JP2017196940A - Abrasion amount estimation device and abrasion amount estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載された制動装置における摩擦材の摩耗状態を把握するために利用可能な摩耗量推定装置および摩耗量推定方法に関する。 The present invention relates to a wear amount estimation apparatus and a wear amount estimation method that can be used to grasp the wear state of a friction material in a braking device mounted on a vehicle.
例えば、車両に搭載されるドラムブレーキは、車輪とともに回転するドラムの内側に、ライニング(摩擦材)を張ったシューを、油圧ピストンの力で押しつけることによって摩擦力を発生する。そして、この摩擦力(運動エネルギー)を熱エネルギーに変換することにより制動力が発生する。 For example, a drum brake mounted on a vehicle generates a frictional force by pressing a shoe with a lining (friction material) on the inside of a drum that rotates together with wheels by the force of a hydraulic piston. A braking force is generated by converting the frictional force (kinetic energy) into thermal energy.
このような制動装置においては、ブレーキの使用に伴って摩擦材が徐々に摩耗する。また、摩擦材の摩耗がある程度進行すると制動性能が低下する。したがって、制動性能の低下を防止するために、摩擦材の摩耗状態を把握する必要があり、摩耗が進行した場合には制動性能が低下する前に部品を交換する必要がある。 In such a braking device, the friction material gradually wears as the brake is used. Further, when the friction material wears to some extent, the braking performance decreases. Therefore, in order to prevent the braking performance from being lowered, it is necessary to grasp the wear state of the friction material. When the wear progresses, it is necessary to replace the parts before the braking performance is lowered.
例えば、特許文献1の「ブレーキパッドの磨耗警報システム」は、次のようにしてブレーキパッドの累積磨耗量を推定している。制動エネルギーE、ブレーキ諸元データ及び大気温度データに基づき、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値を推定し、ブレーキパッドの温度上昇値、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ、算出した制動エネルギーEに基づき、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定し、これを積算する。制動エネルギーEは、車両制動時の初速度Vi及び終速度Vo、並びに路面高度に基づき算出する。 For example, the “brake pad wear warning system” of Patent Document 1 estimates the cumulative wear amount of the brake pad as follows. Based on the braking energy E, the brake specification data, and the atmospheric temperature data, the temperature increase value of the brake pad for each vehicle braking unit is estimated, the temperature increase value of the brake pad, the wear rate data for each brake pad temperature, and the calculated braking energy. Based on E, the amount of wear of the brake pad for each vehicle braking unit is estimated and integrated. The braking energy E is calculated based on the initial speed Vi and the final speed Vo at the time of vehicle braking and the road surface altitude.
また、特許文献2の「ブレーキ摩耗推定装置」は、実測したブレーキ摩耗部材の温度と推定したブレーキ摩耗部材の所定摩耗状態の温度とからブレーキ摩耗部材の摩耗量を推定している。すなわち、ブレーキ摩耗部材が摩耗することによって生じる熱容量の差を利用して摩耗量を推定している。 Further, the “brake wear estimation device” of Patent Document 2 estimates the wear amount of the brake wear member from the actually measured temperature of the brake wear member and the estimated temperature of the brake wear member in a predetermined wear state. That is, the amount of wear is estimated using the difference in heat capacity caused by the wear of the brake wear member.
また、特許文献3の「摩耗量演算装置」は、ブレーキ圧、制動対象の速度、および、制動時間の情報に基づいて制動部材の推定摩耗量を算出し、更にこの推定摩耗量を積算して積算摩耗量を求めている。 Further, the “wear amount computing device” of Patent Document 3 calculates an estimated wear amount of the braking member based on information on the brake pressure, the speed to be braked, and the braking time, and further accumulates the estimated wear amount. The accumulated wear amount is obtained.
また、特許文献4の「電動ブレーキ装置」においては、直動機構の直動部がブレーキロータから離反する後退端と、前記直動部がブレーキロータに接近して制動力を発生させる前進端との間の電動モータの回転角から、摩擦パッドの摩耗量を推定している。 Further, in the “electric brake device” of Patent Document 4, the rectilinear end where the linear motion portion of the linear motion mechanism is separated from the brake rotor, and the forward end where the linear motion portion approaches the brake rotor and generates a braking force; The amount of wear of the friction pad is estimated from the rotation angle of the electric motor during the period.
しかしながら、従来の摩耗量推定方法では、比較的複雑な演算処理が必要になるため、摩耗量を高精度で推定することが容易ではなかった。例えば、特許文献1や特許文献3の技術を採用する場合には、車両制動単位毎の磨耗量を算出してその結果を積算処理しなければならない。また、特許文献2の技術を採用する場合には、温度を実測するためのセンサが不可欠であり、更に温度を推定するための計算処理も必要になる。また、特許文献4の技術は、電動モータを使わない制動装置には適用できない。 However, since the conventional wear amount estimation method requires a relatively complicated calculation process, it is not easy to estimate the wear amount with high accuracy. For example, when the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 3 are employed, the amount of wear for each vehicle braking unit must be calculated and the results must be integrated. In addition, when the technique of Patent Document 2 is adopted, a sensor for actually measuring the temperature is indispensable, and calculation processing for estimating the temperature is also required. Further, the technique of Patent Document 4 cannot be applied to a braking device that does not use an electric motor.
