JP2022024912A - 引き摺り検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のブレーキの引き摺り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ないタイミングにおいて、車両の走行条件及び車両の運転状態に基づいて車両の推定加速度を計算する。また、推定加速度が計算されるのと同じタイミングにおいて、車両に実際に作用している実加速度を検出する。そして、推定加速度よりも実加速度が低い場合、ブレーキに引き摺りが発生していると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両のブレーキの引き摺り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

実際の環境下では、錆や泥・砂によるブレーキ部品の固着や摺動性の悪化等、種々の原因によってブレーキの引き摺りが発生する場合がある。ブレーキの引き摺りが発生した場合、ブレーキ圧、速度、及び制動時間に基づいて算出される予測摩耗量以上にブレーキパッドが摩耗してしまうことがある。ブレーキパッドの摩耗量の正確な計算のためには、摩耗への影響が大きいブレーキの引き摺り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、車両のブレーキの引き摺りを検出する方法を提供することを目的とする。

ブレーキの引き摺りが発生した場合、ブレーキが操作されていない状態での車両の推定加速度に対して実際の車両加速度は低くなる。本発明に係る引き摺り検出方法は、この関係に基づいて、車両のブレーキの引き摺り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ないタイミングにおいて、車両の走行条件及び車両の運転状態に基づいて車両の推定加速度を計算し、推定加速度が計算されるのと同じタイミングにおいて、車両に実際に作用している実加速度を検出し、推定加速度よりも実加速度が低い場合、ブレーキに引き摺り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ないときの推定加速度と実加速度との比較に基づいて、ブレーキの引き摺り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引き摺り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。 ブレーキの引き摺りが加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引き摺り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、本実施形態に係る引き摺り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、所謂、引き摺りが発生する場合がある。引き摺りは、ドライバがブレーキペダル２０を操作していないにも関わらず、ブレーキロータ２に外側ブレーキパッド４或いは内側ブレーキパッド６が当接する現象である。引き摺りの原因には、機械的な故障の他、錆や泥・砂などによる固着や摺動性の悪化も含まれる。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、具体的には、ピストン８とシリンダ１２との間や、内側ブレーキパッド６とブレーキキャリパ１０との間で発生する。引き摺りが発生することで、外側ブレーキパッド４や内側ブレーキパッド６の摩耗が促進する。

本実施形態では、車両に搭載されたＥＣＵ３０によってブレーキ１００の引き摺りの検出が行われる。ＥＣＵ３０には、少なくともブレーキスイッチ３２の信号と、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。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加速度とを計測することができる。

引き摺りのない理想の条件において車両に作用する加速度は、車両の走行条件及び車両の運転状態に基づいて推定することができる。具体的には、路面勾配、アクセル開度、エンジントルク、車両重量、車両空気抵抗、タイヤの転がり抵抗などのパラメータから推定加速度を計算することができる。路面勾配は測定することもできるし、様々な方法で推定することもできる。アクセル開度は図示しないアクセル開度センサによって検出することができる。エンジントルクは例えば吸入空気量又は燃料噴射量から計算することができる。車両重量は無積載での初期重量と、荷重センサによって検出できる積載荷重とで計算することができる。車両空気抵抗は車速から計算することができる。タイヤの転がり抵抗は車両重量と転がり抵抗係数とから計算することができる。ＥＣＵ３０には、これらパラメータを推定加速度に関連付けたマップが記憶されている。ＥＣＵ３０は、このマップを参照することにより推定加速度を算出する。

ブレーキ１００の引き摺りが発生した場合、ブレーキ１００が操作されていない状態での車両の推定加速度に対して実際の車両加速度は低くなる。図２は、ブレーキ１００の引き摺りが加速度に与える影響を説明する図である。図２の上段に示すように、車両に作用しているはずの推定加速度の向きは、車両の加速時には車両の進行方向となる。これに対し、車両の進行方向と反対側には、ブレーキ１００の引き摺りによる減速度が作用する。この結果、車両に実際に作用する実加速度は推定加速度よりも低くなる。一方、図２の下段に示すように、車両の減速時には、推定加速度の向きは車両の進行方向と反対側になる。ブレーキ１００が操作されていない場合、これにブレーキ１００の引き摺りによる減速度が加わることで、車両に実際に作用する実加速度は、推定加速度よりもさらに低くなる。

以上の推定加速度と実加速度との関係に基づき、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１００の引き摺りの検出が行われる。

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。ブレーキスイッチ３２がオンの場合、引き摺りの検出を行うことはできないため、以降の処理はスキップされる。

ブレーキスイッチ３２がオフの場合、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、車両の走行条件及び車両の運転状態に基づいて推定加速度が計算され、ステップＳ３では、車両に実際に作用している実加速度が検出される。実加速度の検出は、推定加速度が計算されるのと同じタイミングで行われる。

次に、ステップＳ４において、推定加速度よりも実加速度が低いかどうか判定される。前述のとおり、ブレーキ１００に引き摺りが発生している場合には推定加速度よりも実加速度が低くなる。よって、ステップＳ４の判定結果が肯定的である場合、ステップＳ５において、ブレーキ１００に引き摺りが発生していると判定される。

ブレーキ１００の引き摺りの検出結果は、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。ブレーキ１００に引き摺りが無い場合、例えば特許文献１にも記載のとおり、ブレーキパッド４，６の摩耗量はブレーキ圧、速度、及び制動時間に基づいて算出することができる。引き摺りが発生している場合、ブレーキ圧、速度、及び制動時間に基づいて算出される基本摩耗量に、引き摺りによる摩耗量が加算される。

引き摺りによる摩耗量の計算では、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、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。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。

摩耗量の計算では、ブレーキ１００の温度、より詳しくは、ブレーキロータ２の温度を考慮にいれてもよい。具体的には、ブレーキ圧と車速とから計算される摩耗量に対して、高温になるほど値が大きくなる補正係数を乗算してもよい。ブレーキロータ２の温度は、例えば、ブレーキロータ２に温度センサを設けることで直接測定することができる。また、推定加速度と実加速度との差分から計算される消費運動エネルギーと、ブレーキロータ２の熱容量及び比熱とを用いた計算により、引き摺りによる温度上昇分を求めることもできる。ブレーキ１００の制動状態から推定されるブレーキロータ２の温度に引き摺りによる温度上昇分を追加することで、引き摺りが発生している場合のブレーキロータ２の温度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が操作されていないときの推定加速度と実加速度との比較に基づいて、ブレーキ１００の引き摺りを検出することができる。そして、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、本発明に係る引き摺り検出方法は、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、本発明に係る引き摺り検出方法は、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
３６ 車輪速センサ
１００ ブレーキ

Claims (1)

1. 車両のブレーキの引き摺りを検出する方法であって、
   前記ブレーキが操作されていないタイミングにおいて、前記車両の走行条件及び前記車両の運転状態に基づいて前記車両の推定加速度を計算し、
   前記推定加速度が計算されるのと同じタイミングにおいて、前記車両に実際に作用している実加速度を検出し、
   前記推定加速度よりも前記実加速度が低い場合、前記ブレーキに引き摺りが発生していると判定する
   ことを特徴とする引き摺り検出方法。

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