JP2018057065A - 電動アクチュエータ制御装置及び電動パーキングブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
θb/θa=ηr/ηa ……(1)
(1)式は、アプライ動作時とリリース動作時の夫々の推力とモータ電流(アプライ電流、リリース電流)の傾きの比をとっているので、上述したようにアプライ動作時とリリース動作時に変動しないと見做せる電動モータ23のトルク定数や、セルフロック機能部がない機構系の機械効率を無視して良いことを表している。
F1cosα=F2sinα+μ(F1sinα+F2cosα) ……(2)
ここで、「α」はねじ面の進み角、「μ」は摩擦係数である。
よって、出力F2は以下の(3)式から求められる。
F2=F1・{(cosα−μsinα)/(sinα+μcosα)} ……(3)
そして、図4に示すδ1とδ2の幾何学的な関係は以下の(4)式で表される。
δ2=δ1tanα ……(4)
更に、アプライ動作時の機械効率ηaは以下の(5)式で表される。
ηa=F2・δ2/F1・δ1 ……(5)
よって、(5)式に(3)式及び(4)式を代入し、tanαとμの積は十分小さく無視できるとすれば、機械効率ηaは以下の(6)式で表せる。
ηa=1/{1+(μ/tanα)} ……(6)
次に、リリース動作時のセルフロック機能部の機械効率について説明する。図5は、リリース動作時のねじ面に作用する力を模式的に示したものである。入力F1によって出力F2で押し戻されようとしている斜面を引き戻しているモデルである。
F1cosα+F2sinα=μ(F1cosα−F2sinα) ……(7)
ここで、「α」はねじ面の進み角、「μ」は摩擦係数である。
よって、出力F2は以下の(8)式から求められる。
F2=F1・{(cosα+μsinα)/(μcosα−sinα)} ……(8)
そして、アプライ動作時と同様に、(5)式に(8)式及び(4)式を代入すれば、リリース動作時の機械効率ηrは以下の(9)式で表せる。
ηr=1/{(μ/tanα)−1}=ηa/(1−2ηa) ……(9)
この(9)式のηr=ηa/(1−2ηa)は、リリース動作時の機械効率ηrがアプライ動作時の機械効率ηaで一意に決定されることを表している。したがって、(1)式に(9)式を代入すれば、以下の(10)式が得られることになる。
θb/θa=1/(1−2ηa) ……(10)
このように、アプライ動作時とリリース動作時の推力とモータ電流(アプライ電流、リリース電流)の傾きの比率θb/θaを計測することができれば、セルフロック機能部のアプライ動作時の機械効率ηaを推定することができる。ただし、図2の縦軸に相当する推力は、荷重センサを使用しないので、電動パーキングブレーキ装置では計測することができない。
θb/θa=(Ia−Iia)/(Ir−Iir) ……(11)
この(11)式は(10)式を考慮すると、モータ電流の計測値から、セルフロック機能部のアプライ動作時の機械効率ηaを直接推定することが可能であることを示している。
このため、アプライ動作からリリース動作までの経過時間が長期化した場合、ブレーキパッドをはじめとした各機構部品の応力緩和現象等によって、アプライ動作完了直後から推力が低下する恐れがある。この場合は、予め、経過時間に対応して応力緩和現象等による推力低下量をテーブル等で記憶しておき、アプライ動作完了からリリース動作開始までの経過時間から推力低下量を補償するように目標電流値Iasetを補正すれば良いものである。
例えば、内燃機関のバルブタイミングを制御する電動式のバルブタイミング制御装置等に使用することができる。また、実施形態では回転/直動変換機構を基に説明しているので、出力として推力という表現を用いているが、ウォームギヤのような斜面の原理を用いた減速機構にも適用可能であり、その場合は推力を出力トルクと読み替えれば良いものである。
Claims (10)
- 電動機と、不可逆性を有する動力伝達機構を介して前記電動機の回転による出力を非駆動部材に伝達する電動アクチュエータ装置に使用され、前記電動機を回転させるための電流値を制御する電動機制御機能部を備えた電動アクチュエータ制御装置において、
前記電動機制御機能部は、
前記動力伝達機構を正方向(出力を与える方向)に動作させた際の前記電動機に流れる正方向電流の電流値(Ia)と、前記動力伝達機構を逆方向(出力を解除する方向)に動作させた際の前記電動機に流れる逆方向電流の電流値(Ir)とを検出する電流検出機能部と、
前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)に基づいて、前記動力伝達機構を正方向に動作させる際の目標電流値を調整する目標電流値補正部と
を備えることを特徴とする電動アクチュエータ制御装置。 - 請求項1に記載の電動アクチュエータ制御装置において、
目標電流値補正部は、前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)から電流比率(Ir/Ia)を求め、前記電流比率(Ir/Ia)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)が大きいほど、前記目標電流値を大きくなるように調整することを特徴とする電動アクチュエータ制御装置。 - 電動機と、前記電動機の回転トルクを増幅する減速機構と、前記減速機構より出力される回転運動を直動運動に変換し、逆作動性のないセルフロック機能部を有する回転/直動変換機構と、前記回転/直動変換機構によって移動されるピストンと、前記ピストンによってディスクロータに押し付けられるブレーキバッドと、前記電動機の回転を制御する電動機制御機能部を備えた電動パーキングブレーキ装置において、
前記電動機制御機能部は、