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、処理の複雑化を必要とすることなく、信頼性の高い摩耗量を推定することが可能な、摩耗量推定装置および摩耗量推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and a wear amount estimating apparatus and a wear amount estimating method capable of estimating a highly reliable wear amount without requiring complicated processing. The purpose is to provide.
前述した目的を達成するために、本発明に係る摩耗量推定装置および摩耗量推定方法は、下記(1)〜(5)を特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the wear amount estimating apparatus and the wear amount estimating method according to the present invention are characterized by the following (1) to (5).
(1) 回転部材と同心に固設された被制動部材と、前記被制動部材に対し制動時に押し付けられる摩擦材と、を備えた制動装置が搭載される車両に設置され、前記摩擦材の摩耗量を推定する摩耗量推定装置であって、
前記車両の走行距離の情報を取得する走行距離検出手段と、
前記制動装置の作動状態を反映して温度が変化する所定の部材の温度を取得する温度取得手段と、
前記走行距離検出手段が取得した前記車両の走行距離と、前記温度取得手段が取得した温度の情報とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
を備える。
(1) The friction member is installed in a vehicle on which a braking device including a braked member fixed concentrically with the rotating member and a friction material pressed against the braked member during braking is mounted. A wear amount estimation device for estimating the amount,
Mileage detection means for obtaining information of the mileage of the vehicle;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of a predetermined member whose temperature changes reflecting the operating state of the braking device;
A wear amount calculating means for calculating the wear amount of the friction material based on the travel distance of the vehicle acquired by the travel distance detecting means and the temperature information acquired by the temperature acquiring means;
Is provided.
(2) 前記制動装置が作動中であるか否かを検出する作動状態検出手段、を更に備え、
前記温度取得手段は、前記制動装置が作動中から非作動中に変わったことを前記作動状態検出手段が検出したタイミングで前記部材の温度を検出もしくは推定する、
上記(1)に記載の摩耗量推定装置。
(2) further comprising an operating state detecting means for detecting whether or not the braking device is operating;
The temperature acquisition means detects or estimates the temperature of the member at the timing when the operation state detection means detects that the braking device has changed from operating to non-operating;
The wear amount estimation apparatus according to (1) above.
(3) 前記摩耗量算出手段は、前記車両の走行距離に応じて定まる前記摩擦材の標準摩耗量を補正するための補正係数を、前記温度取得手段が取得した温度の情報に基づいて決定する、
上記(1)又は(2)に記載の摩耗量推定装置。
(3) The wear amount calculation means determines a correction coefficient for correcting the standard wear amount of the friction material determined according to the travel distance of the vehicle based on the temperature information acquired by the temperature acquisition means. ,
The wear amount estimation apparatus according to (1) or (2) above.
(4) 前記摩耗量算出手段は、過去の制動動作サイクルで得られた前記補正係数もしくは温度の情報を保持する記憶部を有し、前記記憶部が保持している過去の制動動作サイクルの情報と、最後の制動動作サイクルの情報とに基づいて、最新の前記補正係数を算出する、
上記(3)に記載の摩耗量推定装置。
(4) The wear amount calculation means includes a storage unit that stores information on the correction coefficient or temperature obtained in the past braking operation cycle, and information on past braking operation cycles held by the storage unit. And calculating the latest correction coefficient based on the last braking operation cycle information,
The wear amount estimation apparatus according to (3) above.
(5) 回転部材と同心に固設された被制動部材と、前記被制動部材に対し制動時に押し付けられる摩擦材と、を備えた制動装置が搭載される車両において、前記摩擦材の摩耗量を推定する摩耗量推定方法であって、
前記車両の走行距離の情報を取得し、
前記制動装置の作動状態を反映して温度が変化する所定の部材の温度の情報を検出もしくは推定により取得し、
前記車両の走行距離の情報と、前記温度の情報とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する。
(5) In a vehicle equipped with a braked member fixed concentrically with a rotating member and a friction material pressed against the braked member during braking, the amount of wear of the friction material is reduced. A wear amount estimation method for estimating,
Obtaining information on the mileage of the vehicle,
Information on the temperature of a predetermined member whose temperature changes reflecting the operating state of the braking device is obtained by detection or estimation,
The amount of wear of the friction material is calculated based on information on the travel distance of the vehicle and information on the temperature.
上記(1)の構成の摩耗量推定装置によれば、車両の走行距離に基づいて摩耗量を算出するので、制動サイクル毎の摩耗量を算出してその結果を積算する必要がなく、誤差の累積がなく、演算処理の負担も小さくなる。また、制動装置の作動状態を反映した温度の情報を利用することにより、制動状態の時間長や、制動圧の違いなどの影響も考慮して、摩耗量を高精度で推定できる。 According to the wear amount estimation apparatus having the configuration (1), the wear amount is calculated based on the travel distance of the vehicle. Therefore, it is not necessary to calculate the wear amount for each braking cycle and integrate the results, and the error There is no accumulation, and the processing load is reduced. Further, by using the temperature information reflecting the operating state of the braking device, it is possible to estimate the wear amount with high accuracy in consideration of the influence of the time length of the braking state and the difference in the braking pressure.
