JP2019536951A

JP2019536951A - ブレーキパッド摩耗センサ

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Publication number: JP2019536951A
Application number: JP2019520522A
Authority: JP
Inventors: リン，シン・ピン; ヨズヴィック，デイヴィッド，レオナルド
Original assignee: ティーアールダブリュー・オートモーティブ・ユーエス・エルエルシー
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-12-19
Also published as: US20180106320A1; EP3526484A1; KR20190075966A; CN109906322A; WO2018075349A1; US10337576B2

Abstract

車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するブレーキパッド摩耗測定システムは、第一の磁界を生成するように励磁可能である第一のコイルと、該第一のコイルに関連する第一のターゲットとを含む。該第一のコイルと該第一のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成されている。該相対移動は、該第一のターゲットを該第一の磁界内で移動させて、該第一のコイルのインダクタンスに影響を及ぼさせる。また、該ブレーキパッド摩耗測定システムは、第二の磁界を生成するように励磁可能である第二のコイルと、該第二のコイルに関連する第二のターゲットも含む。該第二のコイルと該第二のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成されている。該相対運動は、該第二のターゲットを該第二の磁界内で移動させて、該第二のコイルのインダクタンスに影響を及ぼさせる。該第一のコイルと該第一のターゲットは、該第一のコイルの該インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて増加するように構成されている。該第二のコイルと該第二のターゲットは、該第二のコイルの該インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて減少するように構成されている。

Description

本発明は、一般的には、ブレーキパッド摩耗感知システムおよび装置に関する。より具体的には、本発明は、ディスクブレーキシステムの内側ブレーキパッドおよび外側ブレーキパッドの両方における摩耗を測定するブレーキパッド摩耗センサに関する。

自動車のブレーキパッドを交換する必要がある場合には、感知してドライバーに知らせることが好ましい。公知の電子ブレーキ摩耗センサは、該内側ブレーキパッドにクリップで留められている抵抗回路センサを有している。該パッドがロータによって摩耗するにつれて該センサも摩耗し、その抵抗を変化させる。ピグテールハーネスが該センサに接続され、該センサは、車両内の感知モジュールに配線されている。

公知のアプローチに関しては、いくつかの問題がある。多数のワイヤーハーネスおよび追加的な感知モジュールは、この公知のアプローチを費用のかかる解決策にしている。車両サスペンションおよびホイール／ステアリングナックルエリアを介した該ハーネスのルーティングは、非常に難しく、および砂利による損傷を起こしやすい。さらに、該摩耗センサは、該パッドが交換される度に交換しなければならず、そのことは費用がかかる可能性がある。

ブレーキパッド摩耗を検出するために電子センサを採用している間は、該ブレーキパッドおよびブレーキキャリパーエリアが、多くの電子センサが耐えることのできない３００度を超える温度に達する可能性があることを考慮することが重要である。

コストおよび実施の観点から、どのようなワイヤーハーネスも使用しないこと、および該パッド摩耗の情報をドライバーディスプレイへ送るコストを低減するためには、該車両上に既に現存する製品を利用しようとすることが望ましい。また、該ブレーキパッド摩耗センサおよび該ブレーキパッドが交換される場合に、必ずしも該ブレーキパッド摩耗センサを該ブレーキパッドとともに交換する必要がないことが好ましい。また、該ブレーキパッド摩耗センサは、診断（例えば、鼓動）能力を備えていることが望ましく、該センサは、制動時に見られる過剰な温度に耐えることができなければならない。

一つの態様によれば、車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するブレーキパッド摩耗測定システムは、第一の磁界を生成するように励磁可能である第一のコイルと、該第一のコイルに関連する第一のターゲットとを含む。該第一のコイルと該第一のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成される。該相対運動は、該第一のターゲットを該第一の磁界内で移動させて、該第一のコイルのインダクタンスに影響を及ぼさせる。また、該ブレーキパッド摩耗測定システムは、第二の磁界を生成するように励磁可能である第二のコイルと、該第二のコイルに関連する第二のターゲットも含む。該第二のコイルと該第二のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成される。該相対運動は、該第二のターゲットを、該第二の磁界内で移動させて、該第二のコイルのインダクタンスに影響を及ぼさせる。該第一のコイルと該第一のターゲットは、該第一のコイルの該インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて増加するように構成される。該第二のコイルと該第二のターゲットは、該第二のコイルの該インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて減少するように構成される。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該ブレーキパッド摩耗測定システムは、該第一および第二のコイルを励磁して該磁界を生成し、且つ該第一および第二のコイルの該インダクタンスを測定するように構成された制御部も含むことができる。該制御部は、該磁界内での該第一および第二のターゲットの移動きによって引き起こされた該第一および第二のコイルにおけるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を示す信号を提供するように構成することができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該制御部は、該第一のコイルの該インダクタンスと、該第二のコイルの該インダクタンスとの間の差を計算するように構成することができる。また、該制御部は、計算された差に応答して、該ブレーキパッド摩耗を決定するように構成することもできる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該差は、該第一および第二のコイルの測定されたインダクタンス間の差とすることができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該差は、該第一および第二のコイルの測定されたインダクタンスの比とすることができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該第一のターゲットは、第一のターゲット面に沿って延び、および該第一のコイルの第一の巻線面と平行に向けられている面を有することができる。該第二のターゲットは、第二のターゲット面に沿って延び、および該第二のコイルの第二の巻線面と平行に向けられている面を有することができる。該第一のコイルに対する該第一のターゲットの移動は、該第一のターゲット面および該第一のコイル巻線面の両方に平行に延びている軸に沿わせることができる。該第二のコイルに対する該第二のターゲットの移動は、該第二のターゲット面および該第二のコイル巻線面の両方に平行に延びている軸に沿わせることができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該第一および第二のターゲット面は、同一平面上とすることができ、また、該第一および第二のコイル面は、同一平面上とすることができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該第一および第二のターゲットは、該第一のコイルに重なっている該第一のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて増加し、および該第二のコイルに重なっている該第二のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて減少するように構成することができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該第一および第二のターゲットは、先細形状を有することができる。

