補正処理が実施される。すると、変位部材が制動方向又は解除方向に変位され、同変位部材の規定方向における位置が半係合位置とは異なる位置にされる。そして、こうした状態で爪部材が変位部材に押し付けられるため、変位部材の歯の先端に爪部材の先端が引っ掛かってしまう事象の発生を抑制することができる。したがって、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができるようになる。
なお、上記車両の制動力保持装置は、変位部材の規定方向における位置を検出する位置検出部を備えてもよい。この場合、制御装置は、爪部材を変位部材に係合させることで車輪に付与する制動力を保持させるに際し、位置検出部によって検出された変位部材の規定方向における位置に基づき、同変位部材が半係合位置に位置している可能性があるか否かを判定することが好ましい。この構成によれば、位置検出部によって検出された変位部材の規定方向における位置に基づき判定を行うため、係合補正処理の実施が必要であるか否かを適切に判断することができるようになる。
そして、上記車両の制動力保持装置において、制御装置は、係合補正処理では、第1の駆動源の駆動によって、位置検出部によって検出される変位部材の規定方向における位置が半係合位置とは異なる位置となるまで同変位部材を変位させることが好ましい。この構成によれば、位置検出部による検出結果に基づいて変位部材の変位量が調整されるため、係合補正処理の実施によって変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にしやすくなる。
また、上記課題を解決するための車両の制動力保持装置は、車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、車輪に付与する制動力を保持する装置である。この車両の制動力保持装置は、少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に摩擦部材を回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に上記押し付ける力が小さくなる変位部材と、変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、歯に歯合しているときには同変位部材の解除方向への変位を規制する爪部材と、変位部材の規定方向における位置を検出する位置検出部と、変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備えている。そして、爪部材の先端が歯の先端に当接しているときの変位部材の規定方向における位置を半係合位置としたとする。この場合、制御装置は、車輪に付与する制動力が要求制動力以上であるときには、第1の駆動源の駆動によって、位置検出部によって検出されている変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にした上で、第2の駆動源の駆動によって爪部材を変位部材に押し付ける。
上記構成によれば、変位部材の規定方向における位置を半係合位置とは異なる位置にした状態で、爪部材が変位部材に押し付けられる。そのため、爪部材を変位部材に押し付けることで同制動力を保持させるときには、変位部材の歯の先端に爪部材の先端が引っ掛かる事象の発生を抑制することができる。したがって、変位部材に爪部材が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができるようになる。
また、上記課題を解決するための車両の電動制動装置は、車輪と一体回転する回転体と、回転体に押し付けられる摩擦部材と、上記の車両の制動力保持装置と、を備えている。そして、第1の駆動源はモータであり、摩擦部材に同モータが駆動連結されている。また、摩擦部材を回転体に押し付ける力に応じた制動力を車輪に付与する。この構成によれば、モータに駆動によって車輪に付与する制動力を好適に保持することができるようになる。
第1の実施形態の車両の電動制動装置の概略を示す構成図。 (a)は同車両の電動制動装置のロック機構の概略構成を示す模式図、(b)は同ロック機構において爪部材が変位部材に半係合している状態を示す模式図。 同車両の電動制動装置において車輪に付与する制動力を保持する際のタイミングチャートであって、(a)は第1の駆動源に流れる電流値の推移を示し、(b)は変位部材の規定方向における位置の推移を示し、(c)は第2の駆動源の駆動状態の推移を示す。 同車両の電動制動装置において、(a)は爪部材が変位部材に押し付けられた状態を示す作用図、(b)は第1のロック処理の実施によって変位部材が解除方向に変位した様子を示す作用図、(c)は第2のロック処理の実施によって変位部材が制動方向に変位した様子を示す作用図、(d)は第3のロック処理の実施によって変位部材に爪部材が正常に係合された様子を示す作用図。 同車両の電動制動装置の制御装置が実行する処理ルーチンであって、車輪に付与する制動力を保持するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 別の実施形態の車両の電動制動装置の制御装置が実行する処理ルーチンであって、車輪に付与する制動力を保持するために実行される処理ルーチンの一部を説明するフローチャート。 第2の実施形態の車両の電動制動装置において車輪に付与する制動力を保持する際のタイミングチャートであって、(a)は第1の駆動源に流れる電流値の推移を示し、(b)は変位部材の規定方向における位置の推移を示し、(c)は第2の駆動源の駆動状態の推移を示す。 同車両の電動制動装置の制御装置が実行する処理ルーチンであって、車輪に付与する制動力を保持するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 第3の実施形態の車両の電動制動装置において車輪に付与する制動力を保持する際のタイミングチャートであって、(a)は第1の駆動源に流れる電流値の推移を示し、(b)は変位部材の規定方向における位置の推移を示し、(c)は第2の駆動源の駆動状態の推移を示す。 同車両の電動制動装置の制御装置が実行する処理ルーチンであって、車輪に付与する制動力を増大してから保持するために実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 従来の車両の電動制動装置において、爪部材がラチェット歯車に正常に係合している様子を示す模式図。 従来の車両の電動制動装置において、爪部材がラチェット歯車に半係合している様子を示す模式図。
(第1の実施形態)
以下、車両の制動力保持装置及び車両の電動制動装置を具体化した第1の実施形態を図1〜図5に従って説明する。
図1に示すように、車両の電動制動装置10は、車輪11毎に設けられている電動式のブレーキアクチュエータ12と、ブレーキアクチュエータ12を制御する制御装置13とを備えている。例えば、4つの車輪11を有する車両に適用される電動制動装置10は、合計で4つのブレーキアクチュエータ12を備えている。
ブレーキアクチュエータ12は、ディスク型の電動アクチュエータであり、車輪11と一体回転する回転体の一例であるブレーキディスク20と、車体に支持されているブレーキキャリパ21とを有している。このブレーキキャリパ21は、図中左右方向でもある車両幅方向においてブレーキディスク20を挟んだ両側に配置される一対のブレーキパッド22を支持している。これらブレーキパッド22が、「摩擦部材」の一例に相当する。ブレーキパッド22は、ブレーキディスク20に近づく方向及び離れる方向に移動可能となっており、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力が大きいほど、車輪11に大きい制動力が付与される。
なお、電動制動装置10に適用されるブレーキアクチュエータとして、ディスク型以外にもドラム型の電動アクチュエータも挙げることができる。この場合、ブレーキドラムが「回転体」の一例に相当し、ブレーキシューが「摩擦部材」の一例に相当することとなる。
ブレーキキャリパ21には、モータ23と、モータ23からの出力をブレーキパッド22に伝達する伝達機構24とが設けられている。そして、モータ23が駆動されると、モータ23からの出力が伝達機構24を通じてブレーキパッド22に伝達される。これにより、ブレーキパッド22がブレーキディスク20に押し付けられたり、ブレーキパッド22のブレーキディスク20への押し付けが解消されたりする。
なお、本明細書では、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に近づけたり、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力を大きくしたりするためのモータ23の駆動を正駆動ともいう。また、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力を小さくしたり、ブレーキパッド22をブレーキディスク20から離したりするためのモータ23の駆動を逆駆動ともいう。例えば、モータ23に正の電流値を流すことにより、モータ23の正駆動を実現させることができ、モータ23に負の電流値を流すことにより、モータ23の逆駆動を実現させることができる。また、モータ23の正駆動時における同モータ23の出力軸231の回転方向は、モータ23の逆駆動時における出力軸231の回転方向とは反対方向である。
伝達機構24は、モータ23の出力軸231の回転速度を減速して出力する減速機25と、減速機25の出力側に接続されているシャフト部材26とを備えている。このシャフト部材26は、モータ23からの出力トルクが減速機25を通じて伝達されることで回転する。このとき、シャフト部材26は、モータ23の出力軸231の回転方向に準じた方向に回転する。
また、伝達機構24には、シャフト部材26の先端に連結されている螺子部材27と、ブレーキパッド22を支持しているピストン28とが設けられている。螺子部材27は、ピストン28の内部に位置しており、螺子部材27の周面には雄ねじ加工が施されている。すなわち、螺子部材27の周面が雄ねじ部となっている。
ピストン28の内周面には雌ねじ加工が施されている。すなわち、ピストン28の内周面は、螺子部材27の雄ねじ部が螺合される雌ねじ部となっている。そのため、ピストン28には、螺子部材27の回転運動が直線運動に変換されて入力される。つまり、螺子部材27とピストン28とにより、モータ23の出力軸231の回転運動を直線運動に変換してブレーキパッド22に出力する「変換器」の一例が構成される。
なお、車両に設けられている複数のブレーキアクチュエータ12のうち、一部のブレーキアクチュエータ12には、図1に示すように、車輪11に付与する制動力を保持するためのロック機構30が設けられている。例えば、ロック機構30を有するブレーキアクチュエータ12としては、後輪用のブレーキアクチュエータを挙げることができる。
詳しくは後述するが、ロック機構30は、モータ23の出力軸231に固定されており、同出力軸231と一体回転する変位部材の一例であるラチェット歯車31と、ラチェット歯車31に近づく方向及び離れる方向に進退移動する爪部材32と、爪部材32の動力源である第2の駆動源の一例であるソレノイド33を有している。ラチェット歯車31は、モータ23の駆動に基づき回転する。そのため、本実施形態の車両の電動制動装置10では、モータ23により、ラチェット歯車31の駆動源である「第1の駆動源」の一例が構成される。
図1に示すように、制御装置13には、モータ23の出力軸231、すなわちラチェット歯車31の回転角度Mkaを検出する位置検出部の一例である回転角度検出センサ101と、ピストン28がブレーキパッド22を押す力を検出する押圧力センサ102とが電気的に接続されている。この押圧力センサ102によって検出される上記押す力は、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力と相関している。そのため、制御装置13は、押圧力センサ102によって検出される上記押す力に基づき、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力を推定することができる。