上記(2)の構成の摩耗量推定装置によれば、前記制動装置が作動中から非作動中に変わったタイミングの温度情報を取得するので、制動状態の時間長や、制動圧の違いなどの影響を反映した温度に基づいて摩耗量の推定値を正しく補正することができる。したがって、運転者毎に異なるブレーキ使用状況の癖や、実際に走行する道路の状況の違いも考慮することが可能である。また、制動装置の作動中には、演算処理の負荷が高まることを抑制できる。 According to the wear amount estimating apparatus having the configuration (2), temperature information at a timing when the braking device changes from operating to non-operating is acquired. The estimated wear amount can be corrected correctly based on the temperature reflecting the influence. Therefore, it is possible to take into consideration the difference in the brake usage situation for each driver and the difference in the actual road conditions. Further, it is possible to suppress an increase in the processing load during operation of the braking device.
上記(3)の構成の摩耗量推定装置によれば、検出した温度を補正係数に反映させることにより摩擦量を補正できるので、摩擦量算出手段に過度な負荷をかけずに摩耗量を算出することができる。 According to the wear amount estimation apparatus having the configuration (3), the friction amount can be corrected by reflecting the detected temperature on the correction coefficient, and therefore the wear amount is calculated without applying an excessive load to the friction amount calculation means. be able to.
上記(4)の構成の摩耗量推定装置によれば、複数回の制動動作サイクルの各々において得られた情報を利用するので、前記補正係数の精度を高めることができる。例えば、軽負荷状態の制動サイクルと、重負荷状態の制動サイクルとが交互に発生したような状況においても、軽負荷状態と重負荷状態との両方の影響を考慮して、正しい摩耗量が算出されるように、前記補正係数を定めることができる。 According to the wear amount estimating apparatus having the configuration (4), the information obtained in each of a plurality of braking operation cycles is used, so that the accuracy of the correction coefficient can be increased. For example, even in situations where a light load braking cycle and a heavy load braking cycle occur alternately, the correct wear amount is calculated taking into account the effects of both the light load state and the heavy load state. As described above, the correction coefficient can be determined.
上記(5)の構成の摩耗量推定方法によれば、車両の走行距離に基づいて摩耗量を算出するので、制動サイクル毎の摩耗量を算出してその結果を積算する必要がなく、演算処理の負担が小さくなる。また、制動装置の作動状態を反映した温度の情報を利用することにより、制動状態の時間長や、制動圧の違いなどの影響も考慮して、摩耗量を高精度で推定できる。 According to the wear amount estimation method having the above configuration (5), since the wear amount is calculated based on the travel distance of the vehicle, it is not necessary to calculate the wear amount for each braking cycle and integrate the results. The burden of is reduced. Further, by using the temperature information reflecting the operating state of the braking device, it is possible to estimate the wear amount with high accuracy in consideration of the influence of the time length of the braking state and the difference in the braking pressure.
本発明の摩耗量推定装置および摩耗量推定方法によれば、処理の複雑化を必要とすることなく、信頼性の高い摩耗量を推定することが可能である。 According to the wear amount estimation apparatus and the wear amount estimation method of the present invention, it is possible to estimate a highly reliable wear amount without requiring complicated processing.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments relating to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<摩耗量推定装置の基本的な構成>
本発明の実施形態における摩耗量推定装置の基本的な構成を図1に示す。
図1に示した摩耗量推定装置10は、ライニング摩耗量算出手段11a、走行距離検出手段11b、ブレーキ温度検出手段11c、ブレーキ検出手段11d、摩耗率特性取得手段11e、および摩耗警報出力部11fを備えている。
<Basic configuration of wear amount estimation device>
FIG. 1 shows a basic configuration of a wear amount estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
The wear
走行距離検出手段11bは、この摩耗量推定装置10が搭載された図示しない車両における累積走行距離[km]の情報を取得するための機能を有する。実際の車両においては、製造時からの累積走行距離を計測した値を常時出力するオドメータ(積算走行距離計)が標準的に搭載されているので、走行距離検出手段11bは累積走行距離の情報を容易に取得できる。
The travel distance detection means 11b has a function for acquiring information on the cumulative travel distance [km] in a vehicle (not shown) on which the wear
ブレーキ温度検出手段11c(温度取得手段)は、前記車両に搭載されているブレーキ装置の作動状態を反映して温度が変化する所定の部材の温度を検出もしくは推定する。例えば、温度センサを用いて該当部位の温度を実測することもできるし、車輪速度、ブレーキ液圧、周囲温度などの情報に基づき所定の計算式を用いて温度を推定することもできる。所定の部材の温度を実測する場合としては、例えば、温度センサをライニングに埋め込んだり、シューに設置するようにする。 The brake temperature detection means 11c (temperature acquisition means) detects or estimates the temperature of a predetermined member whose temperature changes reflecting the operating state of the brake device mounted on the vehicle. For example, the temperature of the corresponding part can be measured using a temperature sensor, or the temperature can be estimated using a predetermined calculation formula based on information such as wheel speed, brake fluid pressure, and ambient temperature. In order to actually measure the temperature of a predetermined member, for example, a temperature sensor is embedded in a lining or installed on a shoe.