別の態様によれば、車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するブレーキパッド摩耗測定システムは、第一の磁界を生成するように励磁可能である第一のコイルと、第二の磁界を生成するように励磁可能である第二のコイルと、該第一および第二のコイルを励磁し且つ該第一および第二のコイルのインダクタンスを測定するように構成された制御部を支持するハウジングとを備えるセンサを含むことができる。第一のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して、前記第一の磁界内で移動し且つ該第一のコイルの該インダクタンスに影響を及ぼすように構成することができる。第二のターゲットは、該ディスクブレーキシステムの作動に応答して、前記第二の磁界内で移動し且つ該第二のコイルの該インダクタンスに影響を及ぼすように構成することができる。該システムは、ブレーキパッド摩耗に応じた該第一のターゲットの移動により、ブレーキパッド摩耗の増加につれて、該第一のコイルの該インダクタンスが増加するように、且つブレーキパッド摩耗に応じた該第二のターゲットの移動によりが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて、該第二のコイルの該インダクタンスが減少するように構成することができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該制御部は、該磁界内での該第一および第二のターゲットの移動によって引き起こされる該第一および第二のコイルにおけるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を示す信号を該センサから供給するように構成することができる。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該制御部は、該第一のコイルの該インダクタンスと、該第二のコイルの該インダクタンスとの間の差を計算するように構成することができ、該制御部はさらに、計算された差に応じて該ブレーキパッド摩耗を決定するように構成されている。

単独の別の態様、または、任意の他の態様と組合せた別の態様によれば、該第一および第二のコイルは、センサハウジング内で同一平面上に配置することができ、また、該第一および第二のターゲットは、同一平面上に且つ該第一および第二のコイルの面に平行に配置することができる。

本発明の上記のおよび他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下の説明を読めば、本発明に関連する当業者には明白になるであろう。
車両サスペンションの部品に取り付けられたディスクブレーキ部品を示す実施例の車両構成の概略図である。実施例のディスクブレーキ構成に対して実施されたブレーキ摩耗センサシステムを示す概略図であり、該ディスクブレーキは、非制動状態で図示されている。図２の該ブレーキ摩耗センサシステムを示す概略図であり、該ディスクブレーキは、ブレーキパッドが摩耗の第一のレベルにある第一の制動状態で図示されている。図２の該ブレーキ摩耗センサシステムを示す概略図であり、該ディスクブレーキは、ブレーキパッドが摩耗の第二のレベルにある第二の制動状態で図示されている。該ブレーキ摩耗センサシステムの一つの構成を示す概略図である。該ブレーキ摩耗センサシステムの一つの構成を示す概略図である。該ブレーキ摩耗センサシステムの別の構成を示す概略図である。該ブレーキ摩耗センサシステムの別の構成を示す概略図である。該ブレーキ摩耗センサシステムの機能を示すグラフである。該ブレーキ摩耗センサシステムの別の構成を示す概略図である。該ブレーキ摩耗センサシステムの別の構成を示す概略図である。

図１を参照すると、実施例の車両サスペンションシステム１０は、車両１６に接続されている、枢動運動のための上方制御アーム１２および下方制御アーム１４を含む。ステアリングナックル２０は、該ナックルと制御アームとの間の相対運動を可能にするボールジョイントまたは類似物により、該制御アーム１２、１４の自由端に接続されている。該ステアリングナックル２０は、車軸線２６周りの回転（矢印Ａを参照）用のホイールハブ２４を支持するスピンドル２２を含む。車輪またはリム３０とタイヤ３２は、公知の手段、例えば、ラグおよびラグナットによって該ホイールハブ２４に取付けることができる。該ホイールハブ２４は、該軸線２６周りの該ハブ、リム３０およびタイヤ３２の回転を容易にするベアリング３４を含む。該ステアリングナックル２０は、該車両１６を公知の方法で操向するために、それ自体がステアリング軸線３６周りに回転可能である（矢印Ｂを参照）。

ダンパー４０、例えば、ショックアブソーバーまたはストラットは、該下方制御アーム１４に接続されたピストンロッド４２と、該車両１６の構造部、例えば、車両フレームに取り付けられたブラケットによって支持されているシリンダ４４とを有している。該ダンパー４０は、該車両１６に対する該制御アーム１４、１６および該ステアリングナックル２０の相対運動を抑制する。したがって、該ダンパー４０は、該サスペンションシステム１０、該車輪３０および該タイヤ３２の上下運動（矢印Ｃを参照）を生じさせる、道路３８と該タイヤ３２の衝突、例えば、凸凹、窪みまたは路上のデブリとの衝突を弱めて吸収するのを補助することができる。

該車両１６は、該ハブ、車輪３０およびタイヤ３２と共に回転するために該ハブ２４に固定されたブレーキディスク５２を含むディスクブレーキシステム５０を含む。また、該ディスクブレーキシステム５０は、ブラケット５６によって該ステアリングナックル２０に固定されているブレーキキャリパー５４も含む。したがって、該ディスク５２と該キャリパー５４は、ステアリング運動（矢印Ｂ）およびサスペンションの運動（矢印Ｃ）を介した該ステアリングナックル２０と合わせて動く。該ディスク５２は、該キャリパー５４に対して回転し（矢印Ａ）、および該キャリパーを貫通する外側径方向部分を有している。