また、制御装置13には、ブレーキペダル200の操作量を検出するストロークセンサ103が電気的に接続されている。制御装置13は、ストロークセンサ103によって検出された操作量に基づき、運転者が要求している要求制動力を演算する。そして、制御装置13は、演算した要求制動力に応じてモータ23の駆動を制御する。例えば、制御装置13は、要求制動力が大きくなっているときにはモータ23を正駆動させる一方、要求制動力が小さくなっているときにはモータ23を逆駆動させる。
また、制御装置13には、パーキングスイッチ111が電気的に接続されている。車両が停止している状況下でパーキングスイッチ111がオン操作されると、制御装置13は、車両を停止させるのに必要な制動力を車輪11に付与させるべくモータ23を正駆動させ、この状態を保持すべくモータ23及びソレノイド33の駆動を制御する。そして、制御装置13は、車輪11に付与する制動力がロック機構30によって保持されている状態を確認した上で、モータ23及びソレノイド33の駆動を停止させる。したがって、制御装置13、ロック機構30及びモータ23により、車輪11と一体回転するブレーキディスク20にブレーキパッド22を押し付ける力を保持することにより、車輪11に付与する制動力を保持する「車両の制動力保持装置」の一例が構成される。
次に、図2を参照し、ロック機構30について説明する。
図2(a),(b)に示すように、ロック機構30のラチェット歯車31は、規定方向の一例である周方向に沿って等間隔に配置されている複数の歯311を有している。なお、図2に示す例では、周方向における一方である反時計回り方向が、モータ23の正駆動時における出力軸231及びラチェット歯車31の回転方向である。そのため、反時計回り方向にラチェット歯車31が回転(変位)しているときには、モータ23が正駆動しているため、ブレーキディスク20にブレーキパッド22を押し付ける力が大きくなる。一方、周方向における他方である時計回り方向が、モータ23の逆駆動時における出力軸231及びラチェット歯車31の回転方向である。そのため、時計回り方向にラチェット歯車31が回転しているときには、ブレーキディスク20にブレーキパッド22を押し付ける力が小さくなる。したがって、本明細書では、図2における反時計回り方向が「制動方向R1」に相当し、図2における時計回り方向が「解除方向R2」に相当する。
ソレノイド33の駆動によって爪部材32が図中下方(すなわち、ラチェット歯車31に近づく方向)に移動することで、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。このとき、ラチェット歯車31の歯311に爪部材32が歯合されると、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転が爪部材32によって規制され、車輪11に付与する制動力が保持される。一方、ラチェット歯車31に爪部材32が係合されている状態であっても、ラチェット歯車31の制動方向R1への回転は許容されている。
歯311は、第1の歯面31Aと第2の歯面31Bとを有している。第1の歯面31Aは、第2の歯面31Bよりも制動方向R1側に位置しており、解除方向R2に向かうにつれて徐々に径方向外側に位置するように傾斜している。そのため、爪部材32が第1の歯面31Aに接触している場合、ラチェット歯車31は、制動方向R1及び解除方向R2の両方向に回転可能である。つまり、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられている状況下であっても、爪部材32が第1の歯面31Aに接触している場合、爪部材32がラチェット歯車31に係合されていないということができる。
第2の歯面31Bは、爪部材32の歯合面32Aに面接触可能に構成されている。そして、爪部材32の歯合面32Aが第2の歯面31Bに面接触しているときには、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転が爪部材32によって規制される。すなわち、爪部材32の歯合面32Aが歯311の第2の歯面31Bに面接触している場合、爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合しているということができる。
図2(a),(b)に示すように、ロック機構30のソレノイド33は、電流が供給されるコイル331を備えている。ソレノイド33が通電されると、すなわちコイル331に電流が流れると、爪部材32が図中下方に移動し、同爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。そして、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合している場合には、ソレノイド33への通電が解除されても、図中上下方向である軸方向における爪部材32の位置が保持される。すなわち、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転を爪部材32によって規制している状態が継続される。
ただし、この状態でモータ23が正駆動してラチェット歯車31が制動方向R1に回転されると、歯311の第2の歯面31Bが爪部材32の歯合面32Aから離れ、爪部材32が第1の歯面31Aに接触するようになる。その結果、ラチェット歯車31の制動方向R1への回転が継続されると、歯311の第1の歯面31Aによって爪部材32が図中上方(すなわち、ラチェット歯車31から離れる方向)に押し上げられる。このとき、ソレノイド33への通電が行われていない場合には、スプリング332からの付勢力によって、爪部材32が図中上方に移動してラチェット歯車31から離れる。これにより、ロック機構30による制動力の保持が解除される。
ところで、本ロック機構30にあっては、爪部材32の先端321やラチェット歯車31の歯311の先端が丸みを帯びている。そのため、図2(b)に示すように、爪部材32の先端321がラチェット歯車31の歯311の先端に引っ掛かる状態を維持することができる。そして、こうした状態が維持されているときでも、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転を爪部材32によって規制できることがある。このように爪部材32の先端321が歯311の先端に引っ掛かっている状態を、「爪部材32がラチェット歯車31に半係合している状態」ともいう。爪部材32がラチェット歯車31に半係合している状態であって、且つソレノイド33が通電されていない状況下では、ブレーキアクチュエータ12に外力などが加わったときに、当該半係合が解消され、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転してしまうおそれがある。
そこで次に、図3及び図4を参照し、爪部材32をラチェット歯車31に正常に係合させる方法の一例について説明する。
図3(a),(b),(c)に示すように、車両が停止している第1のタイミングt11で、パーキングスイッチ111がオン操作されると、モータ23に正の電流値が流れ、モータ23が正駆動される。すると、モータ23に流れる電流値Imtが徐々に大きくなり、ブレーキパッド22をブレーキディスク20に押し付ける力が大きくなる。その結果、車輪11に付与する制動力が大きくなる。また、このように電流値Imtが大きくなり、モータ23からの出力トルクが大きくなっているときには、ラチェット歯車31が制動方向R1に回転し、その回転角度Mkaが大きくなる。なお、本実施形態の車両の電動制動装置10では、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが、「変位部材の規定方向における位置」の一例に相当する。
そして、第2のタイミングt12で、車輪11に付与する制動力が要求制動力BPTと等しくなり、モータ23に流れる電流値Imtが、要求制動力BPTと相関する要求電流値ImtTh1と等しくなると、電流値Imtが保持されるようになる。すると、次の第3のタイミングt13で、ソレノイド33への通電が開始され、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。この時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを「特定回転角度MkaB1」とする。すなわち、この特定回転角度MkaB1が、「爪部材を変位部材に押し付けた時点の変位部材の規定方向の位置」の一例に相当する。
爪部材32をラチェット歯車31に押し付けている第4のタイミングt14で、ラチェット歯車31を解除方向R2に回転させるためのトルクをモータ23に発生させる第1のロック処理が開始される。第1のロック処理では、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けている状況下でモータ23が逆駆動される。すなわち、モータ23に流れる電流値Imtが「0(零)」から徐々に小さくされる。
そして、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転されると、特定回転角度MkaB1から解除方向R2へのラチェット歯車31の回転量(変位量)が大きくなる。こうした特定回転角度MkaB1からの解除方向R2へのラチェット歯車31の回転量のことを、「特定回転角度変化量ΔMka1」という。
図3に示す例では、第1のロック処理は第6のタイミングt16まで実施されるものの、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転は、第6のタイミングt16よりも前の第5のタイミングt15で停止する。すなわち、第1のロック処理の実施中に、爪部材32がラチェット歯車31の歯311に接触し、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転が爪部材32によって規制される。
上述したように、第1のロック処理の開始に先立って、第3のタイミングt13で爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。そして、第1のロック処理を実施することなく、爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合されたり、爪部材32がラチェット歯車31に半係合されたりすることがある。この場合、第1のロック処理の実施によってモータ23を逆駆動させても、ラチェット歯車31が解除方向R2にほとんど回転しないため、特定回転角度変化量ΔMka1はあまり大きくならない。
なお、このように爪部材32をラチェット歯車31に押し付けた時点で爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合されたり、爪部材32がラチェット歯車31に半係合されたりする場合としては、第3のタイミングt13で、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しい場合を挙げることができる。この半係合回転角度MkaAとは、爪部材32がラチェット歯車31に半係合しているときにおけるラチェット歯車31の回転角度Mkaである。つまり、本明細書では、半係合回転角度MkaAが、「半係合位置」に相当する。