車両に搭載されているブレーキ装置がドラムブレーキの場合には、車輪(回転部材)とともに回転するドラム(被制動部材)の内側に油圧ピストンの力で押しつけられるシューに貼り付けられたライニング(摩擦材)に摩擦力が発生する。この摩擦力(運動エネルギー)が熱エネルギーに変換され制動力が発生する。したがって、ブレーキ装置の作動に伴ってライニングの温度が上昇する。ブレーキ温度検出手段11cは、ブレーキ装置が作動状態から非作動状態に変化した時の、つまりブレーキの1回の動作サイクルが終了した時のライニング等の部品の温度を表す情報を取得する。
When the brake device mounted on the vehicle is a drum brake, a lining (friction material) affixed to a shoe that is pressed by the force of a hydraulic piston inside a drum (braking member) that rotates with a wheel (rotating member) ) Generates frictional force. This frictional force (kinetic energy) is converted into thermal energy to generate a braking force. Accordingly, the temperature of the lining increases with the operation of the brake device. The brake
ブレーキの動作サイクルが終了した時の温度には、ブレーキ作動に伴う温度プロファイルとして、ブレーキ作動時間の長さや、摩擦力の大きさなどの情報が含まれている。したがって、ライニングの摩耗量に影響を及ぼすパラメータをブレーキ温度検出手段11cの検出した温度から取得できる。
The temperature at the end of the brake operation cycle includes information such as the length of the brake operation time and the magnitude of the frictional force as a temperature profile accompanying the brake operation. Therefore, a parameter that affects the amount of wear of the lining can be acquired from the temperature detected by the brake
ブレーキ検出手段11d(作動状態検出手段)は、車両のブレーキ装置の現在の状態が作動/非作動のいずれであるかを検出する機能を有している。例えば、車両のブレーキランプ(制動灯)の点灯/消灯を制御するブレーキスイッチの信号を監視したり、ブレーキを駆動する油圧装置の液圧を所定の圧力センサを用いて監視することにより、ブレーキ装置の作動/非作動を識別する情報が得られる。
The
摩耗率特性取得手段11eは、摩耗率の推定に必要な摩耗率特性の情報を取得する機能を有している。この摩耗率特性は、例えば図4に示したグラフの特性のように、摩耗率係数Xと、ブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBT[℃]との関係を表すものであり、この摩耗率係数Xは、ブレーキ装置が採用しているライニングに固有の摩耗特性を表すパラメータである。
The wear rate
ライニング摩耗量算出手段11aは、走行距離検出手段11bが取得した前記車両の走行距離と、ブレーキ温度検出手段11cが取得したブレーキ温度FBTの情報と、摩耗率特性取得手段11eが取得した摩耗率特性の情報とに基づいてブレーキ装置のライニングの摩耗量を算出する。 The lining wear amount calculation means 11a includes the vehicle travel distance acquired by the travel distance detection means 11b, information on the brake temperature FBT acquired by the brake temperature detection means 11c, and the wear rate characteristic acquired by the wear rate characteristic acquisition means 11e. The amount of wear of the lining of the brake device is calculated based on the above information.
摩耗警報出力部11fは、摩耗率特性取得手段11eが算出した摩耗量を出力に反映する。例えば、算出した摩耗量が事前に定めた閾値を超えている場合には、ブレーキ装置の性能低下を予防するために、運転者等のユーザに対して警報を出力し、ライニング等の部品の交換を促す。
The wear
図1に示したライニング摩耗量算出手段11a、走行距離検出手段11b、ブレーキ温度検出手段11c、ブレーキ検出手段11d、摩耗率特性取得手段11e、および摩耗警報出力部11fは、実際には、例えばマイクロコンピュータやその他の電気回路を用いて構成できる。
The lining wear amount calculation means 11a, travel distance detection means 11b, brake temperature detection means 11c, brake detection means 11d, wear rate characteristic acquisition means 11e, and wear
<摩耗量推定装置を含む車載システムの具体的な構成例>
図1に示した摩耗量推定装置10を含む車載システムの具体的な構成例を図2に示す。
図1に示した摩耗量推定装置10は、マイクロコンピュータ(CPU)11、不揮発性メモリ12、通信インタフェース13、および信号処理部14を内蔵している。また、この摩耗量推定装置10は通信インタフェース13を経由して上位ECU(電子制御ユニット)21と接続されている。
<Specific configuration example of in-vehicle system including wear amount estimation device>
FIG. 2 shows a specific configuration example of the in-vehicle system including the wear
The wear
この上位ECU21は、車両のメータユニットなどに内蔵され、オドメータ(積算走行距離計)の機能を有している。上位ECU21の入力に接続されている車速センサ22は、車両のトランスミッションの出力軸が所定量回動する毎に、1つのパルス信号を出力する。したがって、車速センサ22の出力するパルス信号を監視して所定の計算を実施することにより、上位ECU21は現在の車速[km/h]や、工場出荷時からの積算走行距離[km]を取得できる。
The
図2に示した構成においては、車速センサ22の他に、操作部23および警報出力部24が上位ECU21に接続されている。操作部23は、例えばメンテナンスの際に、作業者等が上位ECU21に対して何らかの指示を与えるために利用できる。警報出力部24は、例えばブレーキ装置25の部品交換を促す警報を運転者に対して与えるために利用できる。