図１に示す該サスペンションシステム１０の構成は、ほんの一例であり、本発明の範囲を限定することを意図していない。本願明細書に開示されている該ブレーキパッド摩耗センサシステムは、ディスクブレーキを実施する如何なる車両サスペンション構成との利用のために構成することができる。例えば、図示されているサスペンションシステム１０は、独立したフロントサスペンション、具体的には、上方および下方制御アーム／Ａアーム（場合により、ダブルウィッシュボーンと呼ばれる）サスペンションであるが、他の独立サスペンションを用いることもできる。該ブレーキパッド摩耗感知システムをそれを用いて実施することができる独立サスペンションの実例は、限定するものではないが、スイングアクスル式サスペンション、スライディングピラー式サスペンション、マクファーソンストラット式サスペンション、チャップマンストラット式サスペンション、マルチリンク式サスペンション、セミトレーリングアーム式サスペンション、スイングアーム式サスペンションおよびリーフスプリング式サスペンションを含む。また、該ブレーキパッド摩耗感知システムは、限定するものではないが、サッチェル（Ｓａｔｃｈｅｌｌ）リンク式サスペンション、パナールロッドサスペンション、ワッツリンクサスペンション、ＷＯＢリンクサスペンション、マンフォード（Ｍｕｍｆｏｒｄ）リンクサスペンションおよびリーフスプリング式サスペンションを含む懸架式サスペンションシステムを用いて実装することができる。さらに、該ブレーキパッド摩耗感知システムは、前輪ディスクブレーキまたは後輪ディスクブレーキに対して実装することができる。

図２〜図４を参照すると、該ディスクブレーキシステム５０が、概略的かつより詳細に図示されている。該ブレーキシステム５０は、該車両１６への該キャリパー５４の接続が、該ブレーキディスク５２に対する該キャリパーの軸方向運動（「フロート」）を可能にしているシングルピストンフローティングキャリパーシステムである。このフローティングキャリパー構成において、該キャリパー５４は、ブレーキ軸線６０に平行に、該ディスク５２に向かって、および該ディスクから離れて軸方向に動けるようになっている（矢印Ｄを参照）。

該ブレーキシステム５０は、内側ブレーキパッド７２を支持している内側ブレーキパッドホルダ７０と、外側ブレーキパッド７６を支持している外側ブレーキパッドホルダ７４とを含む。該内側ブレーキパッドホルダ７０は、ピストン８０上に支持されている。該外側ブレーキパッドホルダ７４は、フローティングキャリパー５４上に支持されている。該ピストン８０は、該フローティングキャリパー５４上に支持されているか、または、該フローティングキャリパー内に形成されているシリンダ８２内に設けられている。ブレーキ液８４は、該ブレーキシステム５０を作動させるために、ドライバーがブレーキペダル（図示せず）を作用させるのに応答して該シリンダ８２内へ圧送される。

該ブレーキシステム５０は、付勢部材（図示せず）、例えば、ばねによって付与される付勢によって、図２の非作動状態に維持されている。該ブレーキペダルが作用されると、該ブレーキ液８４が該シリンダ８２を充たして、図２〜図４に見られるように、流体圧力を該ピストン８０に付与して該ピストンを左側へ圧迫する。このことは、該内側ブレーキパッドホルダ７０およびパッド７２を、該ブレーキディスク５２に向かって該ブレーキ軸線６０に沿って移動させる。該ディスク５２に係合する該内側ブレーキパッド７２は、該ピストン８０およびシリンダ８２のその支持により該フローティングキャリパー５４に作用する反力を生成する。該ピストン８０は、該内側ブレーキパッド７２と該ディスクとの係合による、該ディスク５２に向かう動きが阻止されるため、該シリンダ８２内のブレーキ液圧は、図２〜図４に見られるように、該フローティングキャリパー５４を右側へ圧迫して移動させる。該右側へ移動する該フローティングキャリパー５４は、該外側ブレーキパッドホルダ７４およびパッド７６を、該ブレーキディスク５２に向かって該ブレーキ軸線６０に沿って移動させる。該内側パッド７６は、最終的に該ディスク５２に係合し、この時点で、該ディスクは、該内側ブレーキパッドと該外側ブレーキパッドとの間で締め付けられている。

該ブレーキパッド７２、７６がすり減るにつれて、これらのブレーキパッドは薄くなる。このことは、未使用の厚くてすり減っていない図３の該ブレーキパッド７２、７６を、古くて薄く、すり減っている図４の該ブレーキパッドと比較することによって説明される。図３と図４を比較して分かるように、該ブレーキシステム５０の該フローティングキャリパー構成のため、該ピストン８０および該キャリパー５４はともに、図４の摩耗したパッドを作用させた場合に、該未使用のパッドを作用させたときに該ピストンおよび該キャリパーが移動する距離よりも多くの距離を移動する。

ブレーキパッド摩耗感知システム１００は、該システムのどの部分も破壊することなく、該ブレーキパッド７２、７６における摩耗の量を測定する。この方法では、ルーチン保守中およびブレーキパッドの交換中の交換を要する該摩耗感知システム１００の部分はない。該摩耗感知システム１００は、このことを、ブレーキ部品がブレーキ作用中に移動する距離を直接測定することによって実現する。該ブレーキパッドが新しい場合、移動距離は短い。該パッドが摩耗するにつれて、該移動距離は増加する。この移動距離を測定および監視することにより、該摩耗感知システム１００は、ブレーキパッド摩耗の程度と、該パッドがすり減っていると見なせる時点の両方を判断することができる。