また、図4(a)に示すように、第3のタイミングt13で爪部材32をラチェット歯車31に押し付けた際に、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられているものの、爪部材32の先端321がラチェット歯車31の歯311の第1の歯面31Aに接触しており、爪部材32がラチェット歯車31に係合されていないこともある。この場合、第1のロック処理の実施によってモータ23が逆駆動されたときには、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転し、特定回転角度変化量ΔMka1が大きくなりやすい。そして、ラチェット歯車31が解除方向R2にある程度回転すると、図4(b)に示すように、歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合され、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転が爪部材32によって規制される。すなわち、第1のロック処理での特定回転角度変化量ΔMka1が比較的大きいときには、第1のロック処理の実施によってラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合されたと判断することができる。
そこで、本実施形態の電動制動装置10では、特定回転角度変化量ΔMka1が大きいか否かの判定値として、歯合判定変位量の一例である歯合判定変化量ΔMkaTh1が予め設定されている。そして、特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1よりも大きいときには、第1のロック処理の実施前では爪部材32がラチェット歯車31の歯311の第1の歯面31Aに接触しており、第1のロック処理の実施によってラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合されたと判断することができる。そのため、後述する第2のロック処理及び第3のロック処理が実施されることなく、ソレノイド33への通電が終了される。
一方、図3に示す例のように、特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1以下であるときには、第1のロック処理の実施前にラチェット歯車31に爪部材32が半係合されており、第1のロック処理の実施の終了後でも当該半係合が維持されている可能性があると判断することができる。そのため、後述する第2のロック処理及び第3のロック処理を順番に実施することで当該半係合を解消し、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させるようにしている。
すなわち、第1のロック処理の実施が終了された第6のタイミングt16から第2のロック処理が開始される。この第2のロック処理は、ラチェット歯車31を制動方向R1又は解除方向R2に回転させ、ラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAとは異なる角度にする処理である。本実施形態の車両の電動制動装置10では、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けている状態のまま、ラチェット歯車31を制動方向R1に回転させることにより、回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度に変更される。
なお、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAと等しい場合、ラチェット歯車31に爪部材32が半係合している可能性があると判断することができる。第2のロック処理が実施される場合とは、第1のロック処理の実施の終了時点でラチェット歯車31に爪部材32が半係合されている可能性がある場合である。そのため、第1のロック処理の実施の終了時点である第6のタイミングt16でのラチェット歯車31の回転角度Mkaを、基準位置の一例である基準回転角度MkaB2とした場合、図3に示す例では、基準回転角度MkaB2を半係合回転角度MkaAとみなすことができる。
第2のロック処理が実施されると、モータ23が正駆動され、ラチェット歯車31が制動方向R1に回転される。すなわち、第6のタイミングt16からは、モータ23に流れる電流値Imtが「0(零)」から徐々に大きくなり、モータ23からの出力トルクが徐々に大きくなる。このように第2のロック処理の実施によってラチェット歯車31を制動方向R1に回転させるためのトルクを「変位トルク」ともいう。この変位トルクは、モータ23からの出力トルクと相関しており、電流値Imtが大きいほど大きくなる。
なお、モータ23に流れる電流値Imtは、第7のタイミングt17で要求電流値ImtTh1に達する。すなわち、第6のタイミングt16から第7のタイミングt17までの期間では、モータ23からの出力トルクが、上記第3のタイミングt13でのモータ23からの出力トルクよりも小さい。そのため、当該期間では、モータ23の出力軸231及びラチェット歯車31が制動方向R1にほとんど回転されない。
しかし、第7のタイミングt17でモータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達し、第7のタイミングt17以降でも電流値Imtの増大が継続される。そのため、第7のタイミングt17以降からラチェット歯車31が制動方向R1に回転するようになる。そのため、図4(c)に示すように、電流値Imtが大きくなるにつれて、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaA、すなわち基準回転角度MkaB2から離れる。そして、その後の第8のタイミングt18で、電流値Imtが第3の判定電流値ImtTh3に達するため、第2のロック処理が終了され、電流値Imtの増大が終了される。
ここで、第2のロック処理でのラチェット歯車31の制動方向R1への回転量を、規定変位量の一例である規定変化量ΔMkaTh2とし、ラチェット歯車31において周方向で互いに隣り合う各歯311の間隔を「PH」としたとする。この場合、規定変化量ΔMkaTh2は、当該間隔PHよりも小さい。例えば、規定変化量ΔMkaTh2は、以下に示す関係式(式1)で表すことができる。なお、関係式(式1)において、「N」は「0(零)」以上の正の整数(本例では、0(零))であり、「M」は「0(零)」よりも大きく且つ「1」よりも小さい値(例えば、0.5)である。
ΔMkaTh2=(N+M)×PH ・・・(式1)
そして、本実施形態の車両の電動制動装置10では、第2のロック処理でのラチェット歯車31の制動方向R1への回転量が規定変化量ΔMkaTh2と等しくなるように、第3の判定電流値ImtTh3が設定される。具体的には、第3の判定電流値ImtTh3から要求電流値ImtTh1を減じた差が規定変化量ΔMkaTh2と相関するように第3の判定電流値ImtTh3が設定される。すなわち、第3の判定電流値ImtTh3は、要求電流値ImtTh1が大きいほど大きい値に設定される。そして、第2のロック処理では、こうした第3の判定電流値ImtTh3までモータ23に流れる電流値Imtを大きくすることで、ラチェット歯車31の歯311の第1の歯面31Aに爪部材32を接触させる事象を生じさせることができる。
図3(a)〜(c)に示すように、第2のロック処理の実施が終了された以降の第9のタイミングt19から、第3のロック処理が開始される。この第3のロック処理は、ラチェット歯車31を解除方向R2に回転させる処理であるため、モータ23に流れる電流値Imtが「0(零)」から徐々に小さくされる。これにより、モータ23が逆駆動され、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転される。すると、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bが爪部材32の歯合面32Aに徐々に近づく。そして、電流値Imtが小さくなっている最中の第10のタイミングt110で、図4(d)に示すように、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合する。その後の第11のタイミングt111で、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2に達し、第3のロック処理が終了される。すなわち、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合された状態で第3のロック処理が終了される。すると、その後の第12のタイミングt112で、ソレノイド33への通電が終了され、車輪11への制動力を保持するための一連の処理が終了される。
次に、図5に示すフローチャートを参照し、車輪11に付与する制動力を保持する際に制御装置13が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、この処理ルーチンは、パーキングスイッチ111がオン操作され、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達したときに実行される。
図5に示すように、本処理ルーチンにおいて、制御装置13は、ソレノイド33への通電を開始し、爪部材32をラチェット歯車31に押し付ける(ステップS11)。続いて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、この回転角度Mkaを特定回転角度MkaB1とする(ステップS12)。そして、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS13)、第1のロック処理を開始する。
すなわち、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第1の変更値ΔImt1だけ小さくする(ステップS14)。この第1の変更値ΔImt1は、「0(零)」よりも大きい値である。そのため、第1のロック処理の実施中では、第1の変更値ΔImt1に応じた速度で電流値Imtが小さくされる。そして、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、特定回転角度MkaB1からの回転角度の変化量である特定回転角度変化量ΔMka1を演算する(ステップS15)。すなわち、制御装置13は、特定回転角度MkaB1から現時点の回転角度Mkaを減算し、その差(=MkaB1−Mka)を特定回転角度変化量ΔMka1とする。
続いて、制御装置13は、演算した特定回転角度変化量ΔMka1が上記歯合判定変化量ΔMkaTh1よりも大きいか否かを判定する(ステップS16)。特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1よりも大きい場合(ステップS16:YES)、制御装置13は、第2のロック処理及び第3のロック処理を実施することなく、その処理を後述するステップS28に移行する。一方、特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1以下である場合(ステップS16:NO)、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2以下であるか否かを判定する(ステップS17)。電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2よりも大きい場合(ステップS17:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS14に移行し、第1のロック処理の実施を継続する。
一方、モータ23に流れる電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2以下である場合(ステップS17:YES)、制御装置13は、電流値Imtを「0(零)」とし、第1のロック処理の実施を終了する(ステップS18)。続いて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、この回転角度Mkaを基準回転角度MkaB2とする(ステップS19)。