In the configuration shown in FIG. 2, in addition to the
図2に示した構成においては、ライニング温度センサ26を内蔵したブレーキ装置25を用いる場合を想定している。このライニング温度センサ26は、ライニングとブレーキドラムとの間に発生する摩擦力により発生する熱の影響を受けて温度が上昇する所定の部材に設置されている。ライニング温度センサ26の検出した温度の信号が摩耗量推定装置10に入力される。
In the configuration shown in FIG. 2, it is assumed that the
また、ブレーキ信号SG_BRも摩耗量推定装置10に入力される。このブレーキ信号SG_BRは、ブレーキランプの点灯/消灯に対応する二値信号である。摩耗量推定装置10内の信号処理部14は、例えばライニング温度センサ26から出力される温度の信号のアナログレベルをデジタル信号に変換したり、ブレーキ信号SG_BRをマイクロコンピュータ11の入力に適した電圧に変換するための信号処理を行う。
The brake signal SG_BR is also input to the wear
通信インタフェース13は、車両上の通信ネットワークを経由してマイクロコンピュータ11を上位ECU21と接続するための通信機能を提供する。
The
不揮発性メモリ12は、データの書き込みおよび読み出しが自在のメモリであり、マイクロコンピュータ11が摩耗量を推定する処理において必要とされる様々な情報を保持するための記憶領域を提供する。具体的には、図3中に示した車両走行距離初期値記憶部12a、摩耗率特性記憶部12b、および摩耗率係数記憶部12cが不揮発性メモリ12内に含まれている。また、ブレーキ装置25のライニングにおける固有の摩耗率特性(図4参照)を表すデータが事前に決定され、これが摩耗率特性記憶部12b上に書き込まれている。
The
マイクロコンピュータ11は、その内部に組み込まれているプログラムに従って動作し、摩耗量推定装置10の制御に必要とされる様々な処理を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ11が図1に示したライニング摩耗量算出手段11a、走行距離検出手段11b、ブレーキ温度検出手段11c、ブレーキ検出手段11d、摩耗率特性取得手段11e、および摩耗警報出力部11fの各機能に相当する処理を、例えば図3に示した手順に従って順次に実行し、ライニングの摩耗量を推定する。
The
<ライニングの摩耗率特性の説明>
摩耗率特性の具体例を図4に示す。また、摩耗率特性およびブレーキ温度により特定される摩耗率係数の具体例を図5に示す。
<Description of lining wear rate characteristics>
A specific example of the wear rate characteristic is shown in FIG. A specific example of the wear rate coefficient specified by the wear rate characteristic and the brake temperature is shown in FIG.
本実施形態で使用するライニングの摩耗率特性は、例えば図4に示すように、摩耗率係数Xと、ブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTとの関係を表すものである。つまり、摩耗率の算出の際に使用すべき摩耗率係数Xの値は、ブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTに応じて変化する。 The wear rate characteristic of the lining used in the present embodiment represents the relationship between the wear rate coefficient X and the brake temperature FBT at the end of the brake cycle, as shown in FIG. 4, for example. That is, the value of the wear rate coefficient X that should be used when calculating the wear rate varies depending on the brake temperature FBT at the end of the brake cycle.
図4および図5に示した摩耗率特性においては、ブレーキ温度FBTが比較的低い領域では摩耗率係数Xがほぼ一定のx0である。また、ブレーキ温度FBTが所定以上の領域では、ブレーキ温度FBTの上昇に比例して摩耗率係数Xが増大する傾向を示す。 In the wear rate characteristics shown in FIGS. 4 and 5, the wear rate coefficient X is substantially constant x0 in the region where the brake temperature FBT is relatively low. Further, in a region where the brake temperature FBT is equal to or higher than a predetermined value, the wear rate coefficient X tends to increase in proportion to the increase in the brake temperature FBT.
例えば、車両を僅かに減速させるために運転者がブレーキ装置25を一時的に作動させたような場合には、ブレーキ装置25のライニングに発生する摩擦力が比較的小さく、ブレーキが作動している時間長も短く、発熱量が小さい。したがって、この場合はブレーキ温度FBTが比較的低い温度領域にある。つまり、図5に示した「軽負荷使用時ブレーキ温度範囲」A1に該当するので、図5に示した摩耗率特性から、今回のブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTに対応する適切な摩耗率係数Xとして「x0」の値が得られる。
For example, when the driver temporarily operates the
一方、車両を急減速させるために運転者がブレーキ装置25を比較的強い状態で作動させたような場合には、ブレーキ装置25のライニングに発生する摩擦力が比較的大きくなり、ブレーキが作動している時間長も比較的長く、発熱量が大きくなる。したがって、この場合はブレーキ温度FBTが比較的高い温度領域にある。つまり、図5に示した「重負荷使用時ブレーキ温度範囲」A2に該当するので、図5に示した摩耗率特性から、今回のブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTに対応する適切な摩耗率係数Xとして「xh」の値が得られる。
On the other hand, when the driver operates the
<処理手順の具体例>
本発明の実施形態における摩耗量推定装置10の主要な処理手順の具体例を図3に示す。すなわち、図2に示したマイクロコンピュータ11が図3に示す各処理ステップを実行することにより、図1に示した各手段の機能を実現し、ブレーキ装置25におけるライニングの摩耗量を推定することができる。なお、図3に示した各処理ステップの実行順序については、必要に応じて変更可能である。
