JP2017121857A

JP2017121857A - ブレーキ装置

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Publication number: JP2017121857A
Application number: JP2016001451A
Authority: JP
Inventors: 山崎　達也; Tatsuya Yamazaki; 達也山崎
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-07
Also published as: WO2017119430A1; JP6736295B2

Abstract

【課題】２ピストンタイプのブレーキ装置において、いずれか一方のアクチュエータに異常が発生しても、通常使用する範囲での制動性能に影響が出ず冗長性の向上を図ることができるブレーキ装置を提供する。【解決手段】このブレーキ装置には、ブレーキ力検出手段４７と、各アクチュエータ２にて発生する荷重の変化率をそれぞれ検出する荷重変化率検出手段Ｋｈとが設けられる。制御装置５は、ブレーキ指令に対してブレーキ力を追従制御する通常制御部４４ａと、ブレーキ指令に対して、一方のアクチュエータ２にて発生する荷重の変化率が小さいとき、一方のアクチュエータ２が異常であると判定する異常判定手段４１を有する。また、制御装置５は、一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、他方のアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部４４ｂを有する。【選択図】図８

Description

この発明は、２ピストンタイプのブレーキ装置に関し、冗長性の向上を図ることができるブレーキ装置に関する。

モータと直動機構を使用した電動ブレーキ用アクチュエータが提案されている（特許文献１）。この電動ブレーキ用アクチュエータでは、一つのモータで一つの直動機構を作動させている。

特許第３１６６４０１号公報

前輪のように一つのキャリパに大きな荷重が要求される場合、ピストンである前記直動機構が大きくなりレイアウト上問題となるだけでなく、次のような課題を生じる。摩擦パッド全体に均等に荷重が作用しないことで、摩擦パッド全面に均等に圧力が作用せずフェード現象を誘因するうえ、摩擦パッドの摩耗進行が速くなってしまう。併せて、一つのキャリパに一つのアクチュエータが設けられた構成では、アクチュエータに異常が発生した場合に、そのキャリパでは所望の荷重を発生させることができなくなるおそれがある。

この発明の目的は、２ピストンタイプのブレーキ装置において、いずれか一方のアクチュエータに異常が発生しても、通常使用する範囲での制動性能に影響が出ず冗長性の向上を図ることができるブレーキ装置を提供することである。

この発明における第１の発明のブレーキ装置は、ブレーキロータ３と、
このブレーキロータ３と接触して制動力を発生させる摩擦パッド４と、
ピストン１８，１８をそれぞれ含み、各ピストン１８により一つの前記摩擦パッド４を共働して前記ブレーキロータ３に対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータ２，２と、
与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータ２，２を制御する制御装置５と、を備えたブレーキ装置において、
前記各アクチュエータ２の駆動によって前記各ピストン１８でそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段４７と、前記各ピストン１８で発生する荷重の変化率をそれぞれ検出する荷重変化率検出手段Ｋｈとが設けられ、
前記制御装置５は、
前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部４４ａと、
前記ブレーキ指令に対して、前記荷重変化率検出手段Ｋｈで検出されたいずれか一方のアクチュエータ２によって発生する荷重の変化率が定められた値より小さいとき、前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定する異常判定手段４１と、
この異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部４４ｂと、を有することを特徴とする。
前記定められた値は、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められる。

この構成によると、通常制御部４４ａは、ブレーキ指令に対して、ブレーキ力検出手段４７で検出されるブレーキ力を追従制御する。荷重変化率検出手段Ｋｈは、各アクチュエータ２にて発生する荷重の変化率をそれぞれ検出する。異常判定手段４１は、ブレーキ指令に対して、荷重変化率検出手段Ｋｈで検出されたいずれか一方のアクチュエータ２によって発生する荷重の変化率が定められた値より小さいとき、一方のアクチュエータ２が異常であると判定する。

異常時制御部４４ｂは、異常判定手段４１により一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させる制御を行う。このように一方のアクチュエータ２に異常が発生しても正常な他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させることで、通常使用する範囲での制動性能には影響が出ず、ブレーキ装置を搭載した車両全体の冗長性の向上を図ることができる。前記他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させるとき、一例を挙げると、キャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を増加させる。

この発明における第２の発明のブレーキ装置は、ブレーキロータ３と、
このブレーキロータ３と接触して制動力を発生させる摩擦パッド４と、
ピストン１８，１８をそれぞれ含み、各ピストン１８により一つの前記摩擦パッド４を共働して前記ブレーキロータ３に対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータ２，２と、
与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータ２，２を制御する制御装置５と、を備えたブレーキ装置において、
前記各アクチュエータ２の駆動によって前記各ピストン１８でそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段４７と、前記各ピストン１８の移動速度をそれぞれ検出するピストン速度検出手段４５とが設けられ、
前記制御装置５は、
前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部４４ａと、
前記ブレーキ指令に対して、前記ピストン速度検出手段４５で検出されたいずれか一方のピストン１８の移動速度が定められた速度未満のとき、前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定する異常判定手段４１と、
この異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部４４ｂと、を有することを特徴とする。
前記定められた速度は、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められる。