上記移動距離は、さまざまな該ブレーキシステム５０の部品を介して測定することができる。例えば、該移動距離は、該パッド７２、７６自体、該パッドホルダ７０、７４、該フローティングキャリパー５４または該ピストン８０を介して測定することができる。該移動距離は、動く部品自体の間で、または、動く部品と静止している部品との間で測定することができる。該静止している部品は、該ブレーキシステム５０の部品、または、該車両１６の部品、例えば、該サスペンションシステム１０とすることができる。該ブレーキパッド７２、７６が新しいか、またはすり減っていない場合、該移動距離は、比較的小さい。該ブレーキパッド７２、７６が摩耗するにつれて、該移動距離は増加する。該移動距離の増加は、該ブレーキパッドに関する摩耗を示す。

図５Ａ、図５Ｂを参照すると、該ブレーキパッド摩耗センサシステム１００は、誘導センサ１０２およびターゲット１０４を含む。該センサ１０２は、第一の部品１２０上に取付けられている。該ターゲット１０４は、第二の部品１２２上に取付けられている。これまでの段落で説明したように、第一および第二の部品１２０、１２２は、さまざまなアイデンティティ、例えば、ブレーキシステム５０の部品、車両１６の部品およびサスペンションシステム１０の部品を有することができる。該センサ１０２およびターゲット１０４は、少なくとも一つの部品、すなわち、該センサ１０２および／または該ターゲット１０４がブレーキ作用に応答して動く限り、ブレーキ作用に応答して動くように（図５Ａ、図５Ｂの矢印を参照）、または、ブレーキ作用中に静止したままであるように取付けることができる。

誘導センサ
泥や腐食に影響されないことにより、および物理的接触を要しないことにより、該誘導センサ１０２は、該ブレーキパッド摩耗感知システム１００への実装に対して理想的である。誘導近接感知は、該ブレーキパッド７２、７６に「交換時期」の指標を与える二元的な指標として、すなわち、「イエス／ノー」構成で実施することができる。また、誘導近接感知は、例えば、該ブレーキパッド７２、７６の「パーセント摩耗」の指標ならびに「交換時期」の指標を生成することができる可変出力構成を有する摩耗インジケータとして実施することができる。

図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、該センサ１０２は、誘導コイル１１０と、該コイルを励磁し、および該ターゲット１０４を検出するためのＬＣ回路１１２とを含む。該ＬＣ回路１１２は、インダクタ‐キャパシタ（ＬＣ）タンク回路と、該ＬＣタンク回路をポンピングする発振器とを含む。該ＬＣタンク回路の該インダクタは、該発振器が該ＬＣタンク回路をポンピングしたときに磁界１１４を生成する該コイル１１０である。該ターゲット１０４が該センサ１０２から離れている場合（図５Ａを参照）、アクチュエータは、該センサ１０２によって生成された該磁界１１４にほとんどまたは全く影響を与えない。該ターゲット１０４が該コイルの近傍に持って来られると（図５Ｂを参照）、渦電流が該アクチュエータの導電性金属内に生成される。該渦電流の大きさは、該ターゲット１０４の距離、材料およびサイズに応じて変化する。該渦電流は、該ＬＣタンク回路の発振振幅を低減するという効果を有し、および該Ｌインダクタの有効インダクタンスを低減する逆磁界を生成する。

インダクタンス値Ｌは、ＬＣタンク共振周波数を決める。該センサ１０２は、ＬＣタンク回路における発振振幅の変化、または、ＬＣタンク共振周波数の変化のいずれかを測定するように構成することができる。該ＬＣ回路１１２は、該ターゲット１０４を検出するために、この変化を測定するように構成されている。該センサ１０２が該ターゲット１０４を検出する方法は、該ＬＣ回路１１２の構成に依存する。一つの構成において、該ＬＣ回路１１２は、該アクチュエータの存在を検出するように構成することができ、すなわち、該ターゲット１０４が、該センサに対して特定の所定位置に達したときに切り替えられるイエス／ノースイッチとすることができる。別の構成では、該ＬＣ回路１１２は、該ターゲット１０４までの実際の距離を測定するように構成することができる。

図５Ａおよび図５Ｂの実施例の構成の該ブレーキパッド摩耗センサシステム１００は、摩耗パッド検出器（存在検出器）またはパッド摩耗検出器（距離検出器）として構成することができる。摩耗パッド検出器構成では、該システム１００は、該ブレーキパッドが所定量の摩耗に達した場合のみを検出するように、および該パッドが摩耗して修理が必要であるという指示を与えるように構成されている。パッド摩耗検出器構成では、該システム１００は、該パッドに関する該摩耗の量（例えば、％摩耗）を検出するように、および当該量、例えば、該パッドに関する摩耗の量または該パッドに残されている有用寿命に関する指標を与えるように構成されている。該システム１００は、該パッドが摩耗した際に、定期的な警告、例えば、「残り５０％」、「残り２５％」、「残り１０％」および「修理が必要」等を与えるように構成することができる。

動作時に、該ターゲット１０４の位置が、該センサ１０２の位置に対して変化した場合、すなわち、図５Ａに示す該位置から図５Ｂに示す該位置へ変化した場合、このことは、該磁界１１４を変化させ、および該ＬＣ回路１１２に応答させ、該センサ１０２は、出力をセンサ制御部１０６へ供給し、該制御部は、ブレーキパッド摩耗を測定するための、および該ブレーキパッドが交換を必要とするか否かを判断するための関連する計算を実行する。該センサ１０２およびターゲット１０４の配置により、該摩耗感知システム１００は、増加した該センサと該ターゲットとの間の距離に応じて増加した摩耗を検出するように、または、減少した該センサと該ターゲットとの間の距離に応じて増加した摩耗を検出するように構成することができることに留意すべきである。該センサ制御部１０６は、それらの計算の結果を主制御部１０８、例えば、車両ボディコントロールモジュール（ＢＣＭ）に供給することができ、該モジュールは、必要な場合に、該車両のオペレータに警告を出すことができる。