<Specific example of processing procedure>
A specific example of the main processing procedure of the wear
ステップS11では、マイクロコンピュータ11は上位ECU21から現在の車両走行距離Mile[km]の情報を取得する。この車両走行距離Mileは、車両上のオドメータがその時に表示している積算走行距離[km]と同じ値である。
In step S <b> 11, the
ステップS12では、マイクロコンピュータ11は車両走行距離初期値記憶部12aが保持している車両走行距離の初期値Mile_0[km]を取得し、有効な車両走行距離Mile_1[km]を次式により算出する。
Mile_1=Mile−Mile_0 ・・・(1)
In step S12, the
Mile_1 = Mile-Mile_0 (1)
車両の工場出荷時には、車両走行距離初期値記憶部12aに初期値Mile_0として0[km]が保持されている。但し、ブレーキ装置25のライニングにおいて所定以上の摩耗が検出されると、部品を交換する必要がある。そして、ブレーキ装置25の部品交換を行った際に、例えば操作部23を用いて作業者が指示を与えると、マイクロコンピュータ11がその時の車両走行距離Mileで、車両走行距離初期値記憶部12aの初期値Mile_0を上書きする。したがって、上記第(1)式で算出される有効な車両走行距離Mile_1は、ブレーキ装置25に新品の部品が装着された時から現時点までの車両の走行距離を表す。
When the vehicle is shipped from the factory, 0 [km] is held as the initial value Mile_0 in the vehicle travel distance initial
ステップS13では、マイクロコンピュータ11はブレーキサイクル終了のタイミングにおけるブレーキ温度FBT[℃]の情報を取得する。具体的には、ブレーキ信号SG_BRによりブレーキ装置25が作動状態から非作動状態に変化したことを検知した時に、ライニング温度センサ26が検出した温度の情報を、マイクロコンピュータ11がブレーキ温度FBTとして取得する。なお、ライニング温度センサ26が実測した温度の代わりに温度の推定値を用いても良い。
In step S13, the
ステップS14では、マイクロコンピュータ11は摩耗率特性記憶部12bに保持されている摩耗率特性に基づいて、今回の(n番目の)ブレーキサイクルの摩耗率係数X(FBT(n))を特定する。すなわち、n番目のブレーキサイクルの終了時にステップS13で検出したブレーキ温度FBT(n)をパラメータとして利用し、摩耗率特性記憶部12b上の摩耗率特性のグラフから該当する摩耗率係数X(FBT(n))をマイクロコンピュータ11が取得する。また、ステップS14で取得した今回の摩耗率係数X(FBT(n))の情報をこれ以降のブレーキサイクルで利用できるように摩耗率係数記憶部12cに保存する。
In step S14, the
ステップS15では、マイクロコンピュータ11は前回の(n−1番目の)ブレーキサイクルで求めた摩耗率係数X(FBT(n−1))の情報を摩耗率係数記憶部12cから取得する。
In step S15, the
ステップS16では、マイクロコンピュータ11は最適化した摩耗率係数X(FBT)を次式により算出する。
X(FBT)=Gain(n)・X(FBT(n))+Gain(n-1)・X(FBT(n-1))・・・(2)
Gain(n):n番目ブレーキサイクルの摩耗率係数に対するゲインを表す定数
X(FBT(n)):n番目ブレーキサイクルのブレーキ温度に対応する摩耗率係数
Gain(n-1):(n-1)番目ブレーキサイクルの摩耗率係数に対するゲインを表す定数
X(FBT(n-1)):(n-1)番目ブレーキサイクルのブレーキ温度に対応する摩耗率係数
In step S16, the
X (FBT) = Gain (n) .X (FBT (n)) + Gain (n-1) .X (FBT (n-1)) (2)
Gain (n): Constant X (FBT (n)) representing gain with respect to the wear rate coefficient of the nth brake cycle: Wear rate coefficient corresponding to the brake temperature of the nth brake cycle
Gain (n-1): Constant X (FBT (n-1)) representing the gain with respect to the wear rate coefficient of the (n-1) th brake cycle: Wear rate corresponding to the brake temperature of the (n-1) th brake cycle coefficient
つまり、n番目と(n−1)番目の複数のブレーキサイクルの摩耗率係数に基づいて最適化された摩耗率係数X(FBT)を演算する。この摩耗率係数X(FBT)を補正係数として用いることにより、現実のブレーキ使用状況により近い状態を反映するように摩耗率を補正することができる。 That is, the optimized wear rate coefficient X (FBT) is calculated based on the wear rate coefficients of the nth and (n−1) th brake cycles. By using this wear rate coefficient X (FBT) as a correction coefficient, it is possible to correct the wear rate so as to reflect a state closer to the actual brake use situation.
例えば、運転者の運転の癖や実際の道路の状況に応じて図5に示した軽負荷の領域A1と重負荷の領域A2とが交互に使い分けられたような場合を想定すると、軽負荷の領域A1に対応するブレーキサイクルの摩耗率係数x0と、重負荷の領域A2に対応するブレーキサイクルの摩耗率係数xhとに基づいて、上記第(2)式から適切な摩耗率係数X(FBT)が算出される。 For example, assuming that the light load area A1 and the heavy load area A2 shown in FIG. 5 are alternately used according to the driving habits of the driver and the actual road conditions, Based on the brake cycle wear rate coefficient x0 corresponding to the area A1 and the brake cycle wear rate coefficient xh corresponding to the heavy load area A2, an appropriate wear rate coefficient X (FBT) is obtained from the above equation (2). Is calculated.
