JP3936210B2 - 電動ディスクブレーキおよびその制御プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換して制動力を発生させる電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換して制動力を発生させる電動ディスクブレーキとして、例えば、電動モータと、電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出器と、ピストンが受けるピストン推力を検出する推力センサとを有する電動ディスクブレーキがあり、その一例として特開２０００−２１３５７５号公報に開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動モータのモータ回転位置とピストン推力との関係は、図１６に示すようになっており、ピストンが後退しブレーキパッドの押圧が解除された後のパッドクリアランス領域のモータ回転位置においては、ピストン推力は０となっている。そして、上記公報に開示されたもの等、従来の電動ディスクブレーキは、図１７に示すように、推力センサで検出されるピストン推力をフィードバックとする制御ブロックで制御を行っている。
【０００４】
ここで、図１７において、符号１００は積分処理を行う積分器を、符号１０１は予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器を、符号１０２は予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器を、符号１０３は制御対象である電動キャリパを、符号１０４は推力センサをそれぞれ示しており、目標推力に対し推力センサ１０４で検出された現在の推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器１００において積分処理を行いさらに増幅器１０１において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、加算後のデータにさらに増幅器１０２において係数Ｋｐを乗算処理して、得られた制御データで電動キャリパ１０３内の電動モータを制御する。
【０００５】
ここで、推力センサはアナログ出力のためＡＤ変換器の性能により分解能が決まるが、電動ディスクブレーキの発生推力が非常に大きいため、例えば、一つの推力センサで高推力領域まで推力を検出する場合、推力センサの低推力領域での推力検出の分解能が低くなってしまうことになり、電動モータの低推力領域での制御の精度が悪くなってしまうという問題もあった。
【０００６】
図１８に上記制御ブロックによるステップ応答の一例を示すが、この例のように、減力方向でピストン推力が０になった時点Ｔ１で電動モータの制御量が０になるが、慣性によって、モータ位置が０で停止せず図１８にＸ２で示すように回転しすぎる、いわゆるオーバーシュートが生じてしまい、このときピストンは推力を受けていないため、推力センサはオーバーシュートを検出できない。その結果、電動モータは、ピストンをブレーキパッドに対しクリアランスを生じる位置まで後退させてしまうことになり、連続的に制動力を発生させる場合等の応答性が悪くなってしまうという問題が発生する。
【０００７】
したがって、本発明は、低推力領域での制御精度を向上させることができ、応答性を向上させることができる電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴としている。
【０００９】
このように、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。
【００１０】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の電動ディスクブレーキは、請求項１記載のものに関して、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴としている。
【００１２】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、前記制御手段は、前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
このように、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。
【００１５】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項４記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することを特徴としている。
【００１７】
このように、推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することから、この推力範囲限定手段が推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。
【００１８】
しかも、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力検出手段についてコスト低減および小型化が図れる。
【００１９】
本発明の請求項５記載の電動ディスクブレーキは、請求項４記載のものに関して、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴としている。
【００２０】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【００２１】