そして、制御装置13は、第2のロック処理を開始する。すなわち、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第2の変更値ΔImt2だけ大きくする(ステップS20)。この第2の変更値ΔImt2は、「0(零)」よりも大きい値であって、例えば上記第1の変更値ΔImt1よりも大きい値である。そのため、第2のロック処理では、第2の変更値ΔImt2に応じた速度で電流値Imtが大きくされる。続いて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、基準回転角度MkaB2からの回転角度の変化量である基準回転角度変化量ΔMka2を演算する(ステップS21)。すなわち、制御装置13は、現時点の回転角度Mkaから基準回転角度MkaB2を減算し、その差(=Mka−MkaB2)を基準回転角度変化量ΔMka2とする。
そして、制御装置13は、演算した基準回転角度変化量ΔMka2が上記規定変化量ΔMkaTh2よりも大きいか否かを判定する(ステップS22)。基準回転角度変化量ΔMka2が上記規定変化量ΔMkaTh2よりも大きいときには、第2のロック処理でのラチェット歯車31の回転量が想定よりも大きくなってしまったと判断することができる。すなわち、基準回転角度変化量ΔMka2が上記規定変化量ΔMkaTh2よりも大きいときには、第2のロック処理が失敗である可能性がある。
そのため、基準回転角度変化量ΔMka2が上記規定変化量ΔMkaTh2よりも大きい場合(ステップS22:YES)、制御装置13は、その処理を前述したステップS12に移行する。すなわち、制御装置13は、第1のロック処理からやり直す。一方、基準回転角度変化量ΔMka2が上記規定変化量ΔMkaTh2以下である場合(ステップS22:NO)、制御装置13は、モータに流れる電流値Imtが上記第3の判定電流値ImtTh3以上であるか否かを判定する(ステップS23)。電流値Imtが第3の判定電流値ImtTh3よりも小さい場合(ステップS23:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS20に移行し、第2のロック処理の実施を継続する。一方、電流値Imtが第3の判定電流値ImtTh3以上である場合(ステップS23:YES)、制御装置13は、電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS24)、第2のロック処理の実施を終了する。
そして、制御装置13は、第3のロック処理を開始する。すなわち、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第3の変更値ΔImt3だけ小さくする(ステップS25)。この第3の変更値ΔImt3は、「0(零)」よりも大きい値であって、例えば第2の変更値ΔImt2よりも小さい値である。そのため、第3のロック処理では、第3の変更値ΔImt3に応じた速度で電流値Imtが小さくされる。なお、第3の変更値ΔImt3は、第1の変更値ΔImt1と等しい値であってもよい。
続いて、制御装置13は、第3のロック処理の実施によってラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触するようになったか否かを判定する。例えば、第3のロック処理の実施によって解除方向R2に回転しているラチェット歯車31の回転角度Mkaが、基準回転角度MkaB2とほぼ等しい場合に、歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触するようになったと判断することができる。言い換えると、基準回転角度MkaB2にオフセット値αを加算した和よりも回転角度Mkaが未だ大きいときには、回転角度Mkaが基準回転角度MkaB2に近づくようにラチェット歯車31が回転している最中であると判断することができる。また、基準回転角度MkaB2からオフセット値αを減算した差よりも回転角度Mkaが既に小さくなっているときには、回転角度Mkaが基準回転角度MkaB2を通過してもラチェット歯車31が未だ回転していると判断することができ、第3のロック処理が失敗である可能性がある。
そのため、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、基準回転角度MkaB2からオフセット値αを減算した差よりも現時点の回転角度Mkaが小さいか否かを判定する(ステップS26)。現時点の回転角度Mkaが上記の差(=MkaB2−α)よりも小さい場合(ステップS26:YES)、その処理を前述したステップS12に移行する。すなわち、制御装置13は、第3のロック処理が失敗である可能性があるときには第1のロック処理からやり直す。
一方、現時点の回転角度Mkaが上記の差(=MkaB2−α)以上である場合(ステップS26:NO)、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtが上記第2の判定電流値ImtTh2以下であるか否かを判定する(ステップS27)。電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2よりも大きい場合(ステップS27:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS25に移行し、第3のロック処理の実施を継続する。一方、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2以下である場合(ステップS27:YES)、制御装置13は、第3のロック処理の実施を終了し、その処理を次のステップS28に移行する。
ステップS28において、制御装置13は、ロック完了フラグFLGRにオンをセットする。続いて、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS29)、その後、ソレノイド33への通電を終了する(ステップS30)。そして、制御装置13は、本処理ルーチンを終了する。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1−1)爪部材32をラチェット歯車31に押し付けることで、爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合されたり、爪部材32がラチェット歯車31に半係合されたりした場合、第1のロック処理が実施されても、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転する可能性が低い。すなわち、爪部材32のラチェット歯車31への正常な係合、又は、爪部材32のラチェット歯車31への半係合が維持される可能性が高い。一方、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けても、爪部材32がラチェット歯車31に係合されていない場合、第1のロック処理が実施されることでラチェット歯車31が解除方向R2に回転され、爪部材32がラチェット歯車31の歯311に接触するようになる。つまり、第1のロック処理の実施の終了時点では、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しくなっている。
そして、こうした状況下で第2のロック処理の実施によってラチェット歯車31を制動方向R1に回転させることで、ラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAとは異なる角度とすることができる。これにより、第1のロック処理の実施の終了時点で爪部材32がラチェット歯車31に半係合されていたとしても、当該半係合が、第2のロック処理の実施によって解消される。そして、こうした状況下で第3のロック処理を実施することでラチェット歯車31が解除方向R2に回転され、同ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合されるようになる。
したがって、第1のロック処理、第2のロック処理及び第3のロック処理を順番に実施することにより、ラチェット歯車31に爪部材32が半係合される事象の発生が抑制される。その結果、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができる。
(1−2)第2のロック処理でのラチェット歯車31の制動方向R1への回転量である規定変化量ΔMkaTh2は、上記関係式(式1)で表すことができる。そのため、第1のロック処理の実施終了の時点で爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合されたり、爪部材32がラチェット歯車31に半係合されたりしていたとしても、第2のロック処理を実施することでラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAとは異なる角度とすることができる。そして、このように爪部材32がラチェット歯車31に半係合していない状態で第3のロック処理を実施することにより、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触され、結果として、爪部材32をラチェット歯車31に正常に係合させることができる。
(1−3)なお、第1のロック処理の実施によって、ラチェット歯車31の解除方向R2への回転量である特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1よりも大きい場合には、既に爪部材32がラチェット歯車31に正常に係合していると判断することができる。そのため、第2のロック処理及び第3のロック処理の実施を省略することができる。このように必要に応じて第2のロック処理及び第3のロック処理の実施を省略することにより、車両に付与する制動力を保持するために要する時間を適宜短縮することができる。
(1−4)本実施形態の車両の電動制動装置10では、ラチェット歯車31の絶対の回転角度を検出しなくても、第1のロック処理、第2のロック処理及び第3のロック処理を順番に実施することにより、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることができる。そのため、回転角度検出センサ101としては、相対的な回転角度を検出するセンサを採用することができる。したがって、絶対の回転角度を検出するセンサを採用する場合と比較し、装置のコストアップを抑制することができる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第1のロック処理の実施によるラチェット歯車31の解除方向R2への回転量である特定回転角度変化量ΔMka1が歯合判定変化量ΔMkaTh1よりも大きい場合であっても、第1のロック処理の実施の終了後に、第2のロック処理及び第3のロック処理を順番に実施させるようにしてもよい。
・上記実施形態では、増大させているモータ23に流れる電流値Imtに基づき、第2のロック処理の終了タイミングを決定しているが、これに限らず、電流値Imt以外の他のパラメータを用いて第2のロック処理の終了タイミングを決定するようにしてもよい。
例えば、基準回転角度変化量ΔMka2を監視し、同基準回転角度変化量ΔMka2が規定変化量ΔMkaTh2に達したときに、第2のロック処理の実施を終了させるようにしてもよい。この場合であっても、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
第2のロック処理では、モータ23に流れる電流値Imtが大きくなると、ラチェット歯車31を制動方向R1に回転させるためのトルクである変位トルクが徐々に大きくなる。そして、変位トルクがある程度大きくなると、ラチェット歯車31が制動方向R1に回転し始める。すなわち、ラチェット歯車31の制動方向R1への回転の開始後にあっては、変位トルクの増大量と基準回転角度変化量ΔMka2との間には相関関係があるということができる。