この構成によると、異常判定手段４１は、ブレーキ指令に対して、ピストン速度検出手段４５で検出されたいずれか一方のピストン１８の移動速度が定められた速度未満のとき、一方のアクチュエータ２が異常であると判定する。この異常判定手段４１で用いるパラメータつまりピストン１８の移動速度を除き、第１の発明のブレーキ装置と同様の作用効果を奏する。前記他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させるとき、一例を挙げると、キャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を増加させる。

上記のように一例を挙げると、正常なアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させるとき、キャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を増加させる。但し、次のように限定しても良い。正常なアクチュエータ２の元の荷重を変化させることで荷重を増加させても良いし、元の荷重に対して不足する荷重を加えるようにしても良い。
前記二つのアクチュエータ２，２を支持するキャリパ１を備え、前記制御装置５は、前記他方のアクチュエータ２にて発生可能な最大荷重が、キャリパ全体に要求される最大荷重の１／２とすることが好ましい。
車両において、一般的に、通常走行時の大半は０．２Ｇ以下の減速度にて走行していることが多い。その際、車両の各車輪に設けられた各キャリパの荷重は、それぞれのキャリパで発生可能な最大荷重に対し概ね１／２以下となっているからである。各のアクチュエータ２の最大荷重を１／２以下とすることで、アクチュエータの大型化を避けることが出来る。
一方、アクチュエータ２にて発生可能な最大荷重を、キャリパ全体に要求される最大荷重の１／２以上２／３以下とすることで、一方のアクチュエータに異常が発生している場合においても、アクチュエータの大幅な大型化を避けつつ高い制動力を発生させることが可能となる。

前記荷重変化率検出手段Ｋｈは、前記各ピストン１８，１８で発生する荷重をそれぞれ検出する荷重検出手段Ｓｋ，Ｓｋを有し、定められた関係に従って各荷重検出手段Ｓｋ，Ｓｋで検出された荷重の単位時間当たりの変化率を求めるものとしても良い。
前記定められた関係は、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められる。
前記各アクチュエータ２，２は、電動モータ１１，１１と、この電動モータ１１，１１の回転運動を前記各ピストン１８，１８の直線運動に変換する直動機構１２，１２とを有するものとしても良い。この場合、２ピストンタイプで電動式のアクチュエータ２を搭載した車両において、車両全体の冗長性の向上を図ることができる。電動式のアクチュエータ２は、いわゆる流体圧式のアクチュエータよりも応答性、制御性に優れ、この発明をより効果的に発揮することができる。

前記各アクチュエータ２，２は、流体を媒体として前記各ピストン５０，５０をそれぞれ駆動させる流体圧式の駆動部５８，５８を有するものとしても良い。この場合、流体圧式の駆動部５８，５８により各ピストン５０，５０をそれぞれ独立に駆動させることができる。このように２ピストンタイプで流体圧式のアクチュエータ２，２において、システムの冗長性の向上を図ることができる。また既存の流体圧式のアクチュエータを利用してブレーキ装置を構成することができるため、製造コストの低減を図ることができる。

前記異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、警告表示を出力する警告表示等出力手段４６が設けられていても良い。この構成によると、警告表示等出力手段４６が警告表示を出力することで、アクチュエータ２が異常であることにつき、運転者の注意を喚起することができる。

この発明における第１の発明のブレーキ装置は、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、ピストンをそれぞれ含み、各ピストンにより一つの前記摩擦パッドを共働して前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータと、与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、前記各アクチュエータの駆動によって前記各ピストンでそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、前記各ピストンで発生する荷重の変化率をそれぞれ検出する荷重変化率検出手段とが設けられ、前記制御装置は、前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部と、前記ブレーキ指令に対して、前記荷重変化率検出手段で検出されたいずれか一方のアクチュエータによって発生する荷重の変化率が定められた値より小さいとき、前記一方のアクチュエータが異常であると判定する異常判定手段と、この異常判定手段により前記一方のアクチュエータが異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータによって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部と、を有する。このため、２ピストンタイプのブレーキ装置において、いずれか一方のアクチュエータに異常が発生しても、通常使用する範囲での制動性能に影響が出ず冗長性の向上を図ることができる。

この発明における第２の発明のブレーキ装置は、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、ピストンをそれぞれ含み、各ピストンにより一つの前記摩擦パッドを共働して前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータと、与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、前記各アクチュエータの駆動によって前記各ピストンでそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、前記各ピストンの移動速度をそれぞれ検出するピストン速度検出手段とが設けられ、前記制御装置は、前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部と、前記ブレーキ指令に対して、前記ピストン速度検出手段で検出されたいずれか一方のピストンの移動速度が定められた速度未満のとき、前記一方のアクチュエータが異常であると判定する異常判定手段と、この異常判定手段により前記一方のアクチュエータが異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータによって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部と、を有する。このため、２ピストンタイプのブレーキ装置において、いずれか一方のアクチュエータに異常が発生しても、通常使用する範囲での制動性能に影響が出ず冗長性の向上を図ることができる。

