JP2022024691A - ブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出する方法を提供する。【解決手段】ブレーキが操作されているときのブレーキ圧と車両減速度とをそれぞれ検出し、ブレーキ圧の変化に対する車両減速度の変化の様子を示す特性データを作成する。予め作成しておいたブレーキ部品が正常なときの正常時特性データと特性データとを比較し、正常時特性データと特性データとの間にずれが発生している場合、ブレーキ部品に固着或いは摺動性悪化が発生していると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出する方法に関する。

特許文献１には、鉄道車両のブレーキパッドの摩耗量をブレーキ圧、速度、及び制動時間に基づいて算出する技術が開示されている。

特許第６２０７０７５号公報

実際の環境下では、錆や泥・砂によってブレーキ部品に固着や摺動性悪化が発生する場合がある。ブレーキ部品の固着や摺動性悪化はブレーキの動作に影響し、ブレーキパッドの摩耗具合に影響する。ブレーキパッドの摩耗量の正確な計算のためには、ブレーキ部品の固着や摺動性悪化を検出することが求められる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、車両のブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出する方法を提供することを目的とする。

ブレーキ部品に固着や摺動性悪化が発生した場合、ブレーキ圧と車両減速度との関係に変化が生じる。本発明に係る引き摺り検出方法は、その変化を検出することにより、ブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出する方法である。

すなわち、本発明に係る引き摺り検出方法は、ブレーキが操作されているときのブレーキ圧と車両減速度とをそれぞれ検出し、ブレーキ圧の変化に対する車両減速度の変化の様子を示す特性データを作成し、予め作成しておいたブレーキ部品が正常なときの正常時特性データと特性データとを比較し、正常時特性データと特性データとの間にずれが発生している場合、ブレーキ部品に固着或いは摺動性悪化が発生していると判定することを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキが操作されているときのブレーキ圧と車両減速度との関係に基づいて、ブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出することができる。その検出結果をブレーキパッドの摩耗量の予測に用いることで、摩耗量をより高精度に推定することが可能となる。

本発明の実施形態に係るブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法が適用されるブレーキの構成の一例を示す図である。 ブレーキ部品の固着及び摺動性悪化が車両の減速度に与える影響を説明する図である。 本発明の実施形態に係るブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係るブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法が適用されるブレーキの構成の一例を示す図である。本実施形態に係るブレーキ１００は、フローティングキャリパタイプのブレーキである。ブレーキ１００は、図示しない車輪と一体に回転するブレーキロータ２と、ブレーキロータ２を両側から挟み込むブレーキキャリパ１０とを有する。ブレーキキャリパ１０は、図示しないサスペンションに図示しないスライドピンを介して、ブレーキロータ２の軸方向に移動可能に取り付けられている。

ブレーキ１００は、ブレーキロータ２に対して車両の外側に配置される外側ブレーキパッド４と、ブレーキロータ２に対して車両の内側に配置される内側ブレーキパッド６とを有する。外側ブレーキパッド４は、ブレーキパッド本体４ａとブレーキパッド本体４ａを支持するブレーキパッドホルダ４ｂとからなる。内側ブレーキパッド６は、ブレーキパッド本体６ａとブレーキパッド本体６ａを支持するブレーキパッドホルダ６ｂとからなる。外側のブレーキパッドホルダ４ｂは、ブレーキキャリパ１０に固定されている。内側のブレーキパッドホルダ６ｂは、ピストン８に固定されている。

ピストン８は、ブレーキキャリパ１０内に設けられたシリンダ１２によって支持されている。シリンダ１２にはブレーキオイル１４が満たされている。ブレーキオイル１４は、油圧機構２２からオイル供給ライン２４を介してシリンダ１２に供給される。油圧機構２２は、図示しないブレーキブースタを含み、ドライバによるブレーキペダル２０の操作に応答してブレーキオイル１４をシリンダ１２に送り込むように構成されている。

図１は、ブレーキキャリパ１０がブレーキロータ２に対して非作動状態にあるときの位置状態を示している。ブレーキキャリパ１０は、図示しないバネによって非作動状態に保持されている。ブレーキペダル２０が操作され、油圧機構２２からブレーキオイル１４がシリンダ１２に供給されると、ブレーキオイル１４からピストン８へ車両の外側に向かうブレーキ圧が作用する。このブレーキ圧を受けて、ピストン８は内側ブレーキパッド６をブレーキロータ２の内側の面に押し付ける。

内側ブレーキパッド６がブレーキロータ２へ押し付けられることにより、ブレーキロータ２から内側ブレーキパッド６へ反力が作用する。この反力はピストン８を介してブレーキオイル１４に作用し、ブレーキオイル１４からブレーキキャリパ１０へ車両の内側に向かうブレーキ圧が作用する。このブレーキ圧を受けて、ブレーキキャリパ１０が移動し、ブレーキキャリパ１０に拘束されている外側ブレーキパッド４をブレーキロータ２の外側の面に押し付ける。これにより、ブレーキロータ２は、その両側から外側ブレーキパッド４と内側ブレーキパッド６とにより挟み込まれる。