本発明の請求項６記載の電動ディスクブレーキは、請求項５記載のものに関して、前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴としている。
【００２２】
このように、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【００２３】
本発明の請求項７記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴としている。
【００２４】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。
【００２５】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００２６】
本発明の請求項８記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、請求項７記載の制御プログラムに関して、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴としている。
【００２７】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。
【００２８】
本発明の請求項９記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴としている。
【００２９】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。
【００３０】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００３１】
本発明の請求項１０記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段と、ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴としている。
【００３２】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【００３３】
本発明の請求項１１記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、請求項１０記載のものに関して、前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴としている。
【００３４】
このように、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを図１〜図４を参照しつつ以下に説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパ１０は、図示せぬ車輪とともに回転するディスク１１の一側（通常は車体に対して内側）にキャリパ本体１２が配置されており、このキャリパ本体１２には、略Ｃ字形に形成されてディスク１１を跨いで反対側へ延びる爪部１３が一体的に結合されている。ディスク１１の両側、すなわち、ディスク１１とキャリパ本体１２との間および爪部１３の先端部との間に、それぞれブレーキパッド１４，１５が設けられている。ブレーキパッド１４，１５は、車体側に固定されるキャリア１６によってディスク１１の軸方向に沿って移動可能に支持されて、制動トルクをキャリア１６で受けるようになっており、また、キャリパ本体１２は、キャリア１６に取付けられた図示せぬスライドピンによってディスク１１の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。
【００３７】
キャリパ本体１２には、ボルト１７によって略円筒伏のケース１８が結合され、このケース１８内には、電動モータ１９および位置検出器（位置検出手段）２０が設けられている。一方、キャリパ本体１２内には、ボールランプ機構２１及び減速機構２２が挿入されている。ケース１８の後端部には、カバー２３がボルト２４によって取付けられている。
【００３８】
電動モータ１９は、ケース１８の内周部に固定されたステータ２５と、ステータ２５に挿入されて軸受２６，２７によってケース１８に回転可能に支持されたロータ２８とを備えている。位置検出器２０は、ケース１８側に固定されたレゾルバステータ２９及びロータ２８に取付けられたレゾルバロータ３０からなり、これらの相対回転に基づいてロータ２８の回転位置すなわち電動モータ１９のモータ回転位置を検出するものである。
【００３９】
ボールランプ機構２１は、環状の第１及び第２ディスク３２，３３と、これらの間に介装された複数のボール（鋼球）３４とから構成されている。第１ディスク３２は、軸受３５によってキャリパ本体１２に回転可能に支持され、ロータ２８内に挿入される円筒部３６が一体的に形成されている。第２ディスク３３には、円筒部３６よりも小径の円筒状のスリーブ３７が一体的に形成され、このスリーブ３７が円筒部３６内に挿通されている。
【００４０】
ボールランプ機構２１の第１ディスク３２及び第２ディスク３３の対向面には、それぞれ円周方向に沿って延びる円弧状の例えば３つのボール溝３８，３９が形成されている。これらのボール溝３８，３９は、等しい中心角（例えば９０゜）の範囲に延ばされて、同じ方向に傾斜されている。そして、第１及び第２ディスク３２，３３に形成されたボール溝３８，３９間にボール３４が装入され、第１、第２ディスク３２，３３の相対回転によって、ボール溝３８，３９内をボール３４が転動することにより、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが軸方向に相対変位するようになっている。このとき、第１ディスク３２が第２ディスク３３に対して反時計回りに回転したとき、これらが離間する方向に変位する。