一つの特定の構成において、該制御部１０６は、車両アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）制御部内に、または該制御部とともに実装することができる。このことは、タイヤ回転センサを採用している該ＡＢＳシステムが既に、該ブレーキパッド摩耗感知システム１００を利用することができる領域までケーブル／配線が通されていることを必要としているため、便利である可能性がある。また、該制御部１０６を該ＡＢＳ制御部内にまたは該制御部とともに実装することは、該制御部が主制御部１０８とやりとりしているため、便利である。このようにして、該システム１００によって感知された該ブレーキパッド摩耗の指標は、該センサ制御部１０６を介して該主制御部１０８へ送ることができ、該主制御部は、例えば、計器パネル／ゲージクラスタを介して該車両のオペレータに、関連する警告／指標を提供することができる。

別の構成では、該センサ１０２は、パッド摩耗データを無線で該制御部１０６へ送ることができ、その場合、該制御部は、該データおよび／または該データを使用して実行した計算を該主制御部１０８へ伝達することができる。この構成では、例えば、該センサ制御部１０６は、タイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）センサからの信号を無線で受信するように、および該主制御部１０８とやりとりするように既に装備されているＴＰＭＳ内に、または該ＴＰＭＳとともに実装することができる。

さらなる構成では、該センサ制御部１０６は、該センサ１０２自体の中に一体化することができ、また、該センサは、パッド摩耗データおよび／または計算結果を該車両の主制御部１０８へ有線または無線のいずれかで直接送信することができる。

該センサ１０２およびターゲット１０４を取付けることができる該第一および第二の部品１２０、１２２は、さまざまなアイデンティティを有することができる。図１〜図４を参照すると、該第一の部品１２０は、フローティングキャリパー５４とすることができ、そのことは、該センサ１０２を、該ブレーキの作用に応答して移動できるようにするであろう。別法として、該第一の部品１２０は、固定された部品、例えば、該取付ブラケット５６、または、該サスペンションシステム１０の部品とすることができる。該第二の部品１２２は、可動性のブレーキシステム部品、例えば、該キャリパー５４、該ピストン８０、該パッドホルダ７０、７４の一方、または、該パッド７２、７６の一方とすることができる。

該誘導検出コイルからの該ターゲットの距離（Ｄ_Ｓ）の有効測定は、コイルのサイズ／直径に関連しているため、該コイル１１０が大きければ大きいほど、該測定は良好であるという結果になる。該ブレーキシステム５０の該領域内の限定された空間により、および当該領域内に多くの金属製部品があるという事のため、大きなサイズ／直径のコイルは実行不可能である。さらに、ブレーキパッドの厚さは、その耐用年数にわたった変化が比較的小さい可能性がある（例えば、約１０〜１５ｍｍ）。この該センサ１０２用の限定された空間及び比較的小さな距離Ｄ_Ｓに加えて、例えば車両、ブレーキおよびサスペンション部品などの周囲の構造部に関連する若干の累積公差もあるため、該センサ１０２と該ターゲット１０４との間の軸方向距離の小さな変化を感知することは困難かもしれない。

図５Ａおよび図５Ｂの該センサシステム１００の該実施例の構成に示されているように、該ブレーキパッドの厚さは、該センサ１０２およびコイル１１０に対する該ターゲット１０４の横方向位置に変換することができる。該コイル１１０の面と、該ターゲット１０４の面との間の該軸方向距離を測定する代わりに、該コイル面とターゲット面との間隔が一定に維持され、および該ターゲットは、該コイルの上を横方向に移動するように構成される。該ターゲット１０４が該コイル１１０に対して移動するにつれて、該磁界１１４の近傍の該ターゲットの表面積が変化する。該コイル１１０の上の該ターゲット１０４の動きから生じるコイルインダクタンスの低下は、例えば、該ＬＣ回路の並列抵抗における共振周波数の増加、または、減少した信号振幅として測定することができ、また、該コイルに対する該ターゲットの位置を示すのに用いることができ、この位置は、関連するブレーキパッドの厚さの変化（および摩耗）に関連付けることができる。

図６Ａ、図６Ｂを参照すると、該センサシステム１００の一つの特定の構成において、該センサ１０２は、各々が、それ自体の専用のターゲット１０４を有している二つのコイル１１０を含むことができる。該ターゲット１０４の各々は、不規則な概して三角形状を有することができ、およびブレーキ作動に応答して、その対応するセンサコイル１１０の上を（矢印Ｅで示すように）横方向に移動するように構成されている。

該ターゲット１０４の不規則な形状と、該センサコイル１１０の該表面からの該ターゲットの間隔が一定にかつ小さく維持されているという事は、該ターゲットの存在に対する該センサ１０２の応答を向上させる。この可変ターゲット構成においては、図６Ａに示すように、そのそれぞれのコイル１１０にさらされている各三角形状のターゲット１０４の領域は、該ターゲットが該コイルの上をまたは該コイルに沿って、スライドするかまたは移動する際に変化する。該ターゲット１０４が該コイル１１０に対して移動する際、渦電流が該ターゲット内に生成される。該コイル１１０に重なっている該ターゲット１０４の該表面積が変化する際、該渦電流が変化する。該渦電流は、該コイルの該インダクタンス（Ｌ）に影響を与える。より具体的には、該コイル１１０の上に配置された該ターゲット１０４の該表面積が増加するにつれて、該渦電流が増加し、および該コイルの該インダクタンスＬが減少する。該コイル１１０の上での該ターゲット１０４の動きから生じるコイルインダクタンスの低下は、例えば、該ＬＣ回路の該並列抵抗における共振周波数の増加、または、減少した信号振幅として測定することができ、および該コイルに対する該ターゲットの該位置を示すのに用いることができ、この位置は、該関連するブレーキパッドの厚さの変化（および摩耗）に関連付けることができる。

