JP2017201179A - 振動検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキジャダーの検出精度を向上させる。【解決手段】振動検出装置１０は、車両に発生するブレーキジャダーを検出する。判定部１２４は、車両の各車輪に設けられた複数の重量センサ１４のいずれかが、車両の制動中に周期的に変動した場合、当該重量センサ１４が設けられた車輪でブレーキジャダーが発生していると判定する。判定部１２４は、制動中の重量センサ１４の検出値に所定のピーク周波数を有するバンドパスフィルタを用いてバンドパスフィルタ処理を行い、バンドパスフィルタ処理後の検出値が所定の閾値を超えている場合、ブレーキジャダーが発生していると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に発生するブレーキジャダーを検出する振動検出装置に関する。

従来、主に車両のディスクロータの厚みが不均一になることに起因するブレーキジャダーを検出する技術が知られている。
例えば、下記特許文献１には、電動キャリパ駆動装置を作動して制動力を得ることができる電動ブレーキにおいて、ブレーキトルクまたはキャリパ押し付け力変動周波数検出手段と、車輪速度変動を検出する速度変動周波数検出手段とを備え、前記ブレーキトルクまたはキャリパ押し付け力変動周波数検出手段からの出力が基準値以上であり、且つその変動周波数が速度変動周波数と比例しているときは、電動キャリパ駆動装置を振動モードと逆位相で作動することにより異常振動を防止する技術が開示されている。

特開２０００−２８３１９３号公報

上述した従来技術では、ブレーキトルクまたはブレーキキャリパの押し付け力の変動周波数を検出することにより、ブレーキジャダーの発生を検出している。また、この他ブレーキ作動液の液圧を検出する液圧センサや車速センサの検出値を用いてブレーキジャダーの発生を検出する技術なども知られている。
ここで、ブレーキパッドとディスクロータとの間で発生したブレーキジャダーは、サスペンションを介して車体に伝わる。よって、従来技術のようにブレーキ周辺の検出値を用いてブレーキジャダーを検出しても、実際に車体が振動しているとは限らず、振動検出の精度に改善の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ブレーキジャダーの検出精度を向上させることにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる振動検出装置は、車両に発生するブレーキジャダーを検出する振動検出装置であって、前記車両の各車輪に設けられた複数の重量センサと、前記車両の制動中にいずれかの前記重量センサの検出値が周期的に変動した場合、当該重量センサが設けられた車輪で前記ブレーキジャダーが発生していると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる振動検出装置は、前記判定部は、前記制動中の前記重量センサの検出値にバンドパスフィルタ処理を行い、前記バンドパスフィルタ処理後の前記検出値が所定の閾値を超えている場合、前記ブレーキジャダーが発生していると判定する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる振動検出装置は、前記車両の走行速度を取得する速度取得部をさらに備え、前記判定部は、前記走行速度に基づいて前記バンドパスフィルタのピーク周波数を変更する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる振動検出装置は、前記車両の走行速度を取得する速度取得部をさらに備え、前記判定部は、前記走行速度に基づいて前記閾値を変更する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる振動検出装置は、前記判定部で前記ブレーキジャダーが発生していると判定された場合、当該ブレーキジャダーの発生を報知する報知部をさらに備える、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、重量センサの検出値が周期的に変動した場合にブレーキジャダーが発生していると判定する。これにより、ブレーキパッドとディスクロータとの間で発生したブレーキジャダーが実際に車体に伝わり、搭乗者が知覚する可能性があるブレーキジャダーを検出することができ、ジャダー検出の有益性を向上させる上で有利である。すなわち、搭乗者が知覚しないジャダーを検出しても、搭乗者にとっては有効性が低く、かえって煩わしさや不安を与える可能性がある。搭乗者が知覚する可能性があるジャダーを検出することによって、搭乗者にとって有効な対応（例えばジャダーの報知やジャダーの抑制）を実施することができる。
請求項２の発明によれば、重量センサの検出値にバンドパスフィルタ処理を行ってブレーキジャダーを検出するので、ブレーキジャダーの振動成分を簡易な方法を検出する上で有利となる。
請求項３の発明によれば、車両の走行速度に合わせてバンドパスフィルタのピーク周波数を変更する。このため、走行速度の変化によるブレーキジャダーの周波数変化に合わせてバンドパスフィルタのピーク周波数を変更することができ、ブレーキジャダーの検出精度を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、車両の走行速度に合わせてブレーキジャダーの検出閾値を変更する。このため、搭乗者のブレーキジャダーへの感度に合った閾値を設定することができ、ジャダー検出の有益性を向上させる上で有利となる。
請求項５の発明によれば、ブレーキジャダーの発生を報知するので、搭乗者は振動の原因がブレーキジャダーであると把握することができ、ブレーキジャダーに対する適切な対応（例えばディスクロータのメンテナンスなど）を実施しやすくする上で有利となる。