ステップS17では、マイクロコンピュータ11はライニングの現在摩耗量wear(n)を次式に基づき算出する。
wear(n)=K0・Mile_1・X(FBT) ・・・(3)
ここで、定数K0の値[mm/km]は、車両走行距離Mile_1から標準的なライニング摩耗量を推定するために用いるパラメータであり、事前に決定された固有の値である。
In step S17, the
wear (n) = K0 · Mile_1 · X (FBT) (3)
Here, the value [mm / km] of the constant K0 is a parameter used for estimating a standard lining wear amount from the vehicle travel distance Mile_1, and is a specific value determined in advance.
つまり、上記第(3)式の計算により現在摩耗量wear(n)を推定することにより、実際の車両走行距離に応じた標準的なライニング摩耗量を推定できる。更に、ライニングの固有の摩擦率特性(図4参照)と、ブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTとに基づいて決定した適切な摩耗率係数X(FBT)を用いて標準的なライニング摩耗量を補正することにより、現実のブレーキ使用状況を反映した現在摩耗量wear(n)を高精度で推定できる。 That is, by estimating the current wear amount wear (n) by the calculation of the above equation (3), the standard lining wear amount corresponding to the actual vehicle travel distance can be estimated. Furthermore, the standard lining wear amount is corrected using an appropriate wear rate coefficient X (FBT) determined based on the inherent friction coefficient characteristic of the lining (see FIG. 4) and the brake temperature FBT at the end of the brake cycle. By doing so, it is possible to estimate the current wear amount wear (n) reflecting the actual brake usage state with high accuracy.
ステップS18では、マイクロコンピュータ11はステップS17で算出した現在摩耗量wear(n)に関する出力処理を実施する。例えば、摩耗量の上限値を表す事前に定めた閾値と現在摩耗量wear(n)とを比較し、現在摩耗量wear(n)が閾値を超えている場合には、マイクロコンピュータ11が上位ECU21に異常の発生を通知して、警報出力部24でブレーキの警報を出力する。これにより、ブレーキの部品交換をユーザに促すことができる。
In step S18, the
<変形の可能性>
なお、不揮発性メモリ12上の摩耗率特性記憶部12bが保持する摩耗率特性のデータについては、多数の摩耗率係数Xの値を様々なブレーキ温度FBTの各々に対応付けた状態で格納しておくことが想定されるが、それ以外の形式のデータを利用してもよい。例えば、該当する摩耗率特性を近似する折れ線グラフとして複数の直線の集合を表す計算式を特定し、この計算式を表すパラメータを摩耗率特性記憶部12bで保持してもよい。
<Possibility of deformation>
The wear rate characteristic data stored in the wear rate
なお、図3に示した処理手順においては、ステップS16で最適化した摩耗率係数X(FBT)を算出するために、n番目と、(n−1)番目の2つのブレーキサイクルの摩耗率係数を用いているが、3以上のブレーキサイクルの摩耗率係数を用いてもよい。また、処理を簡略化する場合には、ステップS16を省略し、n番目の摩耗率係数X(FBT(n))をステップS17の摩耗率係数X(FBT)として利用してもよい。 In the processing procedure shown in FIG. 3, in order to calculate the wear rate coefficient X (FBT) optimized in step S16, the wear rate coefficients of the nth and (n-1) th brake cycles are calculated. However, a wear rate coefficient of 3 or more brake cycles may be used. When the process is simplified, step S16 may be omitted, and the nth wear rate coefficient X (FBT (n)) may be used as the wear rate coefficient X (FBT) in step S17.
また、図3に示した処理手順においては、各ブレーキサイクルの摩耗率係数X(FBT(n,n−1))を摩耗率係数記憶部12cで保持しているが、各ブレーキサイクルのブレーキ温度FBT(n,n−1)を摩耗率係数記憶部12cで保持してもよい。
In the processing procedure shown in FIG. 3, the wear rate coefficient X (FBT (n, n-1)) of each brake cycle is held in the wear rate
また、車両走行距離Mileに基づいて標準的なライニング摩耗量を推定しているが、更に処理を追加することにより推定精度を高めることも可能である。例えば、ブレーキが作動している間に車両が走行した距離だけを抽出して積算し、この積算値の距離に基づいてライニング摩耗量を推定できる。また、車両走行距離Mileに対応する区間におけるブレーキの作動回数の積算値や、ブレーキ作動時間の積算値を利用することも考えられる。但し、このような処理を追加するとマイクロコンピュータ11の負荷が増大するため、処理の追加は許容されるマイクロコンピュータ11の負荷量に応じて決定する。
Further, although the standard lining wear amount is estimated based on the vehicle travel distance Mile, the estimation accuracy can be increased by adding further processing. For example, only the distance traveled by the vehicle while the brake is operating can be extracted and integrated, and the lining wear amount can be estimated based on the distance of the integrated value. It is also conceivable to use an integrated value of the number of brake operations in a section corresponding to the vehicle travel distance Mile or an integrated value of the brake operation time. However, since the load on the
なお、本実施形態においては、ドラムブレーキに対し本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されず、ディスクブレーキのパッドなど、摩擦材を利用して制動を行う制動装置に適用できることは言うまでもない。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the drum brake has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a braking device that performs braking using a friction material such as a disk brake pad. Needless to say.