図６Ａおよび図６Ｂに示す該センサシステム１００の構成は、単一のターゲットおよびコイルを含む誘導センサで生じる可能性がある問題に対処する。ブレーキパッド摩耗は、ブレーキ軸線６０（図２〜図４を参照）に沿って測定され、該摩耗は、具体的には、該車両ブレーキの作用時に、部品１２２（例えば、ブレーキパッド７０、７４、ブレーキパッドホルダ７２、７６、ブレーキキャリパー５４）が動く距離の変化として測定される。図６Ａおよび図６Ｂにおいては、摩耗していない状態（図６Ａ）と摩耗した状態（図６Ｂ）との間のその厚さの変化を図示できるように、該部品１２２は、単に例示のためにブレーキパッド７２、７６として図示されている。

該コイル１１０に対する該ターゲット１０４の動きの変化がブレーキパッド摩耗のみに起因している可能性がある限り、該単一センサ構成は正確である可能性がある。しかし、不運にも、ブレーキ作用中に該部品１２２が移動する距離に影響を及ぼす可能性のある、ブレーキパッド摩耗以外の変数が存在する。例えば、該ブレーキシステムの部品には、累積して不正確な測定の一因となり得る公差がある。該ブレーキパッド自体は、他の部品、例えば、該キャリパーに対して動くことができるため、誤差を生じさせる可能性がある。さらに、該ブレーキパッド以外のブレーキシステム部品および車両部品における摩耗も移動距離の変化の一因となって誤差を生じる可能性がある。

図６Ａおよび図６Ｂにおける該センサシステム１００の構成は、差の感知を実施することにより、誤差の原因を考慮している。このことを実行するため、該センサ１０２は、該コイル１１０およびそれらのそれぞれのターゲット１０４が、ブレーキパッド摩耗を示す測定された距離Ｄ_Ｓの逆誘導測定を実行できるように構成される。このことを説明するために、図６Ａおよび図６Ｂでは、該コイル１１０は、それぞれ、符号Ｃ１およびＣ２で標記され、また、該ターゲットは、符号Ｔ１およびＴ２で標記されている。

該ターゲット１０４は、互いの鏡像であり、概してそれらのそれぞれのコイル１１０に中心を置き且つそれらのそれぞれのコイルに重なっているように配置されている。より具体的には、図６Ａの摩耗していないブレーキパッド状態では、該ターゲットＴ１およびＴ２は、概して、それらの対応するコイルＣ１およびＣ２に中心を置き且つそれらの対応するコイルＣ１およびＣ２に重なっているように配置されている。図６Ｂの十分に摩耗したブレーキパッド状態では、該ターゲットＴ１およびＴ２は、それらの対応するコイルＣ１およびＣ２からずれている。これらの位置を比較すると、該ブレーキパッド７２、７６が摩耗するにつれて、該ターゲットＴ１の、そのコイルＣ１上に中心を置いている表面積が減少するが、該ターゲットＴ２の、そのコイルＣ２上に中心を置いている表面積は増加することが分かる。

該ブレーキパッド７２、７６が摩耗して厚さが薄くなる際、該ターゲット１０４はともに、該コイル１１０に対して同じ方向に動く。この動きは、該コイルＣ１、Ｃ２の該インダクタンスＬ１、Ｌ２の変化をもたらし、そのことは図７に図示されている。図７において、符号Ｄ_Ｓで標記された軸は、該軸に沿って右側へ増加しているブレーキパッド摩耗を示す。図７に示すように、ブレーキパッド摩耗（Ｄ_Ｓ）が増加すると、該コイルＣ１における減少したインダクタンスＬ１（コイルＣ１の上の減少したターゲットＴ１の表面積）と、該コイルＣ２における増加したインダクタンスＬ２（コイルＣ２の上の増加したターゲットＴ２の表面積）とを生じる。該ターゲット１０４とコイル１１０の緻密な構成により、任意の量のブレーキパッド摩耗に対して、インダクタンスＬ１およびＬ２を、等しくかつ逆向きになるように変化させることができる。

該コイル１１０が、上述したように、ＬＣタンク回路に実装されていることを思い起こすと、該センサ１０２は、動作中に、該ＬＣタンク回路内の発振器の振幅の変化、または、該ＬＣタンク回路の共振周波数の変化によるコイルＣ１およびＣ２のインダクタンスの変化を測定するように構成することができる。有利には、感知システム１００は、ブレーキパッド摩耗を、該二つのコイルＣ１、Ｃ２の差として測定するように構成することができる。このことは、例えば、測定されたインダクタンスＬ１およびＬ２の差を測定すること、または、測定されたインダクタンスＬ１およびＬ２の比を計算すること、および当該差をブレーキパッド摩耗に関連付けることと同じように簡単である可能性がある。また、該ブレーキパッド測定は、該センサ１０２の非対称構成および差動モードを用いて、コモンモードエラーを相殺するアルゴリズムとすることもできる。

該センサシステムの構成要素、すなわち、該コイル１１０およびターゲット１０４の軸方向における誤差の原因は、該コイルにおける該インダクタンスＬ１、Ｌ２に同等にかつ逆向きに影響を及ぼすであろう。例えば、該ターゲットＴ１およびＴ２の、図６Ａおよび図６Ｂの右側へのシフトは、インダクタンスＬ１の減少およびインダクタンスＬ２の増加を引き起こすであろう。該ターゲットＴ１およびＴ２の、図６Ａおよび図６Ｂの左側へのシフトは、インダクタンスＬ１の増加とインダクタンスＬ２の減少を引き起こすであろう。該二つのコイルＣ１およびＣ２間の差を読み取ることは、軸方向の誤差の影響を受けないであろう。