そのため、図6に示すように、車両の電動制動装置10にモータ23からの出力トルクを検出するセンサが設けられている場合、当該センサによって検出される出力トルクに基づいて変位トルクTRDを演算するようにしてもよい(ステップS231)。そして、この変位トルクTRDが、規定トルク基準値TRDTh1よりも大きいトルクであって且つ規制可能トルク基準値TRDTh2よりも小さいトルクであるか否かを判定し(ステップS232)、変位トルクTRDが規定トルク基準値TRDTh以下であるときには(ステップS232:NO)、処理を前述したステップS20に移行し、第2のロック処理の実施を継続させるようにしてもよい。一方、変位トルクTRDが規定トルク基準値TRDTh1よりも大きいトルクであって且つ規制可能トルク基準値TRDTh2よりも小さいトルクであるときには(ステップS232:YES)、処理を前述したステップS24に移行し、第2のロック処理を終了させるようにしてもよい。なお、モータ23からの出力トルクを直接検出するセンサを用いなくても、当該出力トルクを推定演算することができるのであれば、こうした制御構成を採用することができる。
この場合、規定トルク基準値TRDTh1を、ラチェット歯車31を制動方向R1に回転せることができる変位トルクの最小値とすることが好ましい。また、規制可能トルク基準値TRDTh2を、ラチェット歯車31の制動方向R1への回転量が、周方向で互いに隣り合う各歯311の間隔PHを超えることを規制できる変位トルクの最大値とすることが好ましい。これにより、第2のロック処理の実施によってラチェット歯車31を制動方向R1に確実に回転させることができる。そして、このようにラチェット歯車31が制動方向R1に回転し始め、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度になったタイミングで、すなわちラチェット歯車31に爪部材32が半係合していない状況下で第2のロック処理の実施を終了させることができるようになる。そのため、その後に第3のロック処理を実施することにより、爪部材32をラチェット歯車31に正常に係合させることができる。
また、第2のロック処理では、このように変位トルクTRDの大きさに基づいてモータ23の駆動を制御することにより、回転角度検出センサ101による検出結果を用いなくても、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度にすることができる。そして、その後に第3のロック処理を実施することにより、回転角度検出センサ101による検出結果を用いなくても、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることができるようになる。
・上記実施形態では、第1のロック処理の実施前にソレノイド33を通電させ、第3のロック処理の実施の終了後にソレノイド33への通電を終了させているが、第2のロック処理の実施中ではソレノイド33に通電を行わないようにしてもよい。この場合、第2のロック処理が終了した場合、第3のロック処理を開始する前にソレノイド33を再び通電させることが望ましい。
また、このように第2のロック処理の実施中ではソレノイド33への通電を行わない場合には、第2のロック処理の実施中では、モータ23を逆駆動させ、ラチェット歯車31を解除方向R2に回転させるようにしてもよい。
・規定変化量ΔMkaTh2は、上記関係式(式1)で表すことができるのであれば、ラチェット歯車31において周方向で互いに隣り合う各歯311の間隔PHよりも大きい値であってもよい。この場合、関係式(式1)における「N」に「1」以上の正の値を代入することにより、規定変化量ΔMkaTh2を適切に設定することができる。
・ブレーキパッド22がブレーキディスク20に押し付けられている場合、モータ23の出力軸231には反力が作用している。そのため、この状態でモータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とした場合、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転することがある。
この場合、第1のロック処理では、電流値Imtを「0(零)」とすることで、ラチェット歯車31を制動方向R1に変位させるためのトルクを発生していたモータ23の駆動を停止させてもよい。
また、第3のロック処理では、モータ23を逆駆動させることなく電流値Imtを「0(零)」としてもよい。これにより、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転し、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることが可能となる。
・ラチェット歯車31に設ける歯311の数は、1つでもよい。
・第2の駆動源は、爪部材32を進退移動させることができるのであれば、ソレノイド以外の他の駆動源(例えば、直動式のモータや圧電素子)を採用してもよい。
・上記実施形態では、変位部材をモータ23の出力軸231に固定しているが、モータ23の駆動に応じて変位する部材であれば、出力軸231以外の他の部材に変位部材を固定してもよい。例えば、シャフト部材26に変位部材を固定してもよいし、ピストン28に変位部材を固定してもよい。また、このようにピストン28に変位部材を固定する場合、第1の駆動源は、出力軸を回転させるモータ以外の他の駆動源としてもよい。こうした他の駆動源としては、例えば、進退方向への位置調整が可能な電動機を挙げることができる。なお、このように直動する部品に変位部材を固定する場合、同部品の移動方向が規定方向に相当することとなる。
・車輪11毎に設けられているブレーキアクチュエータ12は、ホイールシリンダを有する構成であってもよい。この場合、ホイールシリンダ内の液圧を調整すべく作動するポンプを、第1の駆動源として機能させるようにしてもよい。
(第2の実施形態)
次に、車両の電動制動装置及び車両の制動力保持装置を具体化した第2の実施形態を図7及び図8に従って説明する。以下の説明においては、第1の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一の部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
本実施形態の車両の電動制動装置10に設けられている回転角度検出センサ101は、ラチェット歯車31の絶対の回転角度Mkaを検出することができる。そのため、ソレノイド33を通電して爪部材32をラチェット歯車31に押し付ける前に、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かを判断することができる。
そこで、図7を参照し、本実施形態の車両の電動制動装置10の作用について説明する。
図7(a),(b),(c)に示すように、第1のタイミングt21でパーキングスイッチ111がオン操作されると、車両を停止状態で維持できる大きさの制動力が車輪11に付与されるようにモータ23が正駆動される。そして、第2のタイミングt22で、車輪11に付与する制動力が要求制動力BPTと等しくなり、モータ23に流れる電流値Imtが、要求制動力BPTと相関する要求電流値ImtTh1と等しくなると、電流値Imtが保持されるようになる。
すると、回転角度検出センサ101によって検出されているラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かが判定される。例えば、半係合回転角度MkaAからオフセット値βを減算した差(=MkaA−β)を判定下限値MkaADLとし、半係合回転角度MkaAにオフセット値βを加算した和(=MkaA+β)を判定上限値MkaAULとしたとする。この場合、回転角度Mkaが判定下限値MkaADLよりも大きく且つ判定上限値MkaAULよりも小さいときには、回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいと判定することができる。
なお、図7(b)にあっては、斜線でハッチングが施されている領域に回転角度Mkaが含まれている場合、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいとみなすことができる。すなわち、図7に示す例では、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1と等しいときには、回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しい。
そこで、本実施形態の車両の電動制動装置10では、係合補正処理が実施される。すなわち、係合補正処理では、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1から大きくされるため、ラチェット歯車31が制動方向R1に回転される。これにより、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが、第3のタイミングt23の回転角度よりも大きくなる。そして、回転角度Mkaが上記判定上限値MkaAULよりも大きい第4のタイミングt24で、電流値Imtが保持されるようになる。その結果、回転角度Mkaは、半係合回転角度MkaAとは異なる角度で保持される。
すると、その後の第5のタイミングt25で、ソレノイド33への通電を開始することで爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられ、係合補正処理の実施が終了される。この場合、爪部材32がラチェット歯車31の歯311の第1の歯面31Aに接触している(図4(c)参照)。そして、本実施形態の車両の電動制動装置10では、その後の第6のタイミングt26から上記第3のロック処理と同等の処理が実施される。
すなわち、モータ23に流れる電流値Imtが、「0(零)」にされた後、「0(零)」から徐々に小さくされる。これにより、モータ23が逆駆動され、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転される。すると、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bが爪部材32の歯合面32Aに徐々に近づく。そして、電流値Imtが小さくなっている最中の第7のタイミングt27で、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合する。その後の第8のタイミングt28で、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2に達すると、電流値Imtが「0(零)」にされ、モータ23の逆駆動が停止される。すると、その後の第9のタイミングt29で、ソレノイド33への通電が終了され、車輪11への制動力を保持するための一連の処理が終了される。
なお、第3のタイミングt23で、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAではないと判定した場合には、モータ23に流れる電流値Imtの更なる増大が行われることなく、ソレノイド33への通電が開始される。
次に、図8に示すフローチャートを参照し、車輪11に付与する制動力を保持する際に制御装置13が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、この処理ルーチンは、パーキングスイッチ111がオン操作され、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達したときに実行される。