実施の形態にかかる振動検出装置１０の構成を示すブロック図である。 重量センサ１４の検出値の一例を示すグラフである。 バンドパスフィルタ処理後の重量センサ１４の検出値を示すグラフである。 バンドパスフィルタの一例を示す説明図である。 閾値Ｘおよび重み付け係数の一例を示すマップである。 振動検出装置１０の処理手順を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる振動検出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる振動検出装置１０の構成を示すブロック図である。
振動検出装置１０は、ＥＣＵ１２、重量センサ１４、車輪速センサ１６、ブレーキスイッチ１８、報知部２０を含んで構成され、車両に発生するブレーキジャダーを検出する。
ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成され、車両の各部を制御する。ＥＣＵ１２は、例えば車両全体の制御を行うメインＥＣＵであってもよいし、車両のブレーキ機構を制御するブレーキＥＣＵであってもよい。

重量センサ１４は、車両の各車輪（右前輪、左前輪、右後輪、左後輪の計４輪）にそれぞれ設けられ、それぞれの車輪にかかる荷重を検出する。
より詳細には、重量センサ１４は、車両の各車輪のサスペンション機構を構成するサスペンション部材を車体に連結するサスペンションマウントに設けられている。各輪にかかる荷重、すなわち重量センサ１４の検出値は、車両の停車時や定速走行時には変動しないが、車両の制動時や路面が平坦でない時など、車体と車輪との位置関係が変化する際に変動する。
車輪速センサ１６は、車両の各車輪に設けられ、それぞれの車輪の回転速度を検出する。
ブレーキスイッチ１８は、運転者によりブレーキ操作（図示しないブレーキペダルの踏み込みなど）が行われたことを検知する。

報知部２０は、後述する判定部１２４でブレーキジャダーが発生していると判定された場合、当該ブレーキジャダーの発生をユーザに報知する。報知部２０からの報知を受けたユーザは、振動の原因がディスクロータの摩耗であると認識することができ、ディスクロータのメンテナンスを促すことができる。
報知部２０としては、例えばダッシュボード等に設けられたディスプレイや表示灯、音声を出力するスピーカなど、従来公知の様々な報知機器を用いることができる。

ＥＣＵ１２は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、速度算出部１２２および判定部１２４として機能する。
速度算出部１２２は、車輪速センサ１６で検出した各車輪の回転速度を用いて車両の走行速度を算出する。より詳細には、速度算出部１２２は、車輪速センサ１６で検出した各車輪の回転速度（単位時間当たりの回転数）と各車輪を構成するタイヤの円周とを掛け合せて、各車輪の単位時間当たりの移動量を算出し、さらに各車輪の単位時間当たりの移動量の平均値を算出して、車両の移動速度とする。
速度算出部１２２および車輪速センサ１６が、請求項における速度取得部に対応する。