【００４１】
第２ディスク３３とブレーキパッド１４との間には、ピストン４０が設けられている。ピストン４０は、外周にネジ部４１を形成した円筒部材４２ａを有している。円筒部材４２ａは、第２ディスク３３のスリーブ３７内に挿入され、その内周に形成されたネジ部４３に螺合されている。円筒部材４２ａ内には、ケース１８にブラケット４４を介して取付けられた軸４５の図示せぬ二面取部が嵌合されて、その回転が規制されている。また、ピストン４０は、円筒部材４２ａの軸４５に対し反対側に回転が規制された状態で連結される略円板状の押圧部材４２ｂを有している。そして、円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂと軸４５との間に、ピストン４０が受けるピストン推力を検出する推力センサ（推力検出手段）４６が設けられている。
【００４２】
ピストン４０の円筒部材４２のネジ部４１と、第２ディスク３３のスリーブ３７のネジ部４３とで不可逆ねじを形成しており、ピストン４０は、その軸方向に力が作用しても移動することはないが、第２ディスク３３を反時計回りに回転させることにより、ディスク１１側へ移動するようになっている。
【００４３】
軸４５の外周部及び第２ディスク３３のスリーブ３７の内周部にそれぞれ形成されたバネ受４７，４８間に複数の皿バネ（圧縮ばね）４９が介装され、そのばね力によって第２ディスク３３がボール３４を第１ディスク３２との間で挟みつけるように付勢されている。軸４５は、調整ネジ５０およびロックナット５１によってブラケット４４に取付けられている。
【００４４】
第２ディスク３３には、最もディスク１１側の外径部にリング部材５２が固定されている。一方、爪部１３のキャリパ本体１２側には、その内側に円筒部材５３が位置固定で設けられており、この円筒部材５３の内側には、第１ディスク３２および第２ディスク３３の相互対向側が配置されている。この円筒部材５３の内側には、上記リング部材５２と対向するようにリング部材５４が固定されており、リング部材５２とリング部材５４との間には、これらの間に適度な抵抗力を付与するウエーブワッシャ５５が介装されている。
【００４５】
電動モータ１９、位置検出器２０、推力センサ４６には、コネクタ３１を介して図示せぬコントローラ（制御手段）が接続され、このコントローラは、位置検出器２０の検出結果すなわち電動モータ１９の実際のモータ回転位置と、電動モータ１９の電流値と、推力センサ４６の検出結果すなわち実際のピストン推力とに基づいて電動モータ１９を制御することで、ピストン推力が目標推力となるように制御を行う。
【００４６】
次に、減速機構２２について説明する。電動モータ１９の口ータ５８の一端部に偏心軸５７が形成され、偏心軸５７の外周部には、軸受５８を介して偏心板５９が回転可能に取付けられている。キャリパ本体１２には、偏心板５９に対向させて固定板６０が固定されている。偏心板５９及び固定板６０の対向面には、それぞれ周方向に沿って複数の穴（凹所）６１，６２が形成されており、これらの穴６１，６２間にボール（鋼球）６３が介装してオルダム機構を構成して、公転運動する偏心板５９を支持している。偏心板５９の一端面は、第１ディスク３２に対向されており、これらの対向面には、それぞれサイクロイド溝６４，６５が形成され、サイクロイド溝６４，６５間にボール（鋼球）６６が挿入されている。
【００４７】
第２ディスク３３のスリーブ３７の先端外周部には、円筒状のスプリングホルダ６７がピン６８によって回転しないように取付けられている。スプリングホルダ６７の一端部が、第１ディスク３２の円筒部３６の先端部に係合して、これらの相対回転を一定範囲に制限している。スプリングホルダ６７の周りには、コイルスプリング６９が巻装され、コイルスプリング６９は、所定のセット荷重をもって捻られて、その一端部がスプリングホルダ６７に結合され、他端部が第１ディスク３２の円筒部３６に結合されている。
【００４８】
以上のように構成した本実施形態の電動ディスクブレーキの基本作動について次に説明する。
【００４９】
非制動状態では、ボールランプ機構２１のボール３４がボール溝３８，３９の最も深い端部にあり、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが最も近い位置にある。コントローラは、制動力を発生させる際に、電動モータ１９のロータ２８を時計回りに回転させる。すると、偏心板５９が公転し、サイクロイド溝６４，６５及びボール６６の作用によって第１ディスク３２がロータ２８に対して、次式で示される一定の回転比Ｎで反時計回りに回転する。
Ｎ＝（ｄ−Ｄ）／Ｄ
ここで、
ｄ：サイクロイド溝６４の基準円直径
Ｄ：サイクロイド溝６５の基準円直径
すなわち、第１ディスク３２は、ロータ２８に対して一定の減速比α（＝１／Ｎ）で減速されて反時計回りに回転し、その分、トルクが増幅される。
【００５０】
第１ディスク３２の回転力は、コイルスプリング６９を介して第２ディスク３３に伝達される。ピストン４０がブレーキパッド１４，１５を押圧する前は、ピストン４０に軸方向の荷重が殆ど作用せず、ピストン４０と第２ディスク３３との間のネジ部４１，４３に生じる抵抗が小さいので、コイルスプリング６９のセット荷重によって第２ディスク３３が第１ディスク３２と一体に回転し、第２ディスク３３とピストン４０との間に相対回転が生じて、ネジ部４１，４３の作用によってピストン４０がディスク１１側ヘ前進する。なお、これにより、ネジ部４１，４３は電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００５１】