図8に示すように、本処理ルーチンにおいて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、この回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かを判定する(ステップS41)。回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なると判定した場合(ステップS41:NO)、制御装置13は、その処理を後述するステップS44に移行する。
一方、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいと判定した場合(ステップS41:YES)、制御装置13は、係合補正処理を実施する。すなわち、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第21の変更値ΔImt21だけ大きくする(ステップS42)。この第21の変更値ΔImt21は、「0(零)」よりも大きい値である。そのため、係合補正処理の実施中では、第21の変更値ΔImt21に応じた速度で電流値Imtが大きくされる。続いて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、この回転角度Mkaが判定上限値MkaAULよりも大きいか否かを判定する(ステップS43)。
ラチェット歯車31の回転角度Mkaが判定上限値MkaAUL以下である場合(ステップS43:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS42に移行し、モータ23に流れる電流値Imtの増大を継続する。一方、回転角度Mkaが判定上限値MkaAULよりも大きい場合(ステップS43:YES)、制御装置13は、その処理を次のステップS44に移行する。
ステップS44において、制御装置13は、ソレノイド33への通電を開始する。続いて、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS45)、係合補正処理の実施を終了する。
そして、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第22の変更値ΔImt22だけ小さくする(ステップS46)。この第22の変更値ΔImt22は、「0(零)」よりも大きい値であるため、電流値Imtは第22の変更値ΔImt22に応じた速度で小さくされる。続いて、制御装置13は、電流値Imtが上記第2の判定電流値ImtTh2以下であるか否かを判定する(ステップS47)。電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2よりも大きい場合(ステップS47:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS46に移行し、電流値Imtの減少を継続する。一方、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2以下である場合(ステップS47:YES)、制御装置13は、ロック完了フラグFLGRにオンをセットする(ステップS48)。続いて、制御装置13は、電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS49)、その後、ソレノイド33への通電を終了する(ステップS50)。そして、制御装置13は、本処理ルーチンを終了する。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(2−1)車両に付与する制動力を保持させる際に、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいときには、爪部材32をラチェット歯車31に押し付ける前に係合補正処理が実施される。すると、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度とされ、その上で、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。そのため、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けた際にラチェット歯車31の歯311の先端に爪部材32の先端321が引っ掛かってしまう事象の発生を抑制することができる。そして、この状態でモータ23の逆駆動によってラチェット歯車31を解除方向R2に回転させることにより、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触するようになる。すなわち、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることができる。したがって、ラチェット歯車31に爪部材32が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができる。
(2−2)回転角度検出センサ101として、ラチェット歯車31の絶対の回転角度Mkaを検出できるセンサを採用している。そして、このような回転角度検出センサ101によって検出される回転角度Mkaを監視することにより、係合補正処理の実施が必要か否かを適切に判断することができる。
(2−3)そして、係合補正処理の実施中であっても、回転角度検出センサ101によって検出されるラチェット歯車31の回転角度Mkaを監視することにより、回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度となるまで、ラチェット歯車31を回転させることができる。
(2−4)本実施形態の車両の電動制動装置10では、係合補正処理の実施によって、モータ23を正駆動させることで、ラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAと異ならせるようにしている。そのため、モータ23を逆駆動させないため、係合補正処理の実施に伴う車両に付与する制動力の減少を抑制することができる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・モータ23を逆駆動させても車両の停止を保持できる場合に実施する係合補正処理では、モータ23の逆駆動によってラチェット歯車31を解除方向R2に回転させることにより、ラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAと異ならせるようにしてもよい。この場合、回転角度Mkaが判定下限値MkaADLよりも小さくなると、モータ23の駆動が停止されることとなる。
・ブレーキパッド22がブレーキディスク20に押し付けられている場合、モータ23の出力軸231には反力が作用している。そのため、この状態でモータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とした場合、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転することがある。この場合、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けた状態では、モータ23を逆駆動させることなく電流値Imtを「0(零)」としてもよい。これにより、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転し、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることが可能となる。
・爪部材32の軸方向における位置を検出するセンサが車両の電動制動装置10に設けられている場合、回転角度検出センサ101は、ラチェット歯車31の絶対の回転角度Mkaを検出できないセンサを採用してもよい。この場合、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1と等しくなった時点で、ソレノイド33への通電を開始させ、このときの爪部材32の軸方向における位置をセンサによって検出してもよい。そして、検出した爪部材32の軸方向における位置から、爪部材32の先端321が歯311の先端に引っ掛かり、爪部材32がラチェット歯車31に半係合していると判断できるときには、ソレノイド33への通電を停止した上で係合補正処理を実施するようにしてもよい。
なお、この場合、ラチェット歯車31に設ける歯311の数は、1つでもよい。
・第2の駆動源は、爪部材32を進退移動させることができるのであれば、ソレノイド以外の他の駆動源(例えば、直動式のモータや圧電素子)を採用してもよい。
・上記実施形態では、変位部材をモータ23の出力軸231に固定しているが、モータ23の駆動に応じて変位する部材であれば、出力軸231以外の他の部材に変位部材を固定してもよい。例えば、シャフト部材26に変位部材を固定してもよいし、ピストン28に変位部材を固定してもよい。また、このようにピストン28に変位部材を固定する場合、第1の駆動源は、出力軸を回転させるモータ以外の他の駆動源としてもよい。こうした他の駆動源としては、例えば、進退方向への位置調整が可能な電動機を挙げることができる。なお、このように直動する部品に変位部材を固定する場合、同部品の移動方向が規定方向に相当することとなる。
・車輪11毎に設けられているブレーキアクチュエータ12は、ホイールシリンダを有する構成であってもよい。この場合、ホイールシリンダ内の液圧を調整すべく作動するポンプを、第1の駆動源として機能させるようにしてもよい。
(第3の実施形態)
次に、車両の電動制動装置及び車両の制動力保持装置を具体化した第3の実施形態を図9及び図10に従って説明する。以下の説明においては、第1及び第2の各実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第1及び第2の各実施形態と同一の部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
本実施形態の車両の電動制動装置10に設けられている回転角度検出センサ101は、ラチェット歯車31の絶対の回転角度Mkaを検出することができる。そのため、車輪11に付与する制動力が要求制動力BPTに達した時点で、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かを判断することができる。
そこで、図9を参照し、本実施形態の車両の電動制動装置10の作用について説明する。
図9(a),(b),(c)に示すように、第1のタイミングt31でパーキングスイッチ111がオン操作されると、車両を停止状態で維持できる大きさの制動力が車輪11に付与されるようにモータ23が正駆動される。そして、第2のタイミングt32で、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達し、車輪11に付与する制動力が要求制動力BPTと等しくなる。
このとき、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいときには、モータ23に流れる電流値Imtが保持されることなく、同電流値Imtが大きくされる。すなわち、電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達した第2のタイミングt32以降でも電流値Imtの増大が継続される。なお、図9に示す例では、第2のタイミングt32以降での電流値Imtの増大速度が、第2のタイミングt32以前での電流値Imtの増大速度よりも小さくなる。
なお、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かの判定方法は、上記第2の実施形態と同様の判定方法を採用することができる。すなわち、第2のタイミングt32での回転角度Mkaが、判定下限値MkaADL(=MkaA−β)よりも大きく且つ判定上限値MkaAUL(=MkaA+β)よりも小さいときには、当該回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいと判断することができる。