判定部１２４は、車両の制動中にいずれかの重量センサ１４の検出値が所定周期で変動した場合、当該重量センサ１４が設けられた車輪でブレーキジャダーが発生していると判定する。
上述のように、重量センサ１４の検出値は車体と車輪との位置関係が変化する際に変動するが、ブレーキジャダーのような振動が生じた際も車体と車輪との位置関係が変化するため、重量センサ１４の検出値が変動する。ブレーキジャダーの原因は、ディスクロータの厚み変動であるため、ブレーキジャダーの振動は、車輪の回転に連動して周期的な振動となる。また、ブレーキジャダーは制動中（ブレーキ機構の作動中）に生じる。
よって、制動中の重量センサ１４の検出値の変動が周期的であるか否かによって、ブレーキジャダーと他の原因の荷重変動とを区別することができる。

本実施の形態では、判定部１２４は、ブレーキスイッチ１８がオンになった際、すなわち制動中の重量センサ１４の検出値にバンドパスフィルタ処理を行い、バンドパスフィルタ処理後の検出値が所定の閾値を超えている場合、ブレーキジャダーが発生していると判定する。
バンドパスフィルタは、ピーク周波数を中心とした所定帯域（バンド幅）の信号を抽出するフィルタである。

ここで、判定部１２４は、車両の走行速度に基づいてバンドパスフィルタのピーク周波数を変更する。具体的には、判定部１２４は、車両の走行速度が速いほどバンドパスフィルタのピーク周波数を高くする。これは、車両の走行速度が速いほど振動の周期が短くなるためである。
また、判定部１２４は、車両の走行速度に基づいてジャダー検出に用いる閾値を変更する。具体的には、判定部１２４は、車両の走行速度が速いほど閾値を高くする。これは、車両の走行速度が速くなると搭乗者が振動を感じにくくなるためであり、搭乗者が感じない程度のブレーキジャダーを報知しても報知の実効性が小さく、返って搭乗者に煩わしさを感じさせる可能性があるためである。

図２は、重量センサ１４の検出値の一例を示すグラフである。
図２の各グラフの縦軸は重量センサ１４の検出値、横軸は時間であり、重量センサ１４は車両の前輪に設けられているものとする。
図２Ｃはブレーキジャダーが発生していない場合の検出値であり、初期状態の重量センサ１４の検出値はαである。時刻Ｔ１に運転者がブレーキ操作を開始すると、各車輪のブレーキ機構が作動するが、慣性力により車両の荷重が車両前方へと移動する。よって、時刻Ｔ１以降重量センサ１４の検出値は増加し、一定値β（＞α）となる。

図２Ａおよび図２Ｂはブレーキジャダーが発生している場合の検出値であり、図２Ａは低速走行時（走行速度Ｖ１）、図２Ｂは高速走行時（走行速度Ｖ２（＞Ｖ１））を示す。
図２Ａおよび図２Ｂでも、初期状態の重量センサ１４の検出値は図２Ｃと同様αである。時刻Ｔ１に運転者がブレーキ操作を開始すると、各車輪のブレーキ機構が作動して車両の荷重が車両前方へと移動し、重量センサ１４の検出値が増加するが、図２Ｃのように一定値にはならず、ブレーキジャダーの振動によって周期的に変動する。
図２Ａと図２Ｂとを比較すると、より高速でディスクロータが回転している高速時（図２Ｂ）の変動周期ＴＢの方が、低速時（図２Ａ）の変動周期ＴＡよりも短く（ＴＢ＜ＴＡ）、変動周期の逆数である周波数が高くなっている。

このことから、判定部１２４は、重量センサ１４の処理に用いるバンドパスフィルタのピーク周波数を、車両の走行速度に基づいて変更する。具体的には、判定部１２４は、図４Ａに示すようなピーク周波数のマップＭ１を記憶している。
図４Ａの縦軸はピーク周波数、横軸は車両の走行速度を示し、車両の走行速度が速いほどバンドパスフィルタのピーク周波数が高くなるように設定される。例えば、速度Ｖ１におけるピーク周波数はωＡ、速度Ｖ２（＞Ｖ１）におけるピーク周波数はωＢ（＞ωＡ）となる。
ピーク周波数のマップＭ２は、例えば予め車両の走行速度とブレーキジャダーの周波数との関係をシミュレーションして作成し、判定部１２４に記憶させておく。
各ピーク周波数ωＡ，ωＢに対応するバンドパスフィルタの波形は、例えば図４Ｂの波形Ａ、波形Ｂようになる。