このように構成されるブレーキ１００においては、錆や泥・砂などによる固着や摺動性悪化が発生する場合がある。固着や摺動性の悪化は、相対的に可動するブレーキ部品間で起こりうる。例えば、ピストン８とシリンダ１２との間では摺動性の悪化が起こりやすい。内側ブレーキパッド６のブレーキパッドホルダ６ｂとブレーキキャリパ１０のマウンティングとの間では、摺動性の悪化とともに固着も起こりやすい。また、ピストン８とシリンダ１２との間でも固着が発生することがある。ブレーキ部品の固着や摺動性悪化はブレーキ１００の動作に影響し、ブレーキパッド４，６のブレーキパッド本体４ａ，６ａの摩耗具合に影響する。

本実施形態では、車両に搭載されたＥＣＵ３０によってブレーキ部品の固着や摺動性悪化の検出が行われる。ＥＣＵ３０には、少なくともブレーキスイッチ３２の信号と、ブレーキ圧センサ３４の信号と、車輪速センサ３６の信号が入力される。ブレーキスイッチ３２は、ドライバによるブレーキペダル２０の操作を検出する。ドライバがブレーキペダル２０を踏んだ時にブレーキスイッチ３２の信号はオフからオンに変わり、ドライバがブレーキペダル２０を戻した時にブレーキスイッチ３２の信号はオンからオフに変わる。ブレーキ圧センサ３４は、ブレーキオイル１４の圧力に応じて信号を出力する。車輪速センサ３６は、車輪の回転速度に応じて信号を出力する。車輪速センサ３６の信号からは、車速と車両に実際に作用している減速度とを計測することができる。

ブレーキ部品の固着や摺動性悪化の悪化は、ブレーキ圧と車両減速度との関係に影響する。図２は、ブレーキ部品の固着及び摺動性悪化が車両の減速度に与える影響を説明する図である。図２において、実線で示すブレーキ圧と車両減速度との関係が、固着も摺動性悪化も発生していない正常なブレーキ１００における関係である。ブレーキ１００では、ブレーキ圧が上昇してピストン８が動き、両側のブレーキパッド４，６でブレーキロータ２が挟まれることにより、車両に制動力が作用する。よって、車両に減速度が発生するのはブレーキ圧がある程度上昇してからとなる。以下、車両減速度が発生し始めるブレーキ圧、すなわち、ブレーキ１００が効き始めるブレーキ圧を起動圧という。

ブレーキ部品が固着したときのブレーキ圧と車両減速度との関係は、図２において点線で示されている。固着が発生した場合、内側ブレーキパッド６のブレーキパッドホルダ６ｂはブレーキキャリパ１０との固着点で拘束される。このため、ブレーキ圧がかかるとブレーキパッドホルダ６ｂは変形し、変形による反力の分だけより大きな起動圧が必要となる。さらに、変形による反力は、ブレーキパッドホルダ６ｂの変形が大きくなるほど大きくなる。ゆえに、固着が発生した場合、ブレーキ圧の増加量に対する車両減速度の増加量の勾配は、正常時や摺動性悪化の場合と比較して低下する。以下、ブレーキ圧の増加量に対する車両減速度の増加量の勾配を減速度発生勾配という。

ブレーキ部品の摺動性が悪化したときのブレーキ圧と車両減速度との関係は、図２において破線で示されている。摺動性が悪化した場合、摩擦抵抗が増大した分だけ正常時よりも大きな起動圧が必要となる。一方、摺動性悪化の場合、固着のようにブレーキパッドホルダ６ｂの変形は発生せず、内側ブレーキパッド６は平行に移動してブレーキロータ２に接触する。よって、摺動性悪化の場合は、固着の場合と異なり、正常時と比較した減速度発生勾配の低下は無いか、有ったとしても無視できる程度に小さい。

以上のように、正常時と固着発生時と摺動性悪化時とでは、ブレーキ圧の変化に対する車両減速度の変化に違いがある。この違いに基づき、本実施形態では、図３にフローチャートで示す手順でブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出が行われる。

ステップＳ１では、ブレーキスイッチ３２がオンか否かが判定される。本方法は、ブレーキ圧の変化に対する車両減速度の変化に基づいて固着或いは摺動性悪化を検出する方法であるので、ブレーキスイッチ３２がオフの場合、以降の処理はスキップされる。

ブレーキスイッチ３２がオンの場合、ステップＳ２とステップＳ３の処理が行われる。ステップＳ２では、ブレーキ圧センサ３４の信号からブレーキ圧が検出され、ステップＳ３では、車輪速センサ３６の信号から車両に作用している減速度が検出される。ステップＳ４では、ブレーキスイッチ３２がオフか否かが判定される。ブレーキスイッチ３２がオフになるまで、すなわち、ブレーキペダル２０が戻されるまで、ブレーキ圧の検出と車両減速度の検出が連続的に或いは断続的に続けられる。