この発明の実施形態に係るブレーキ装置の正面図である。同ブレーキ装置の左側面図である。同ブレーキ装置の右側面図である。同ブレーキ装置の一部を示す平面図である。図４のV-V線端面図である。図３のVI-VI線断面図である。同ブレーキ装置の制御系のブロック図である。同ブレーキ装置の制御装置の詳細構成を示すブロック図である。同ブレーキ装置のアクチュエータを制御する処理を示すフローチャートである。この発明の他の実施形態に係るブレーキ装置のアクチュエータを制御する処理を示すフローチャートである。この発明のさらに他の実施形態に係るブレーキ装置のアクチュエータを制御する処理を示すフローチャートである。この発明のさらに他の実施形態に係るブレーキ装置のアクチュエータを制御する処理を示すフローチャートである。この発明のさらに他の実施形態に係るブレーキ装置の断面図である。同ブレーキ装置の制御系のブロック図である。

この発明の実施形態に係るブレーキ装置を図１ないし図９と共に説明する。このブレーキ装置は車両に搭載される。図１はこのブレーキ装置の正面図であり、図２，３は同ブレーキ装置の左右側面図である。図３に示すように、このブレーキ装置は電動式のブレーキ装置である。図１に示すように、ブレーキ装置は、キャリパ１と、二つのアクチュエータ２，２（図３）と、ブレーキロータ３と、摩擦パッド４，４（図４）と、制御装置５（図１）とを有する。

図２，図３に示すように、一つのキャリパ１に、二つのアクチュエータ２，２が定められた間隔を空けて平行に配置される。図４に示すように、これらアクチュエータ２，２は一つの摩擦パッド４（図５）をブレーキロータ３（図４）に対して当接離隔させる駆動を行う。前記定められた間隔は、摩擦パッド４およびアクチュエータ２の寸法等に応じて適宜に定められる。

図６は、図３のVI-VI線断面図である。図６に示すように、車両には、ブレーキロータ３の外周側部分を囲むようにキャリパ１がそれぞれ設けられる。キャリパ１のアウトボード側の端部に、爪部６が設けられる。爪部６は、ブレーキロータ３のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部６にアウトボード側の摩擦パッド４が支持されている。なおこの明細書において、アウトボード側とは、このブレーキ装置を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。

キャリパ１のうち、アクチュエータ２のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４が支持されている。この摩擦パッド４は、ブレーキロータ３のインボード側の側面と軸方向で対向する。アクチュエータ２は、摩擦パッド４をブレーキロータ３に対して当接離隔させる駆動を行う。

車両における図示外のナックルに、マウント７が支持される。図３に示すように、マウント７の長手方向両端部には、ピン支持片８，８が設けられる。これらピン支持片８，８のそれぞれ端部に、軸方向に互いに平行に延びるスライドピン９，９が設けられる。これらスライドピン９，９に、キャリパ１が軸方向にスライド自在に支持されている。

図６に示すように、制動時、後述するアクチュエータ２の駆動によりインボード側の摩擦パッド４がブレーキロータ３に当接して、ブレーキロータ３を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ１の爪部６に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４がブレーキロータ３に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４，４で、ブレーキロータ３を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ３に制動力が負荷される。

各アクチュエータ２は、それぞれ、ハウジング１０と、電動モータ１１（図３）と、直動機構１２と、減速機構１３とを有する。図３に示すように、キャリパ１には、それぞれ筒状のハウジング１０，１０が固定されている。各ハウジング１０に電動モータ１１がそれぞれ支持される。図６に示すように、ハウジング１０内には直動機構１２が組み込まれ、この直動機構１２は電動モータ１１（図３）の出力によりブレーキロータ３に対して制動力を負荷する。

直動機構１２は、減速機構１３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３に対して摩擦パッド４を当接離隔させる機構である。この直動機構１２は、電動モータ１１（図３）により回転駆動される図６の回転軸１４と、この回転軸１４の回転運動を直線運動に変換する変換機構部１５と、拘束部１６，１７とを有する。変換機構部１５は、ピストンである直動部１８と、支持部材１９と、環状のスラスト板であるバックアッププレート２０と、スラスト軸受２１と、転がり軸受２２と、キャリア２３と、すべり軸受２４，２５と、複数の遊星ローラ２６とを有する。

ハウジング１０の内周面に、円筒状の直動部１８が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部１８の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ２６が噛合している。
ハウジング１０内における直動部１８の軸方向一端側に、支持部材１９が設けられている。この支持部材１９は、ボス部と、このボス部から径方向外方に延びるフランジ部とを有する。前記ボス部内に複数の転がり軸受２２が嵌合され、これら転がり軸受２２の内輪内径面に回転軸１４が嵌合されている。回転軸１４は、支持部材１９に複数の転がり軸受２２を介して回転自在に支持される。

直動部１８の内周には、回転軸１４を中心に回転可能なキャリア２３が設けられている。キャリア２３は、軸方向に互いに対向して配置される一対のディスクを有する。これらディスクのうち、支持部材１９に近いディスクをインナ側ディスクと称し、他方のディスクをアウタ側ディスクと称する。アウタ側ディスクのうち、インナ側ディスクに臨む側面には、この側面における外周縁部から軸方向（インボード側）に突出するように複数の柱部材が設けられる。これら複数の柱部材によりアウタ側ディスクおよびインナ側ディスクが一体に設けられる。