前記回転/直動変換機構を正方向(推力を与える方向)に動作させた際の前記電動機に流れる正方向電流の電流値(Ia)と、これに引き続いて前記回転/直動変換機構を逆方向(推力を解除する方向)に動作させた際の前記電動機に流れる逆方向電流の電流値(Ir)とを検出する電流検出機能部と、
前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)に基づいて、前記回転/直動変換機構を正方向に動作させる際の目標電流値を調整する目標電流値補正部と
を備えることを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 請求項3に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記目標電流値補正部は、前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)から電流比率(Ir/Ia)を求め、前記電流比率(Ir/Ia)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)が大きいほど、前記目標電流値を大きくなるように調整することを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 電動機と、前記電動機の回転トルクを増幅する減速機構と、前記減速機構より出力される回転運動を直動運動に変換し、逆作動性のないセルフロック機能部を有する回転/直動変換機構と、前記回転/直動変換機構によって移動されるピストンと、前記ピストンによってディスクロータに押し付けられるブレーキバッドと、前記電動機の回転を制御する電動機制御機能部を備えた電動パーキングブレーキ装置において、
前記電動機制御機能部は、
前記回転/直動変換機構を正方向(推力を与える方向)に動作させて前記電動機に流れる正方向電流が所定の目標電流値に達した時の目標電流値(Iaset)と、前記目標電流値(Iaset)に達してモータ電流が遮断された後に前記回転/直動変換機構を逆方向(推力を解除する方向)に動作させた時の前記電動機に流れる逆方向電流の電流値(Irsrt)とを検出する電流検出機能部と、
前記正方向電流の目標電流値(Iaset)と前記逆方向電流の電流値(Irsrt)、或いは前記逆方向電流の電流値(Irsrt)に基づいて、次回の前記回転/直動変換機構を正方向に動作させる際の目標電流値を調整する目標電流値補正部と
を備えることを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 請求項5に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記目標電流値補正部は、前記正方向電流の目標電流値(Iaset)と前記逆方向電流の電流値(Irsrt)から電流比率(Irsrt/Iaset)を求め、前記電流比率(Irsrt/Iaset)、或いは前記逆方向電流の電流値(Irsrt)が大きいほど、次回の前記回転/直動変換機構を正方向に動作させる際の前記目標電流値を大きくなるように調整することを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 電動機と、前記電動機の回転トルクを増幅する減速機構と、前記減速機構より出力される回転運動を直動運動に変換し、逆作動性のないセルフロック機能部を有する回転/直動変換機構と、前記回転/直動変換機構によって移動されるピストンと、前記ピストンによってディスクロータに押し付けられるブレーキバッドと、前記電動機の回転を制御する電動機制御機能部を備えた電動パーキングブレーキ装置において、
前記電動機制御機能部は、
前記回転/直動変換機構を正方向(推力を与える方向)に動作させた際の前記電動機に流れる正方向電流の電流値(Ia)と、これに続いて前記回転/直動変換機構を逆方向(推力を解除する方向)に動作させた際の前記電動機に流れる逆方向電流の電流値(Ir)とを検出する診断モードと、
前記診断モードで計測された、前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)に基づいて、前記回転/直動変換機構を正方向に動作させる際の目標電流値を調整する補正動作モードと
を実行することを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 請求項7に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記補正動作モードは、前記正方向電流の電流値(Ia)と前記逆方向電流の電流値(Ir)から電流比率(Ir/Ia)を求め、前記電流比率(Ir/Ia)、或いは前記逆方向電流の電流値(Ir)が大きいほど、前記目標電流値を大きくなるように調整することを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記回転/直動変換機構は、前記減速機構によって回転され、外周面に螺旋状のねじ面を有する回転軸と、前記回転軸の前記ねじ面に螺合するねじ面を内部に備え前記ピストンと連結された直動部材より構成され、前記回転軸と前記直動部材の前記ねじ面の進み角は前記ねじ面の摩擦角より小さく形成されていることを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 - 請求項9に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記回転/直動変換機構は、滑りねじ機構であることを特徴とした電動パーキングブレーキ装置。
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