そして、モータ23に流れる電流値Imtが大きくなっている最中の第3のタイミングt33でラチェット歯車31の回転角度Mkaが判定上限値MkaAULよりも大きくなる。この場合、回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度であると判断できるため、第3のタイミングt33で電流値Imtが保持されるようになる。
すると、その後の第4のタイミングt34で、ソレノイド33への通電を開始することで爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。この場合、爪部材32がラチェット歯車31の歯311の第1の歯面31Aに接触している。そして、本実施形態の車両の電動制動装置10では、その後の第5のタイミングt35から上記第3のロック処理と同等の処理が実施される。
すなわち、モータ23に流れる電流値Imtが、「0(零)」にされた後、「0(零)」から徐々に小さくされる。これにより、モータ23が逆駆動され、ラチェット歯車31が解除方向R2に回転される。すると、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bが爪部材32の歯合面32Aに徐々に近づく。そして、電流値Imtが小さくなっている最中の第6のタイミングt36で、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触し、ラチェット歯車31に爪部材32が正常に係合する。その後の第7のタイミングt37で、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2に達すると、電流値Imtが「0(零)」にされ、モータ23の逆駆動が停止される。すると、その後の第8のタイミングt38で、ソレノイド33への通電が終了され、車輪11への制動力を保持するための一連の処理が終了される。
なお、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達する第2のタイミングt32でのラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度であることがある。この場合、電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達した時点で電流値Imtが保持され、この状態でソレノイド33への通電が開始される。
次に、図10に示すフローチャートを参照し、車輪11に付与する制動力を保持する際に制御装置13が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、この処理ルーチンは、パーキングスイッチ111がオン操作され、モータ23に流れる電流値Imtを要求電流値ImtTh1に向けて大きくする際に実行される。
図10に示すように、本処理ルーチンにおいて、制御装置13は、車両の位置している路面の傾斜角やエンジンからの出力に基づいて要求制動力BPTを演算する(ステップS61)。続いて、制御装置13は、演算した要求制動力BPTに基づいて要求電流値ImtTh1を設定する(ステップS62)。例えば、要求電流値ImtTh1は、要求制動力BPTが大きいほど大きい値に設定される。そして、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第31の変更値ΔImt31だけ大きくする(ステップS63)。この第31の変更値ΔImt31は、「0(零)」よりも大きい値であるため、電流値Imtは第31の変更値ΔImt31に応じた速度で大きくされる。
続いて、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1以上であること(条件1)、及び、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいこと(条件2)の全てが成立しているか否かを判定する(ステップS64)。条件1及び条件2の少なくとも一方が成立していない場合(ステップS64:NO)、制御装置13は、上記の条件1が成立しているか否かを判定する(ステップS65)。電流値Imtが要求電流値ImtTh1未満である場合(ステップS65:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS63に移行し、電流値Imtの増大を継続する。一方、電流値Imtが要求電流値ImtTh1以上である場合(ステップS65:YES)、制御装置13は、その処理を後述するステップS68に移行し、電流値Imtを保持する。
その一方で、ステップS64において、上記の条件1及び条件2の双方が成立している場合(YES)、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを第32の変更値ΔImt32だけ大きくする(ステップS66)。この第32の変更値ΔImt32は、「0(零)」よりも大きい値であり、例えば第31の変更値ΔImt31よりも小さい。そのため、電流値Imtは第32の変更値ΔImt32に応じた速度で大きくされる。続いて、制御装置13は、回転角度検出センサ101によって検出されている現時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaを取得し、この回転角度Mkaが判定上限値MkaAULよりも大きいか否かを判定する(ステップS67)。
ラチェット歯車31の回転角度Mkaが判定上限値MkaAUL以下である場合(ステップS67:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS66に移行し、モータ23に流れる電流値Imtの増大を継続する。一方、回転角度Mkaが判定上限値MkaAULよりも大きい場合(ステップS67:YES)、制御装置13は、その処理を次のステップS68に移行し、電流値Imtを保持する。
ステップS68において、制御装置13は、ソレノイド33への通電を開始する。続いて、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とする(ステップS69)。そして、制御装置13は、電流値Imtを第33の変更値ΔImt33だけ小さくする(ステップS70)。この第33の変更値ΔImt33は、「0(零)」よりも大きい値であるため、電流値Imtは第33の変更値ΔImt33に応じた速度で小さくされる。
続いて、制御装置13は、モータ23に流れる電流値Imtが上記第2の判定電流値ImtTh2以下であるか否かを判定する(ステップS71)。電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2よりも大きい場合(ステップS71:NO)、制御装置13は、その処理を前述したステップS70に移行し、電流値Imtの減少を継続する。一方、電流値Imtが第2の判定電流値ImtTh2以下である場合(ステップS71:YES)、制御装置13は、ロック完了フラグFLGRにオンをセットする(ステップS72)。続いて、制御装置13は、電流値Imtを「0(零)」とし(ステップS73)、その後、ソレノイド33への通電を終了する(ステップS74)。そして、制御装置13は、本処理ルーチンを終了する。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(3−1)ラチェット歯車31の回転角度Mkaを半係合回転角度MkaAとは異なる角度とした状態で、爪部材32がラチェット歯車31に押し付けられる。そのため、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けることで同制動力を保持させるときには、ラチェット歯車31の歯311の先端に爪部材32の先端321が引っ掛かる事象の発生を抑制することができる。そして、この状態でモータ23の逆駆動によってラチェット歯車31を解除方向R2に回転させることにより、ラチェット歯車31の歯311の第2の歯面31Bに爪部材32の歯合面32Aが面接触するようになる。すなわち、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることができる。したがって、ラチェット歯車31に爪部材32が半係合される事象の発生を抑制することで、車輪に付与する制動力の低下を抑制することができる。
(3−2)回転角度検出センサ101として、ラチェット歯車31の絶対の回転角度Mkaを検出できるセンサを採用している。そして、このような回転角度検出センサ101によって検出される回転角度Mkaを監視することにより、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達した時点の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいか否かを適切に判断することができる。
(3−3)そして、要求電流値ImtTh1を超えてもモータ23に流れる電流値Imtの増大を継続している場合、回転角度検出センサ101によって検出されるラチェット歯車31の回転角度Mkaを監視することにより、電流値Imtの増大を停止させるタイミングを適切に設定することができる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・車両の停止を維持すること、及び、ラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとは異なる角度であることの双方を成立させることができるのであれば、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1よりも小さい状態で電流値Imtを保持させるようにしてもよい。
・上記実施形態では、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達した時点のラチェット歯車31の回転角度Mkaが半係合回転角度MkaAとほぼ等しいときに、電流値Imtの増大を継続させている。しかし、車輪に制動力を付与すべくモータ23が正駆動しているときで、又は、当該モータ23の正駆動の開始前で、モータ23に流れる電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達した時点のラチェット歯車31の回転角度を推定することができる。そして、こうした回転角度の推定値が半係合回転角度MkaAとほぼ等しいときには、電流値Imtが要求電流値ImtTh1に達しても同電流値Imtの増大を継続させるようにしてもよい。
また、こうした回転角度の推定値が半係合回転角度MkaAとほぼ等しいときには、要求電流値ImtTh1を増大補正し、同増大補正した要求電流値ImtTh1までモータ23に流れる電流値Imtを増大させるようにしてもよい。
・第32の変更値ΔImt32は、正の値であればよく、第31の変更値ΔImt31と等しい値であってもよいし、第31の変更値ΔImt31よりも大きい値であってもよい。
・ブレーキパッド22がブレーキディスク20に押し付けられている場合、モータ23の出力軸231には反力が作用している。そのため、この状態でモータ23に流れる電流値Imtを「0(零)」とした場合、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転することがある。この場合、爪部材32をラチェット歯車31に押し付けた状態では、モータ23を逆駆動させることなく電流値Imtを「0(零)」としてもよい。これにより、当該反力によってラチェット歯車31が解除方向R2に回転し、ラチェット歯車31に爪部材32を正常に係合させることが可能となる。
・ラチェット歯車31に設ける歯311の数は、1つでもよい。
・第2の駆動源は、爪部材32を進退移動させることができるのであれば、ソレノイド以外の他の駆動源(例えば、直動式のモータや圧電素子)を採用してもよい。