インナ側ディスクは、回転軸１４との間に嵌合されたすべり軸受２４により、回転軸１４に回転自在に支持されている。アウタ側ディスクには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔にすべり軸受２５が嵌合されている。アウタ側ディスクは、すべり軸受２５により回転軸１４に回転自在に支持される。回転軸１４の軸方向両端部には、支持部材１９に対して回転軸１４及びキャリア２３の軸方向位置を拘束する拘束部１６，１７が設けられる。

キャリア２３には、複数のローラ軸２７が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２７の軸方向両端部が、インナ側ディスク，アウタ側ディスクにわたって支持されている。両ディスクには、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸２７の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸２７が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２７における軸方向両端部には、これらローラ軸２７を径方向内方に付勢する弾性リング２８が掛け渡されている。

各ローラ軸２７に、遊星ローラ２６が回転自在に支持される。各遊星ローラ２６の外周面には、直動部１８の螺旋突起に噛合する円周溝または螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ２６は、回転軸１４の外周面と、直動部１８の内周面との間に介在される。前記弾性リング２８の付勢力により、各遊星ローラ２６が回転軸１４の外周面に押し付けられる。回転軸１４が回転することで、この回転軸１４の外周面に接触する各遊星ローラ２６が接触摩擦により回転する。

減速機構１３は、電動モータ１１（図３）の回転を、図６の回転軸１４に固定された出力ギヤ２９に減速して伝える機構である。図３に示すように、減速機構１３は複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構１３は、電動モータ１１の図示外のロータ軸に取り付けられた入力ギヤ３０の回転を中間ギヤ３１により減速して、出力ギヤ２９に伝達可能としている。

図７は、このブレーキ装置の制御系のブロック図である。このブレーキ装置の制御装置５は、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ制御する。この制御装置５は、ＥＣＵ３２と、二つのアクチュエータ２，２にそれぞれ対応する二つのインバータ装置３３，３３とを有する。各インバータ装置３３の上位制御手段であるＥＣＵ３２として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。

ＥＣＵ３２はブレーキ力配分機能部３２ａを有する。このブレーキ力配分機能部３２ａは、ブレーキ操作手段３４であるブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ３４ａの出力に基づき、車両の重量配分や姿勢状況等に応じた各車輪の目標とするブレーキ力（ブレーキ指令）を決定し得る。前記車両の重量配分は、例えば、車両の諸元として予め与えられ、前記姿勢状況は、前記車両諸元および図示外の加速度センサ等からのデータに基づいて定められる。

図８に示すように、各インバータ装置３３は、ブレーキ力検出手段４７と、荷重変化率検出手段Ｋｈと、各電動モータ１１に対して設けられたパワー回路部３６と、このパワー回路部３６を制御するモータコントロール部３７と、警告信号出力手段３８と、電流検出手段３９とを有する。
荷重変化率検出手段Ｋｈは、各アクチュエータ２にて発生する荷重の単位時間当たりの変化率をそれぞれ検出する。荷重変化率検出手段Ｋｈは、例えば、直動機構１２（図６）の軸方向荷重を検出する荷重センサ（荷重検出手段）Ｓｋを含む。

荷重センサＳｋは、例えば、磁気式のセンサが適用される。図６に示すように、摩擦パッド４がブレーキロータ３を押圧するとき、ピストンである直動部１８にインボード側への反力が作用する。図８に示すように、前記荷重センサＳｋは、このブレーキ力の反力である軸方向荷重を軸方向の変位量として磁気的に検出する。荷重変化率検出手段Ｋｈは、前記軸方向荷重とセンサ出力との関係を試験等により予め設定しておくことにより、荷重センサＳｋのセンサ出力に基づいて、軸方向荷重の変化率を演算し得る。

モータコントロール部３７は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。モータコントロール部３７は、ＥＣＵ３２のブレーキ力配分機能部３２ａから与えられるブレーキ指令に応じて、電圧値による電流指令に変換して、この電流指令をパワー回路部３６に与える。モータコントロール部３７は、電動モータ１１に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ３２に出力する機能を有する。

パワー回路部３６は、電源４２の直流電力を電動モータ１１の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３６ｂと、このインバータ３６ｂを制御するＰＷＭ制御部３６ａとを有する。電動モータ１１は３相の同期モータ等からなる。この電動モータ１１には、図示外のロータの回転角を検出するモータ回転角検出手段４３が設けられている。インバータ３６ｂは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭ制御部３６ａは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。

モータコントロール部３７は、モータ駆動制御部４４を有する。このモータ駆動制御部４４は、前記ブレーキ指令に対してブレーキ力を追従制御する通常制御部４４ａと、後述の異常時制御部４４ｂとを有する。通常制御部４４ａは、前記ブレーキ指令に従い、電圧値による電流指令に変換して、ＰＷＭ制御部３６ａに電流指令からなるモータ動作指令値を与える。通常制御部４４ａは、前記ブレーキ指令に対し、ブレーキ力検出手段４７で検出されるブレーキ力を追従制御する。また通常制御部４４ａは、前記ブレーキ指令に対し、インバータ３６ｂから電動モータ１１に流すモータ電流を電流検出手段３９から得て、電流フィードバック制御を行う。通常制御部４４ａは、モータ回転角をモータ回転角検出手段４３から得て、モータ回転角に応じた効率的なモータ駆動が行えるように、ＰＷＭ制御部３６ａに電流指令を与える。