図３は、バンドパスフィルタ処理後の重量センサ１４の検出値を示すグラフであり、図３Ａは低速走行時（図２Ａに対応）、図３Ｂは高速走行時（図２Ｂに対応）を示す。
バンドパスフィルタ処理後の波形は、ピーク周波数に近い成分ほど増幅されるとともに、ピーク周波数から遠いノイズ成分が軽減されてブレーキジャダーの振動波形が把握しやすくなっている。
判定部１２４は、このフィルタ処理後の波形の値が閾値Ｘ（図３ＡではＸ１、図３ＢではＸ２）を超えている場合に、判定部１２４はブレーキジャダーが発生していると判定する。
判定部１２４は、この閾値Ｘについても車両の走行速度に基づいて変更する。
具体的には、判定部１２４は、図５Ａに示すような閾値ＸのマップＭ２を記憶している。図５の縦軸は閾値Ｘ、横軸は車両の走行速度を示し、車両の走行速度が速いほど閾値Ｘが大きくなるように設定される。例えば、速度Ｖ１における閾値はＸ１、速度Ｖ２（＞Ｖ１）における閾値はＸ２（＞Ｘ２）となる。
なお、閾値のマップＭ２は、例えば予め車両の走行速度と搭乗者がブレーキジャダーを知覚する閾値（すなわち振動の強さ）との関係をシミュレーションして作成し、判定部１２４に記憶させておく。
例えば、閾値Ｘ１が適用される低速走行時（図３Ａ）にはブレーキジャダーが発生していると判定され、閾値Ｘ２が適用される高速走行時（図３Ｂ）にはブレーキジャダーが発生していないと判定される。

なお、走行速度に応じて閾値Ｘを変更するのではなく、バンドパスフィルタ処理後の重量センサ１４の検出値に対して、走行速度に応じた重み付け係数を掛け合せて、その値が全走行速度で共通の閾値Ｘ０を超えているか否かを判断してもよい。
この係数は、例えば図５Ｂに示す重み付け係数マップＭ３のように、例えば走行速度が０から所定速度未満の時に１とし、所定速度以上では走行速度が速くなるにしたがって小さくなる１未満の係数とする。
例えば、図５Ｂの例では速度Ｖ１における重み付け係数は１、速度Ｖ１における重み付け係数はＹである。この場合、低速走行時（図３Ａ）の係数は１であるため、波形は変化しない。一方、高速走行時（図３Ｂ）の係数は１未満の係数Ｙであるため、図３Ｃに示すように波形の値が小さくなる。図３Ｃの場合には、波形の値は閾値Ｘ０よりも小さいため、ブレーキジャダーが発生していないと判定される。
このように、車両の走行速度に応じてバンドパスフィルタのピーク周波数や閾値を変更することにより、搭乗者の感覚に即したブレーキジャダーの検出を行うことができる。

図６は、振動検出装置１０の処理手順を示すフローチャートである。
振動検出装置１０は、車両の起動中は以下の処理をくり返し行っている。
ブレーキスイッチ１８がオンとなり、制動が開始されたことが検知されると（ステップＳ７００：Ｙｅｓ）、速度算出部１２２は、各車輪速センサ１６の検出値から車両の走行速度を算出する（ステップＳ７０２）。判定部１２４は、ステップＳ７０２で算出された走行速度に基づいて、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）のピーク周波数および閾値を決定する（ステップＳ７０４）。