ブレーキスイッチ３２がオフになった場合、ステップＳ５とステップＳ６の処理が行われる。ステップＳ５では、ブレーキ圧の変化に対する車両減速度の変化の様子を示す特性データが作成される。特性データとは、前述の起動圧と減速度発生勾配である。ステップＳ６では、予め作成しておいた固着も摺動性悪化も発生していない場合の正常時特性データと、ステップＳ５で作成された特性データとが比較される。

次に、ステップＳ７では、起動圧が正常時よりも増加したかどうか判定される。起動圧が増加していないのであれば、ブレーキ部品に固着も摺動性悪化も発生していないとみなすことができる。この場合、以降の処理はスキップされる。

起動圧が正常時よりも増加した場合、ステップＳ８において、減速度発生勾配が正常時よりも低下したかどうか判定される。減速度発生勾配が低下したかどうかは、より詳しくは、正常時の減速度発生勾配に対する低下率が所定の低下率を超えているかどうかで判断される。減速度発生勾配が低下したのであれば、ステップＳ９において、ブレーキ部品に固着が発生していると判定される。減速度発生勾配が低下していないのであれば、ステップＳ１０において、ブレーキ部品に摺動性悪化が発生していると判定される。

車両のブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出結果は、ブレーキパッド４，６の摩耗量の予測に用いることができる。摺動性悪化は、摩耗量が減る方向に作用する。一方、固着の場合、ブレーキング時は、摩耗量が減る方向に作用する反面、通常走行時は、引き摺りが発生することによって摩耗量を増やす方向に作用する。よって、摺動性悪化が発生している場合には、ブレーキ圧、速度、及び制動時間に基づいて算出されるブレーキパッド４，６の基本摩耗量から、摺動性悪化による摩耗量の減少分が減算される。一方、固着が発生している場合は、ブレーキング時は、固着による摩耗量の減少分が基本摩耗量から減算され、ブレーキ１００が踏まれていない通常走行時は、引き摺りによる摩耗量の増加分が基本摩耗量に加算される。固着が発生している場合の摩耗量の減少補正と増加補正の切り替えは、ブレーキスイッチ３２の信号のオン／オフに応じて行われる。

摺動性悪化による摩耗量の減少分の計算では、正常時の起動圧に対する起動圧の増加量から、ブレーキパッド４，６をブレーキロータ２に押し付ける圧力の減少量が計算される。この減少量をブレーキ圧に換算することによって、ブレーキ圧と車速とから摺動性悪化による摩耗量の減少分を推定することができる。

固着による摩耗量の減少分の計算では、摺動性悪化による摩耗量の減少分と同様に、正常時の起動圧に対する起動圧の増加量がブレーキ圧に換算される。さらに、いくつかの条件を仮定の上、減速度発生勾配の低下量もブレーキ圧に換算される。そして、起動圧の増加量から換算されたブレーキ圧、減速度発生勾配の低下量から換算されたブレーキ圧、及び車速から、固着による摩耗量の減少分が推定される。

固着による摩耗量の増加分の計算では、引き摺りにより消費された運動エネルギーが計算される。この運動エネルギーは、通常走行時の推定加速度と実加速度との差分から計算することができる。推定加速度は、車両の走行条件及び車両の運転状態に基づいて推定される、引き摺りの無い車両で発生するはずの加速度である。引き摺りにより消費された運動エネルギーが分かれば、それを発生させるために必要なブレーキ圧を計算することができる。つまり、引き摺りの程度をブレーキ圧で表すことができる。発生している引き摺りの程度をブレーキ圧に換算することによって、ブレーキ圧と車速とから引き摺りによる摩耗量を推定することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ブレーキ１００が操作されているときのブレーキ圧と車両減速度との関係に基づいて、ブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出することができる。その検出結果をブレーキパッド４，６の摩耗量の予測に用いることで、摩耗量をより高精度に推定することが可能となる。

なお、本発明に係るブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法は、上記実施形態のようなフローティングキャリパタイプのブレーキだけでなく、対向ピストンタイプのブレーキにも適用することができる。また、本発明に係るブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法は、上記実施形態のようなディスクブレーキだけでなく、ドラムブレーキにも適用することができる。

２ ブレーキロータ
４ 外側ブレーキパッド
６ 内側ブレーキパッド
８ ピストン
１０ ブレーキキャリパ
１２ シリンダ
２０ ブレーキペダル
２２ 油圧機構
３０ ＥＣＵ
３２ ブレーキスイッチ
３４ ブレーキ圧センサ
３６ 車輪速センサ
１００ ブレーキ

Claims (1)

1. 車両のブレーキにおいてブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化を検出する方法であって、
   前記ブレーキが操作されているときのブレーキ圧と車両減速度とをそれぞれ検出し、
   前記ブレーキ圧の変化に対する前記車両減速度の変化の様子を示す特性データを作成し、
   予め作成しておいた前記ブレーキ部品が正常なときの正常時特性データと前記特性データとを比較し、
   前記正常時特性データと前記特性データとの間にずれが発生している場合、前記ブレーキ部品に固着或いは摺動性悪化が発生していると判定する
   ことを特徴とするブレーキ部品の固着或いは摺動性悪化の検出方法。

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