モータコントロール部３７には、異常判定手段４１および記録手段４０等が設けられる。異常判定手段４１は、前記ブレーキ指令に対して、荷重変化率検出手段Ｋｈで検出されたいずれか一方のアクチュエータ２にて発生する荷重の変化率が定められた値より小さいか否かを常時判定する。前記定められた値は、前記ブレーキ指令から計算により推定される一方のアクチュエータ２の予想荷重の変化率であり、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められ、例えば、記録手段４０に一時的に記録される。異常判定手段４１は、前記荷重の変化率が予想荷重の変化率より小さいとき、前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定する。

異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、モータ駆動制御部４４における異常時制御部４４ｂは、異常と判定されていない（正常な）他方のアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させる制御を行う。例えば、前記他方のアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させるとき、キャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を増加させる。但し、制御装置５は、前記正常な他方のアクチュエータ２にて発生可能な最大荷重を、一つのキャリパ全体に要求される最大荷重の１／２とすることが好ましい。

具体的には、正常な他方のアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させる際、他方のインバータ装置３３における通常制御部４４ａは、元々、入力されたブレーキ指令に対して、前記正常な他方のアクチュエータ２に対応するＰＷＭ制御部３６ａへ電流指令からなるモータ動作指令値を与えている。したがって、一方のインバータ装置３３における異常時制御部４４ｂは、前記正常な他方のアクチュエータ２に対応するＰＷＭ制御部３６ａへのモータ動作指令値に、キャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重に相当するモータ動作指令値を加える制御を行う。

なお車両において、一般的に、通常走行時の大半は０．２Ｇ以下の減速度にて走行していることが多い。その際、車両の各車輪に設けられた各キャリパの荷重は、それぞれのキャリパで発生可能な最大荷重に対し概ね１／２以下となっている。本実施形態では、一方のアクチュエータ２が異常のとき、他方のアクチュエータ２にて発生可能な最大荷重を前記のように一つのキャリパ全体に要求される最大荷重の１／２と設定することで、アクチュエータの大型化を避けることが出来る。
また、正常な他方のアクチュエータ２にて発生可能な最大荷重を、１つのキャリパ全体に要求される最大荷重の１／２以上２／３以下とすると、アクチュエータの大幅な大型化を避けつつ高い制動力を発生させることが可能となる。

警告信号出力手段３８は、異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、ＥＣＵ３２に警告信号を出力する。車両におけるコンソールパネル等には、例えば、ディスプレイ、警告灯、または音声出力装置等の警告表示等出力手段４６が設けられる。ＥＣＵ３２は、警告信号出力手段３８から警告信号が入力されると、警告表示等出力手段４６に画像、ランプ点灯等による警告表示等を出力させる。車両の運転者は、出力される警告表示等により、アクチュエータ２に異常が発生していることを認識し得る。

図９は、このブレーキ装置のアクチュエータを制御する処理を示すフローチャートである。図８および図９に示すように、例えば、車両のイグニッション等をオンにする条件で本処理を開始し、各モータコントロール部３７は、ブレーキ力配分機能部３２ａから与えられるブレーキ指令Ｔｆを取得する（ステップａ１）。各モータ駆動制御部４４は、モータ駆動制御部４４に対応付けられて駆動されるアクチュエータ２のブレーキ指令（各ピストンの指令）Ｆ１，Ｆ２を決定する（ステップａ２）。

次に、両方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するそれぞれのアクチュエータ２の異常の有無を判定する（ステップａ３）。いずれか一方のアクチュエータ２の異常なし（第１若しくは第２のピストンの異常無し）との判定で（ステップａ３：ｎｏ）、一方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するアクチュエータ２の異常の有無を判定する（ステップａ４）。対応するアクチュエータ２の異常無し（第１のピストンの異常無し）との判定で（ステップａ４：ｎｏ）、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するアクチュエータ２の異常の有無を判定する（ステップａ５）。対応するアクチュエータ２の異常無し（第２のピストンの異常無し）との判定で（ステップａ５：ｎｏ）、ステップａ６に移行する。

ステップａ６において、各インバータ装置３３における異常判定手段４１は、与えられたブレーキ指令から各アクチュエータ２の予想荷重の変化率ΔＦ１，ΔＦ２をそれぞれ計算し、各インバータ装置３３のモータ駆動制御部４４による荷重制御が実行される（ステップａ７）。次に、各インバータ装置３３における荷重変化率検出手段Ｋｈは、各荷重センサＳｋからのセンサ出力から予め設定された関係に従って各ピストンである直動部１８（図６）の軸方向荷重Ｆ１´，Ｆ２´をそれぞれ取得する（ステップａ８）。次に、各荷重変化率検出手段Ｋｈは、各アクチュエータ２にて発生する荷重の変化率ΔＦ１´，ΔＦ２´をそれぞれ計算する（ステップａ９）。