つぎに、判定部１２４は、各重量センサ１４の検出値にバンドパスフィルタ処理を行う（ステップＳ７０６）。バンドパスフィルタ処理の対象となる検出値は、最新の検出値から遡って所定時間分の検出値とする。
バンドパスフィルタ処理後の検出値が閾値を超えている場合（ステップＳ７０８：Ｙｅｓ）、判定部１２４は、ブレーキジャダーが発生していると判定し（ステップＳ７１０）、報知部２０を介してブレーキジャダーの発生を報知する（ステップＳ７１２）。
また、バンドパスフィルタ処理後の検出値が閾値を超えていない場合は（ステップＳ７０８：Ｎｏ）、ブレーキジャダーが発生していないものとしてステップＳ７１４に移行する。
車両の制動中は（ステップＳ７１４：Ｎｏ）、ステップＳ７０２に戻り、所定のサンプリング間隔ごとに以降の処理をくり返す。
ブレーキスイッチ１８がオフとなり、車両の制動が終了したことが検知されると（ステップＳ７１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ７００に戻り、以降の処理をくり返す。

以上説明したように、実施の形態にかかる振動検出装置１０は、重量センサ１４の検出値が周期的に変動した場合にブレーキジャダーが発生していると判定する。これにより、ブレーキパッドとディスクロータとの間で発生したブレーキジャダーが実際に車体に伝わり、搭乗者が知覚する可能性があるブレーキジャダーを検出することができ、ジャダー検出の有益性を向上させる上で有利である。すなわち、搭乗者が知覚しないジャダーを検出しても、搭乗者にとっては有効性が低く、かえって煩わしさや不安を与える可能性がある。搭乗者が知覚する可能性があるジャダーを検出することによって、搭乗者にとって有効な対応（例えばジャダーの報知やジャダーの抑制）を実施することができる。
また、振動検出装置１０は、重量センサ１４の検出値にバンドパスフィルタ処理を行ってブレーキジャダーを検出するので、ブレーキジャダーの振動成分を簡易な方法を検出する上で有利となる。
また、振動検出装置１０は、車両の走行速度に合わせてバンドパスフィルタのピーク周波数を変更する。このため、走行速度の変化によるブレーキジャダーの周波数変化に合わせてバンドパスフィルタのピーク周波数を変更することができ、ブレーキジャダーの検出精度を向上させる上で有利となる。
また、振動検出装置１０は、車両の走行速度に合わせてブレーキジャダーの検出閾値を変更する。このため、搭乗者のブレーキジャダーへの感度に合った閾値を設定することができ、ジャダー検出の有益性を向上させる上で有利となる。
また、振動検出装置１０は、ブレーキジャダーの発生を報知するので、搭乗者は振動の原因がブレーキジャダーであると把握することができ、ブレーキジャダーに対する適切な対応（例えばディスクロータのメンテナンスなど）を実施しやすくする上で有利となる。

１０……振動検出装置、１２……ＥＣＵ、１２２……速度算出部、１２４……判定部、１４……重量センサ、１６……車輪速センサ、１８……ブレーキスイッチ、２０……報知部。

Claims (5)

1. 車両に発生するブレーキジャダーを検出する振動検出装置であって、
   前記車両の各車輪に設けられた複数の重量センサと、
   前記車両の制動中にいずれかの前記重量センサの検出値が周期的に変動した場合、当該重量センサが設けられた車輪で前記ブレーキジャダーが発生していると判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする振動検出装置。
2. 前記判定部は、前記制動中の前記重量センサの検出値にバンドパスフィルタ処理を行い、前記バンドパスフィルタ処理後の前記検出値が所定の閾値を超えている場合、前記ブレーキジャダーが発生していると判定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
3. 前記車両の走行速度を取得する速度取得部をさらに備え、
   前記判定部は、前記走行速度に基づいて前記バンドパスフィルタのピーク周波数を変更する、
   ことを特徴とする請求項２記載の振動検出装置。
4. 前記車両の走行速度を取得する速度取得部をさらに備え、
   前記判定部は、前記走行速度に基づいて前記閾値を変更する、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の振動検出装置。
5. 前記判定部で前記ブレーキジャダーが発生していると判定された場合、当該ブレーキジャダーの発生を報知する報知部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の振動検出装置。

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