同様のセンサ構成が図８Ａおよび図８Ｂに図示されている。図８Ａおよび図８Ｂの該センサ１０２は、図６Ａおよび図６Ｂの該センサと同様の差動センサである。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、該センサ１０２は、図６Ａおよび図６Ｂの並列構成とは対照的に、直列で配置されているターゲット１０４およびコイル１１０を含んでいる。このことは、例えば、ブレーキパッド摩耗の測定誤差の原因となり得る、車両および／またはブレーキシステムの部品の相対的な角運動、回転運動、捩じり運動または旋回運動から生じる誤差を避けるのを補助する際に有利になる可能性がある。また、並列または直列の選択も、空間利用可能性に依存する。

直列モードを利用することの別の利点は、該直列モードは、かなり幅広い範囲の移動距離Ｄ_Ｓを感知することができるということである。例えば、三つの異なる段階がある可能性がある。すなわち、段階１では、開始時の単一ターゲットモードにあり、感知を始めるために、Ｔ２が、図８ＡのようなＣ１の上のＴ１の位置にあることができる。このとき、Ｔ１は、該コイルＣ１およびＣ２の感知範囲の外側にある。段階２では、図８Ａに示すような中間における差動感知モードにある。段階３では、終了時の単一ターゲットモードにあり、Ｔ１は、感知を終了するために、図８ＡにおけるＣ２の上のＴ２の位置にあることができる。当然のことながら、該差動モード感知の利益は、一つのターゲットだけが感知される開始および終了段階において失われる。

図８Ａおよび図８Ｂの該センサシステム１００は、図６Ａおよび図６Ｂの該センサシステムのものと類似または同一の方法で差動インダクタンス測定を実施することを容易にする。該センサ１０２は、該コイル１１０とそれらのそれぞれのターゲット１０４とが、ブレーキパッド摩耗を示す該測定した距離Ｄ_Ｓの逆誘導測定を実行できるように構成されている。このことを説明するために、図８Ａおよび図８Ｂでは、該コイル１１０は、それぞれ符号Ｃ１およびＣ２で標記され、また、該ターゲットは、符号Ｔ１およびＴ２で標記されている。

該ターゲット１０４は、互いの鏡像であり、概して、それらのそれぞれのコイル１１０に中心を置き且つそれらのそれぞれのコイルに重なっているように配置されている。図示されているように、該ターゲット１０４は、単一の構成要素として一緒に動くように、互いに相互接続することができる。図８Ａの摩耗していないブレーキパッド状態では、該ターゲットＴ１およびＴ２は、概して、それらの対応するコイルＣ１およびＣ２に中心を置き且つそれらの対応するコイルＣ１およびＣ２に重なっているように配置されている。図８Ｂの十分に摩耗したブレーキパッド状態では、該ターゲットＴ１およびＴ２は、それらの対応するコイルＣ１およびＣ２からずれている。これらの位置を比較すると、該ブレーキパッド７２、７６が摩耗するにつれて、該ターゲットＴ１の、そのコイルＣ１上に中心を置いている表面積は減少し、一方、該ターゲットＴ２の、そのコイルＣ２上に中心を置いている表面積は増加することが分かる。

該ブレーキパッド７２、７６が摩耗して厚さが薄くなる際、該ターゲット１０４はともに、該コイル１１０に対して同じ方向に動く。この動きは、該コイルＣ１、Ｃ２の該インダクタンスＬ１、Ｌ２の変化をもたらし、そのことは図７にも図示されている。図７において、符号Ｄ_Ｓで標記された軸は、該軸に沿って右側へ増加しているブレーキパッド摩耗を示す。図７に示すように、ブレーキパッド摩耗（Ｄ_Ｓ）が増加すると、該コイルＣ１における減少したインダクタンスＬ１（コイルＣ１の上の減少したターゲットＴ１の表面積）と、該コイルＣ２における増加したインダクタンスＬ２（コイルＣ２の上の増加したターゲットＴ２の表面積）とを生じる。該ターゲット１０４とコイル１１０の緻密な構成により、任意の量のブレーキパッド摩耗に対して、インダクタンスＬ１およびＬ２を、等しくかつ逆向きになるように変化させることができる。

該センサ１０２は、動作中に、該ＬＣタンク回路内の該発振器の振幅の変化、または、該ＬＣタンク回路の共振周波数の変化によるコイルＣ１およびＣ２のインダクタンスの変化を測定するように構成することができる。有利には、感知システム１００は、ブレーキパッド摩耗を、該二つのコイルＣ１、Ｃ２の差として測定するように構成することができる。このことは、例えば、測定されたインダクタンスＬ１およびＬ２の差を測定すること、または、測定されたインダクタンスＬ１およびＬ２の比を計算すること、および当該差をブレーキパッド摩耗に関連付けることと同じように簡単である可能性がある。

該センサシステムの構成要素、すなわち、該コイル１１０およびターゲット１０４の軸方向における誤差の原因は、該コイルにおける該インダクタンスＬ１、Ｌ２に同等にかつ逆向きに影響を及ぼすであろう。例えば、該ターゲットＴ１およびＴ２の、図８Ａおよび図８Ｂの右側へのシフトは、インダクタンスＬ１の減少およびインダクタンスＬ２の増加を引き起こすであろう。該ターゲットＴ１およびＴ２の、図８Ａおよび図８Ｂの左側へのシフトは、インダクタンスＬ１の増加とインダクタンスＬ２の減少を引き起こすであろう。さらに、該コイルは円形であり、かつ対称的であるため、一方のターゲット１０４を図８Ａおよび図８Ｂの上方へ動かそうとする旋回運動は、他方のターゲットの等しくかつ逆向きの下方への動きを生じさせるため、図８Ａおよび図８Ｂにおける湾曲した矢印で大まかに示す旋回または回転は、該差を読み取ることに影響を及ぼさないであろう。そのため、この動きの該コイルＣ１、Ｃ２の該インダクタンスＬ１、Ｌ２への影響は同じになり、また、該コイルの間の差を読み取ることは影響を及ぼされないであろう。