その後、異常判定手段４１は、第１のピストンにおける荷重の変化率ΔＦ１´が予想荷重の変化率ΔＦ１以上か否かを判定する（ステップａ１０）。否との判定で（ステップａ１０：ｎｏ）、異常判定手段４１は一方のアクチュエータ２つまり第１のピストンが異常であると判定する（ステップａ１１）。次に、警告信号出力手段３８がＥＣＵ３２に警告信号を出力し、ＥＣＵ３２は警告表示等出力手段４６に警告表示等を出力させる（ステップａ１２）。

次に、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１は、第２のピストンにおける荷重の変化率ΔＦ２´が予想荷重の変化率ΔＦ２以上か否かを判定する（ステップａ１３）。否との判定で（ステップａ１３：ｎｏ）、異常判定手段４１は他方のアクチュエータ２つまり第２のピストンが異常であると判定する（ステップａ１４）。次に、ＥＣＵ３２は警告表示等出力手段４６に警告表示等を出力させる（ステップａ１５）。その後本処理を終了する。

ステップａ３において、両方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するアクチュエータ２が共に異常有りと判定すると（ステップａ３：ｙｅｓ）、当該キャリパの２つのアクチュエータ２の駆動電源を共に遮断し（ステップａ１６）、動作を終了する。次に、ステップａ４において、一方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するアクチュエータ２の異常有りと判定すると（ステップａ４：ｙｅｓ）、一方のインバータ装置３３における異常時制御部４４ｂは、一つのキャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を計算する（ステップａ１７）。

不足する荷重は、例えば、ブレーキ指令から計算により推定される一方のアクチュエータ２の予想荷重の変化率と、前記ブレーキ指令に対し荷重変化率検出手段Ｋｈで検出された前記一方のアクチュエータ２にて発生する荷重の変化率との偏差に応じて予め定められる。原則として、前記偏差が大きくなる程、不足する荷重が大きくなる。不足する荷重と前記偏差との関係は、予め、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められる。

次に、前記異常時制御部４４ｂは、不足荷重に相当するモータ動作指令値を正常なアクチュエータ２の指令値に加える制御を行う（ステップａ１８）。その後ステップａ６に移行する。
ステップａ５において、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、対応するアクチュエータ２の異常有りと判定すると（ステップａ５：ｙｅｓ）、他方のインバータ装置２における異常時制御部４４ｂは、一つのキャリパ全体の必要荷重に対して不足する荷重を計算する（ステップａ１９）。次に、前記異常時制御部４４ｂは、不足荷重に相当するモータ動作指令値を正常なアクチュエータ２の指令値に加える制御を行う（ステップａ２０）。その後ステップａ６に移行する。ステップａ１７、ａ１９のいずれか一方を経由してステップ６に移行した場合、異常時制御部４４ｂにより、正常なアクチュエータ２によって発生させる荷重を増加させる制御を実行する。ステップａ１７、ステップａ１９のいずれも経由せずステップａ６に移行した場合、ステップａ７では、通常制御部４４ａにより、ブレーキ指令に対してブレーキ力を追従制御する。

以上説明したブレーキ装置によると、異常時制御部４４ｂは、異常判定手段４１によりアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、正常なアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させる制御を行う。このようにアクチュエータ２に異常が発生しても正常なアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させることで、通常使用する範囲での制動性能には影響が出ず、ブレーキ装置を搭載した車両全体の冗長性の向上を図ることができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図８に示す荷重変化率検出手段Ｋｈに代えて、同図に示すように、各ピストンの移動速度をそれぞれ検出するピストン速度検出手段４５が、各インバータ装置３３に設けられても良い。各ピストン速度検出手段４５は、例えば、対応するモータ回転角検出手段４３で検出されるモータ回転角から対応するピストンの位置を取得し、計算により同ピストンの単位時間当たりの移動量つまり移動速度を求め得る。

この場合において、異常判定手段４１は、ブレーキ指令に対して、ピストン速度検出手段４５で検出されたいずれか一方のピストンの移動速度が定められた速度未満のとき、前記一方のピストンを含む一方のアクチュエータ２が異常であると判定する。前記定められた速度は、前記ブレーキ指令から計算により推定される一方のピストンの予想移動速度であり、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められる。異常判定手段４１により前記一方のアクチュエータ２が異常であると判定されたとき、正常な他方のアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させる制御を行う。この荷重制御は前述の実施形態と同様である。

このブレーキ装置では、図９のステップａ６，ａ８，ａ９，ａ１０，ａ１３に代えて図１０のフローチャートａ６ａ，ａ８ａ，ａ９ａ，ａ１０ａ，ａ１３ａが適用される。図８および図１０に示すように、ステップａ６ａにおいて、各インバータ装置における異常判定手段４１は、与えられたブレーキ指令から各ピストンの予想移動速度ｖ１，ｖ２をそれぞれ計算する。次に、各インバータ装置３３におけるピストン速度検出手段４５は、モータ回転角検出手段４３で検出されるモータ回転角から対応するピストンの位置ｘ１，ｘ２をそれぞれ取得する（ステップａ８ａ）。

次に、各ピストン速度検出手段４５は、各ピストンの移動速度ｖ１´，ｖ２´をそれぞれ計算する（ステップａ９ａ）。その後、異常判定手段４１は、第１のピストンの移動速度ｖ１´が予想移動速度ｖ１以上か否かを判定する（ステップａ１０ａ）。否との判定で（ステップａ１０ａ：ｎｏ）、ステップａ１１に移行する。