また、以上の説明においては、摩耗量推定装置10が車両に搭載されることを前提に説明しているが、摩耗量推定装置10の一部が車両の外部サーバなどに設置されていてもよい。例えば、複数の車両を管理する管理会社において、これらの車両を一元管理する外部サーバが摩耗量算出手段として機能するようにし、各車両は、外部サーバに対し、車両走行距離Mileやブレーキ温度FBTを無線により送信するようにする。これにより管理者は、ライニングの摩耗量が所定値を超えた車両を特定し、その車両をメンテナンスに回すなどの対応をすることが可能になる。
In the above description, the wear
<摩耗量推定装置10の利点>
上述の摩耗量推定装置10においては、車両上で簡単に取得可能な車両走行距離Mileに基づいて標準的なライニング摩耗量を推定しているので、マイクロコンピュータ11にとって負担の大きい積算処理などを実施する必要がない。したがって、低コストでライニング摩耗量を推定できる。
<Advantages of Wear
In the wear
また、摩耗率特性記憶部12bが保持している摩耗率特性に基づいてライニング摩耗量を補正するので、ライニング等の固有の摩耗特性に合わせて推定値を補正することができ、推定誤差を減らすことができる。また、ブレーキサイクル終了時のブレーキ温度FBTに基づいて適切な摩耗率係数Xを選択できるので、実際のブレーキ使用状況やブレーキ負荷の大小に合わせて推定値を補正することができ、推定誤差を減らすことができる。
Further, since the lining wear amount is corrected based on the wear rate characteristic held in the wear rate
10 摩耗量推定装置
11 マイクロコンピュータ
11a ライニング摩耗量算出手段
11b 走行距離検出手段
11c ブレーキ温度検出手段
11d ブレーキ検出手段
11e 摩耗率特性取得手段
11f 摩耗警報出力部
12 不揮発性メモリ
12a 車両走行距離初期値記憶部
12b 摩耗率特性記憶部
12c 摩耗率係数記憶部
13 通信インタフェース
14 信号処理部
21 上位ECU
22 車速センサ
23 操作部
24 警報出力部
25 ブレーキ装置
26 ライニング温度センサ
SG_BR ブレーキ信号
Mile 車両走行距離
FBT ブレーキ温度
X 摩耗率係数
K0 標準的摩耗量係数
Gain ゲイン係数
wear(n) ライニングの現在摩耗量
DESCRIPTION OF
22
Claims (5)
前記車両の走行距離の情報を取得する走行距離検出手段と、
前記制動装置の作動状態を反映して温度が変化する所定の部材の温度を取得する温度取得手段と、
前記走行距離検出手段が取得した前記車両の走行距離と、前記温度取得手段が取得した温度の情報とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する摩耗量算出手段と、
を備える、摩耗量推定装置。 A braked member fixed concentrically with a rotating member and a friction material pressed against the braked member during braking are installed in a vehicle on which a braking device is mounted, and the amount of wear of the friction material is estimated. A wear amount estimating device for
Mileage detection means for obtaining information of the mileage of the vehicle;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of a predetermined member whose temperature changes reflecting the operating state of the braking device;
A wear amount calculating means for calculating the wear amount of the friction material based on the travel distance of the vehicle acquired by the travel distance detecting means and the temperature information acquired by the temperature acquiring means;
A wear amount estimation device comprising:
前記温度取得手段は、前記制動装置が作動中から非作動中に変わったことを前記作動状態検出手段が検出したタイミングで前記部材の温度を検出もしくは推定する、
請求項1に記載の摩耗量推定装置。 An operating state detecting means for detecting whether or not the braking device is operating;
The temperature acquisition means detects or estimates the temperature of the member at the timing when the operation state detection means detects that the braking device has changed from operating to non-operating;
The wear amount estimation apparatus according to claim 1.
請求項1又は2に記載の摩耗量推定装置。 The wear amount calculation means determines a correction coefficient for correcting the standard wear amount of the friction material determined according to the travel distance of the vehicle based on the temperature information acquired by the temperature acquisition means.
The wear amount estimation apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の摩耗量推定装置。 The wear amount calculation means includes a storage unit that holds information on the correction coefficient or temperature obtained in the past braking operation cycle, and information on the past braking operation cycle held in the storage unit, and the last And calculating the latest correction coefficient based on the braking operation cycle information of
The wear amount estimation apparatus according to claim 3.
前記車両の走行距離の情報を取得し、
前記制動装置の作動状態を反映して温度が変化する所定の部材の温度の情報を検出もしくは推定により取得し、
前記車両の走行距離の情報と、前記温度の情報とに基づいて前記摩擦材の摩耗量を算出する、
摩耗量推定方法。 Wear that estimates the amount of wear of the friction material in a vehicle equipped with a brake member that is fixed concentrically with the rotating member and a friction material that is pressed against the brake member during braking A quantity estimation method comprising:
Obtaining information on the mileage of the vehicle,
Information on the temperature of a predetermined member whose temperature changes reflecting the operating state of the braking device is obtained by detection or estimation,
Calculating the wear amount of the friction material based on the information on the travel distance of the vehicle and the information on the temperature;
Wear amount estimation method.
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