当業者は、本発明の上記の説明から、改良物、変形例および変更例に気付くであろう。当技術分野の範囲内のそのような改良物、変形例および変更例は、添付クレームによってカバーされることが意図されている。

Claims

車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するブレーキパッド摩耗測定システムであって、
第一の磁界を生成するように励磁可能な第一のコイル、および前記第一のコイルに関連する第一のターゲットであって、前記第一のコイルと前記第一のターゲットは、前記ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成され、該相対移動は、前記第一のターゲットを前記第一の磁界内で移動させて、前記第一のコイルの前記インダクタンスに影響を及ぼす、前記第一のコイルおよび前記第一のターゲットと、
第二の磁界を生成するように励磁可能な第二のコイル、および前記第二のコイルに関連する第二のターゲットであって、前記第二のコイルと前記第二のターゲットは、前記ディスクブレーキシステムの作動に応答して相対移動するように構成され、該相対移動は、前記第二のターゲットを前記第二の磁界内で移動させて、前記第二のコイルの前記インダクタンスに影響を及ぼす、第二のコイルおよび前記第二のターゲットと、を備え、
前記第一のコイルと前記第一のターゲットは、該第一のコイルの前記インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて増加するように構成され、前記第二のコイルと前記第二のターゲットは、前記第二のコイルの前記インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて減少するように構成される、ブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のコイルを励磁して前記磁界を生成し、且つ前記第一および第二のコイルの前記インダクタンスを測定するように構成された制御部をさらに備え、該制御部は、前記磁界内での前記第一および第二のターゲットの移動によって引き起こされる前記第一および第二のコイルにおけるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を示す信号を提供するように構成される、請求項１に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記制御部は、前記第一のコイルの前記インダクタンスと、前記第二のコイルの前記インダクタンスとの差を計算するように構成され、前記制御部はさらに、計算された差に応じて前記ブレーキパッド摩耗を決定するように構成される、請求項２に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記差は、前記第一および第二のコイルの測定されたインダクタンスの差を含む、請求項３に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記差は、前記第一および第二のコイルの測定されたインダクタンスの比を含む、請求項３に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記第一のターゲットは、第一のターゲット面に沿って延びている面を有し、および前記第一のコイルの第一の巻線面と平行に向けられ、
前記第二のターゲットは、第二のターゲット面に沿って延びている面を有し、および前記第二のコイルの第二の巻線面と平行に向けられ、
前記第一のコイルに対する前記第一のターゲットの移動は、前記第一のターゲット面および前記第一のコイル巻線面の両方に平行に延びている軸線に沿っており、
前記第二のコイルに対する前記第二のターゲットの移動は、前記第二のターゲット面および前記第二のコイル巻線面の両方に平行に延びている軸線に沿っている、請求項１に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のターゲット面は同一平面上にあり、前記第一および第二のコイル面は同一平面上にある、請求項６に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のターゲットは、前記第一のコイルに重なっている該第一のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて増加し、および前記第二のコイルに重なっている前記第二のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて減少するように構成される、請求項１に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のターゲットは先細形状を有する、請求項８に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するブレーキパッド摩耗測定システムであって、
第一の磁界を生成するように励磁可能な第一のコイルと、第二の磁界を生成するように励磁可能な第二のコイルと、前記第一および第二のコイルを励磁し且つ前記第一および第二のコイルにおけるインダクタンスを測定するように構成された制御部とを支持するハウジングを備えるセンサと、
前記ディスクブレーキシステムの作動に応答して、前記第一の磁界内で移動し且つ前記第一のコイルの前記インダクタンスに影響を及ぼすように構成された第一のターゲットと、
前記ディスクブレーキシステムの作動に応答して、前記第二の磁界内で移動し且つ前記第二のコイルの前記インダクタンスに影響を及ぼすように構成された第二のターゲットと、を備え、
前記システムは、ブレーキパッド摩耗に応じた前記第一のターゲットの移動により、前記第一のコイルの前記インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて増加するように、且つブレーキパッド摩耗に応じた前記第二のターゲットの移動により、前記第二のコイルの前記インダクタンスが、ブレーキパッド摩耗の増加につれて減少するように構成される、ブレーキパッド摩耗測定システム。
前記制御部は、前記磁界内での前記第一および第二のターゲットの移動によって引き起こされた前記第一および第二のコイルのインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を示す信号を前記センサから提供するように構成される、請求項１０に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記制御部は、前記第一のコイルの前記インダクタンスと、前記第二のコイルの前記インダクタンスとの差を計算するように構成され、前記制御部はさらに、計算された差に応じて前記ブレーキパッド摩耗を決定するように構成される、請求項１０に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記差は、前記第一および第二のコイルの測定されたインダクタンスの差を含む、請求項１２に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記差は、前記第一および第二のコイルの測定されたインダクタンスの比を含む、請求項１２に記載のブレーキパッド摩耗システム。
前記第一および第二のコイルは、センサハウジング内の同一平面上に配置され、前記第一および第二のターゲットは、同一平面上に且つ前記第一および第二のコイルの面に平行に配置される、請求項１０に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のターゲットは、前記第一のコイルに重なっている前記第一のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて増加し、および前記第二のコイルに重なっている前記第二のターゲットの表面積が、ブレーキパッド摩耗に応じて減少するように構成される、請求項１０に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
前記第一および第二のターゲットは先細形状を有する、請求項１６に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。