・上記実施形態では、変位部材をモータ23の出力軸231に固定しているが、モータ23の駆動に応じて変位する部材であれば、出力軸231以外の他の部材に変位部材を固定してもよい。例えば、シャフト部材26に変位部材を固定してもよいし、ピストン28に変位部材を固定してもよい。また、このようにピストン28に変位部材を固定する場合、第1の駆動源は、出力軸を回転させるモータ以外の他の駆動源としてもよい。こうした他の駆動源としては、例えば、進退方向への位置調整が可能な電動機を挙げることができる。なお、このように直動する部品に変位部材を固定する場合、同部品の移動方向が規定方向に相当することとなる。
・車輪11毎に設けられているブレーキアクチュエータ12は、ホイールシリンダを有する構成であってもよい。この場合、ホイールシリンダ内の液圧を調整すべく作動するポンプを、第1の駆動源として機能させるようにしてもよい。
10…車両の電動制動装置、11…車輪、13…車両の制動力保持装置の一例を構成する制御装置、20…回転体の一例であるブレーキディスク、23…車両の制動力保持装置の一例を構成するモータ(第1の駆動源の一例)、22…摩擦部材の一例であるブレーキパッド、30…車両の制動力保持装置の一例を構成するロック機構、31…変位部材の一例であるラチェット歯車、311…歯、32…爪部材、321…歯の先端、33…第2の駆動源の一例であるソレノイド、101…位置検出部の一例である回転角度検出センサ、BPT…要求制動力、Mka…規定方向における位置である回転角度、MkaA…半係合位置としての半係合回転角度、MkaB1…特定位置としての特定回転角度、MkaB2…基準位置としての基準回転角度、ΔMkaTh1…歯合判定変位量としての歯合判定変化量、ΔMkaTh2…規定変化量としての規定変化量、TRD…変位トルク、TRDTh…規定トルク基準値、R1…制動方向、R2…解除方向。

Claims (10)

  1. 車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、前記車輪に付与する制動力を保持する車両の制動力保持装置であって、
    少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に前記摩擦部材を前記回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に前記押し付ける力が小さくなる変位部材と、
    前記変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、前記歯に歯合しているときには同変位部材の前記解除方向への変位を規制する爪部材と、
    前記変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び前記爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備え、
    前記爪部材の先端が前記歯の先端に当接しているときの前記変位部材の前記規定方向における位置を半係合位置とした場合、
    前記制御装置は、
    前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付けている状況下で、同変位部材を前記解除方向に変位させるためのトルクを前記第1の駆動源に発生させる、又は、同変位部材を前記制動方向に変位させるためのトルクを発生していた同第1の駆動源の駆動を停止させる第1のロック処理と、
    同第1のロック処理の実施終了後に実施する処理であって、前記第1の駆動源の駆動によって前記変位部材を前記制動方向又は前記解除方向に変位させ、同変位部材の前記規定方向における位置を前記半係合位置とは異なる位置にする第2のロック処理と、
    同第2のロック処理の実施終了後に実施する処理であって、前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付けている状況下で、前記変位部材を前記解除方向に変位させる第3のロック処理と、を実施する
    ことを特徴とする車両の制動力保持装置。
  2. 前記変位部材の前記規定方向における位置を検出する位置検出部を備え、
    前記変位部材は、前記規定方向に沿って複数の前記歯が配置された構成であり、
    前記第1のロック処理の実施を終了したときの前記変位部材の前記規定方向における位置を基準位置とした場合、
    前記制御装置は、
    前記第2のロック処理では、前記第1の駆動源の駆動によって前記変位部材を前記基準位置から前記規定方向に変位させ、同基準位置からの前記変位部材の前記規定方向への変位量が規定変位量に達したときに前記第1の駆動源の駆動を停止させるようになっており、
    前記規定変位量を「ΔMkaTh2」とし、前記規定方向で互いに隣り合う前記各歯の間隔を「PH」とし、「N」を0(零)以上の正の整数とし、「M」を0(零)よりも大きく且つ「1」未満の値とした場合、同規定変位量を以下に示す関係式によって表すことができる
    ΔMkaTh2=(N+M)×PH
    請求項1に記載の車両の制動力保持装置。
  3. 前記爪部材は、前記変位部材の前記歯に歯合しているとき、同変位部材の前記制動方向への変位を許容し、
    前記変位部材は、前記規定方向に沿って複数の前記歯が配置された構成であり、
    前記制御装置は、前記第2のロック処理では、前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付けている状況下で、前記第1の駆動源の駆動によって前記変位部材を前記制動方向に変位させることにより、同変位部材の前記規定方向における位置を前記半係合位置とは異なる位置にするようになっており、
    前記第1の駆動源の駆動によって前記変位部材を前記制動方向に変位させるためのトルクを変位トルクとし、
    前記変位部材を前記制動方向に変位させることができる前記変位トルクの最小値を規定トルク基準値とし、
    前記変位部材の前記制動方向への変位量が、前記規定方向で互いに隣り合う前記各歯の間隔を超えることを規制できる前記変位トルクの最大値を規制可能トルク基準値とした場合、
    前記制御装置は、前記第2のロック処理では、前記第1の駆動源の駆動によって、前記変位トルクを、前記規定トルク基準値よりも大きいトルクであって且つ前記規制可能トルク基準値よりも小さいトルクとする
    請求項1に記載の車両の制動力保持装置。
  4. 前記変位部材の前記規定方向における位置を検出する位置検出部を備え、
    前記第1のロック処理の実施に先だって前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付けた時点の同変位部材の前記規制方向の位置を特定位置とした場合、
    前記制御装置は、
    前記第1のロック処理の実施に伴う前記特定位置からの前記解除方向への前記変位部材の変位量が歯合判定変位量よりも大きいときには、前記第2のロック処理及び前記第3のロック処理を実施しない
    請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の車両の制動力保持装置。
  5. 前記制御装置は、前記第1のロック処理の実施によって、前記変位部材の前記解除方向への変位を前記爪部材が規制していると判定したときに、前記第2のロック処理を実施する
    請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の車両の制動力保持装置。
  6. 車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、前記車輪に付与する制動力を保持する車両の制動力保持装置であって、
    少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に前記摩擦部材を前記回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に前記押し付ける力が小さくなる変位部材と、
    前記変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、前記歯に歯合しているときには同変位部材の前記解除方向への変位を規制する爪部材と、
    前記変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び前記爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備え、
    前記爪部材の先端が前記歯の先端に当接しているときの前記変位部材の前記規定方向における位置を半係合位置とした場合、
    前記制御装置は、
    前記爪部材を前記変位部材に係合させることで前記車輪に付与する制動力を保持させるに際し、
    前記変位部材が前記半係合位置に位置している可能性があるか否かを判定し、
    前記変位部材が前記半係合位置に位置している可能性があると判定したときには、前記第1の駆動源の駆動によって同変位部材を前記制動方向又は前記解除方向に変位させ、同変位部材の前記規定方向における位置を前記半係合位置とは異なる位置にした上で、前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付ける係合補正処理を実施する
    ことを特徴とする車両の制動力保持装置。
  7. 前記変位部材の前記規定方向における位置を検出する位置検出部を備え、
    前記制御装置は、
    前記爪部材を前記変位部材に係合させることで前記車輪に付与する制動力を保持させるに際し、
    前記位置検出部によって検出された前記変位部材の前記規定方向における位置に基づき、同変位部材が前記半係合位置に位置している可能性があるか否かを判定する
    請求項6に記載の車両の制動力保持装置。
  8. 前記制御装置は、前記係合補正処理では、前記第1の駆動源の駆動によって、前記位置検出部によって検出される前記変位部材の前記規定方向における位置が前記半係合位置とは異なる位置となるまで同変位部材を変位させる
    請求項7に記載の車両の制動力保持装置。
  9. 車輪と一体回転する回転体に摩擦部材を押し付ける力を保持することにより、前記車輪に付与する制動力を保持する車両の制動力保持装置であって、
    少なくとも1つの歯を有し、規定方向における一方である制動方向に変位した際に前記摩擦部材を前記回転体に押し付ける力が大きくなる一方、同規定方向における他方である解除方向に変位した際に前記押し付ける力が小さくなる変位部材と、
    前記変位部材に近づく方向及び離れる方向に進退移動する部材であり、前記歯に歯合しているときには同変位部材の前記解除方向への変位を規制する爪部材と、
    前記変位部材の前記規定方向における位置を検出する位置検出部と、
    前記変位部材の駆動源である第1の駆動源、及び前記爪部材の駆動源である第2の駆動源を制御する制御装置と、を備え、
    前記爪部材の先端が前記歯の先端に当接しているときの前記変位部材の前記規定方向における位置を半係合位置とした場合、
    前記制御装置は、
    前記車輪に付与する制動力が要求制動力以上であるときには、前記第1の駆動源の駆動によって、前記位置検出部によって検出されている前記変位部材の前記規定方向における位置を前記半係合位置とは異なる位置にした上で、前記第2の駆動源の駆動によって前記爪部材を前記変位部材に押し付ける
    ことを特徴とする車両の制動力保持装置。
  10. 車輪と一体回転する回転体と、
    前記回転体に押し付けられる摩擦部材と、
    請求項1〜請求項9のうち何れか一項に記載の車両の制動力保持装置と、を備え、
    前記第1の駆動源はモータであり、前記摩擦部材に同モータが駆動連結されており、
    前記摩擦部材を前記回転体に押し付ける力に応じた制動力を前記車輪に付与する
    車両の電動制動装置。
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