次に、ステップａ１３ａにおいて、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、第２のピストンの移動速度ｖ２´が予想移動速度ｖ２以上か否かを判定する。否との判定で（ステップａ１３ａ：ｎｏ）、ステップａ１４に移行する。
このブレーキ装置によると、アクチュエータ２に異常が発生しても正常なアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させることで、通常使用する範囲での制動性能には影響が出ず、ブレーキ装置を搭載した車両全体の冗長性の向上を図ることができる。

図８に示す荷重変化率検出手段Ｋｈと共にピストン速度検出手段４５を設けても良い。
この場合、図８および図１１に示すように、一方のインバータ装置３３の異常判定手段４１は、荷重の変化率ΔＦ１´が予想荷重の変化率ΔＦ１以上で、且つ、移動速度ｖ１´が予想移動速度ｖ１以上であるか否かを判定する（ステップａ１０ｂ）。否との判定で（ステップａ１０ｂ：ｎｏ）、ステップａ１１に移行する。

次に、ステップａ１３ｂにおいて、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、荷重の変化率ΔＦ２´が予想荷重の変化率ΔＦ２以上で、且つ、移動速度ｖ２´が予想移動速度ｖ２以上であるか否かを判定する。否との判定で（ステップａ１３ｂ：ｎｏ）、ステップａ１４に移行する。
この構成によると、異常判定手段４１の判定のパラメータを増加する分、より早くアクチュエータの異常を検出することができる。その他各実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、荷重の変化率と移動速度が共に予想以下であった場合、異常と判定しても良い。
この場合、図８および図１２に示すように、一方のインバータ装置３３の異常判定手段４１は、荷重変化率ΔＦ１´が予想荷重の変化率ΔＦ１以下で、且つ、移動速度ｖ１´が予想移動速度ｖ１以下であるか否かを判定する（ステップａ１０ｃ）。正との判定で（ステップａ１０ｃ：ｙｅｓ）、ステップａ１１に移行する。

次に、ステップａ１３ｃにおいて、他方のインバータ装置３３における異常判定手段４１が、荷重の変化率ΔＦ２´が予想荷重の変化率ΔＦ２以下で、且つ、移動速度ｖ２´が予想移動速度ｖ２以下であるか否かを判定する。正との判定で（ステップ１３ｃ：ｙｅｓ）、ステップ１４に移行する。
この構成にすると、異常判定手段４１の２つの判定パラメータを用いることで、異常判定の精度を高めることが出来る。その他各実施形態と同様の作用効果を奏する。

図１３は、さらに他の実施形態に係るブレーキ装置の断面図であり、図１４は同ブレーキ装置の制御系のブロック図である。図１３に示すように、各アクチュエータ２は、流体を媒体として各ピストン５０をそれぞれ駆動させる流体圧式の駆動部５８を有するものとしても良い。各駆動部５８は、油圧室５３（５４）が形成されるホイールシリンダ５１と、ピストン５０とを有する油圧シリンダから成る。一つのホイールシリンダ５１に二つのピストン５０，５０が互いに平行に配置される。これらピストン５０，５０がそれぞれ独立した油路（１），（２）により進退自在に構成される。

図１４に示すように、このブレーキ装置が搭載される車両の車体（図示せず）に、流体圧式の駆動源４９が設けられる。駆動源４９は、油圧ポンプ４９ａと、この油圧ポンプ４９ａを駆動させるモータ４９ｂとを有する。
油圧ポンプ４９ａの吐出口は、油路（１），（２）に分岐される。油路（１），（２）の配管途中に、増圧リニア弁５２，５２がそれぞれ介在されている。油路（１），（２）は、それぞれホイールシリンダ５１の油圧室５３，５４に配管接続されている。

ブレーキ操作手段３４の操作量に応じて変化するセンサ３４ａの出力に応じて、制御装置５Ａは、駆動信号の大きさを変化させる。増圧リニア弁５２は、常態が「閉」のいわゆるノーマルクローズドバルブであり、制御装置５Ａから駆動信号を与えられると、駆動信号の大きさに応じて開度を増加させる。これにより、ホイールシリンダ５１の各油圧室５３，５４の油圧は、対応する増圧リニア弁５２の開度の増加量に応じて増加する。したがって、摩擦パッド４がブレーキロータ３と接触して制動力を発生させる。

各増圧リニア弁５２，５２の下段には、各油圧室５３，５４の油圧を検出する油圧センサ５５，５６がそれぞれ設けられている。これら油圧センサ５５，５６の検出値は制御装置５Ａにそれぞれ入力される。また、油路（１），（２）の経路上に流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２をそれぞれ設置し、これら流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２により流体の流量を検出し、各検出値は制御装置５Ａにそれぞれ入力される。さらに、図１３および図１４に示すように、各駆動部５８にストロークセンサＳａ１，Ｓａ２を設け、これらストロークセンサＳａ１，Ｓａ２によりピストン５０の移動量を制御装置５Ａにそれぞれ入力する。制御装置５Ａの各独立制御部５７は、ピストン速度検出手段４５と、異常判定手段４１と、異常時制御部４４ｂとを有する。

ピストン速度検出手段４５，４５は、油圧センサ５５，５６の検出値及び流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２或いはストロークセンサＳａ１，Ｓａ２の検出値から算出したピストン５０，５０の移動量から、各ピストン５０の移動速度をそれぞれ検出する。異常判定手段４１，４１は、ブレーキ指令に対して、ピストン速度検出手段４５，４５で検出されたいずれか一方のピストン５０の移動速度が予想移動速度ｖ１（ｖ２）未満のとき、一方のアクチュエータ２が異常であると判定する。

異常時制御部４４ｂ、４４ｂは、正常なアクチュエータ２にて発生させる油圧（荷重）を増加させる。なお、流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２及びストロークセンサＳａ１，Ｓａ２のいずれか一方のみを用いてピストン移動量を算出し、算出したピストン移動量から各ピストン５０の移動速度を検出しても良い。
２ピストンタイプで流体圧式のブレーキ装置においても、アクチュエータ２に異常が発生しても正常なアクチュエータ２にて発生させる荷重を増加させることで、通常使用する範囲での制動性能には影響が出ず、ブレーキ装置を搭載した車両全体の冗長性の向上を図ることができる。

荷重センサＳｋとして、磁気式以外の光学式、渦電流式、静電容量式のセンサ、ロードセル、その他半導体を用いたロードセルを適用することも可能である。
荷重変化率検出手段Ｋｈは、ブレーキ操作手段３４の操作量に応じて変化するセンサ３４ａの出力と、電流検出手段３９で検出されるモータ電流とから、各アクチュエータ２にて発生する荷重の変化率を演算により求めても良い。センサ３４ａの出力、モータ電流、および各アクチュエータ２にて発生する荷重の関係は、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方の結果により定められ、記録手段４０に書換え可能に記録されている。

ピストン速度検出手段４５は、モータ回転角検出手段４３を用いる代わりに、ピストンの移動量を検出するストロークセンサを設けて、検出されるピストンの移動量から移動速度を求める構成であっても良い。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…キャリパ
２…アクチュエータ
３…ブレーキロータ
４…摩擦パッド
５…制御装置
１１…電動モータ
１２…直動機構
１８…直動部（ピストン）
４１…異常判定手段
４４ａ…通常制御部
４４ｂ…異常時制御部
４５…ピストン速度検出手段
４６…警告表示等出力手段
４７…ブレーキ力検出手段
５０…ピストン
５８…駆動部
Ｋｈ…荷重変化率検出手段
Ｓｋ…荷重検出手段

Claims

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、
ピストンをそれぞれ含み、各ピストンにより一つの前記摩擦パッドを共働して前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータと、
与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、
前記各アクチュエータの駆動によって前記各ピストンでそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、前記各ピストンで発生する荷重の変化率をそれぞれ検出する荷重変化率検出手段とが設けられ、
前記制御装置は、
前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部と、
前記ブレーキ指令に対して、前記荷重変化率検出手段で検出されたいずれか一方のアクチュエータによって発生する荷重の変化率が定められた値より小さいとき、前記一方のアクチュエータが異常であると判定する異常判定手段と、
この異常判定手段により前記一方のアクチュエータが異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータによって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部と、を有することを特徴とするブレーキ装置。
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、
ピストンをそれぞれ含み、各ピストンにより一つの前記摩擦パッドを共働して前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行う二つのアクチュエータと、
与えられたブレーキ指令に従い前記二つのアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、
前記各アクチュエータの駆動によって前記各ピストンでそれぞれ発生する荷重の合計値であるブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、前記各ピストンの移動速度をそれぞれ検出するピストン速度検出手段とが設けられ、
前記制御装置は、
前記ブレーキ指令に対して前記ブレーキ力を追従制御する通常制御部と、
前記ブレーキ指令に対して、前記ピストン速度検出手段で検出されたいずれか一方のピストンの移動速度が定められた速度未満のとき、前記一方のアクチュエータが異常であると判定する異常判定手段と、
この異常判定手段により前記一方のアクチュエータが異常であると判定されたとき、異常と判定されていない他方のアクチュエータによって発生させる荷重を増加させる制御を行う異常時制御部と、を有することを特徴とするブレーキ装置。
請求項１または請求項２に記載のブレーキ装置において、前記二つのアクチュエータを支持するキャリパを備え、前記制御装置は、前記他方のアクチュエータにて発生可能な最大荷重が、キャリパ全体に要求される最大荷重の２／３以下であるブレーキ装置。
請求項１または請求項３に記載のブレーキ装置において、前記荷重変化率検出手段は、前記各ピストンで発生する荷重をそれぞれ検出する荷重検出手段を有し、定められた関係に従って各荷重検出手段で検出された荷重の単位時間当たりの変化率を求めるブレーキ装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のブレーキ装置において、前記各アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を前記各ピストンの直線運動に変換する直動機構とを有するブレーキ装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のブレーキ装置において、前記各アクチュエータは、流体を媒体として前記各ピストンをそれぞれ駆動させる流体圧式の駆動部を有するブレーキ装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のブレーキ装置において、前記異常判定手段により前記一方のアクチュエータが異常であると判定されたとき、警告表示を出力する警告表示等出力手段が設けられているブレーキ装置。