上記前進時において、第１ディスク３２と一体に回転する第２ディスク３３に固定されたリング部材５２と、爪部１３に円筒部材５３を介して固定配置されたリング部材５４とが相対回転することになり、これらの間に介装されたウエーブワッシャ５５が第２ディスク３３の回転に対して適度な抵抗力を付与する。
【００５２】
そして、ピストン４０が一方のブレーキパッド１４に接触してこれをディスク１１ヘ押圧させ、その反力によってキャリパ本体１２がキャリア１６のスライドピンに沿って移動して、爪部１３が他方のブレーキパッド１５をディスク１１に押圧させる。
【００５３】
両ブレーキパッド１４，１５がディスク１１に押圧された後は、その反力によってピストン４０に軸方向の大きな荷重が作用するため、ネジ部４１，４３の抵抗が増大してコイルスプリング６９のセット荷重を超えて、第２ディスク３３が回転を停止させることになり、その結果、コイルスプリング６９が撓んでボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３間に相対回転が生じる。これにより、ボール３４がボール溝３８，３９内を転動して第２ディスク３３およびピストン４０を一体に前進（すなわち直線運動）させ、ピストン４０によってブレーキパッド１４，１５をディスク１１にさらに押付ける。なお、これにより、ボールランプ機構２１も電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００５４】
そして、ピストン４０がブレーキパッド１４に接触した後においても、コントローラは、位置検出器２０の検出結果すなわちモータ回転位置と、推力センサ４６の検出結果すなわちピストン推力とから電動モータ１９の電流値を制御することで、ピストン推力を所望値に制御する。
【００５５】
ここで、コントローラは、各種センサからの検出データに基づいて電動キャリパ１０の制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求め、この目標推力をピストン４０に発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御および位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御を行う。その際に、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させる。
【００５６】
図２は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００５７】
図２において、符号７１は積分処理を行う積分器を、符号７２は予め設定された積分係数Ｋｆｉによって処理を行う増幅器を、符号７３は予め設定された係数Ｋｆｐによって処理を行う増幅器を、符号７４はピストン推力に応じて可変となる係数αによって処理を行う可変増幅器をそれぞれ示している。また、符号７６は予め設定されたマップ（剛性モデル）に基づいて変換処理を行う変換器を、符号７７は積分処理を行う積分器を、符号７８は予め設定された積分係数Ｋｐｉによって処理を行う増幅器を、符号７９は予め設定された係数Ｋｐｐによって処理を行う増幅器を、符号８０はピストン推力に応じて可変となる係数１−αによって処理を行う可変増幅器をそれぞれ示している。
【００５８】
そして、目標推力に対し、変換器７６において予め設定されたマップからこの目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出し、このデータに対し、位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データを位置フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器７７において積分処理を行いさらに増幅器７８において積分係数Ｋｐｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器７９において係数Ｋｐｐを乗算処理する。他方、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに対し、一方で積分器７１において積分処理を行いさらに増幅器７２において積分係数Ｋｆｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器７３において係数Ｋｆｐを乗算処理する。
【００５９】
そして、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、図３に示すマップから、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数α（０≦α≦１）を求め、増幅器７３において係数Ｋｆｐが乗算処理された推力制御のデータに可変増幅器７４においてαを乗算処理するとともに、増幅器７９において係数Ｋｐｐが乗算処理された位置制御のデータに可変増幅器８０において１−αを乗算処理し、これらを加算して得られた値で電動モータ１９を制御する。
【００６０】
ここで、図３に示すマップは、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、所定の第１しきい値Ｆ１以下である場合はα＝０とし、この第１しきい値Ｆ１よりも大きい第２しきい値Ｆ２以上の場合はα＝１とする。そして、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、所定の第１しきい値Ｆ１より大きく第２しきい値Ｆ２より小さい範囲では、ピストン推力が大きいほど、０から１の範囲でαが比例的に大きくなって、位置制御の制御量の配分を小さくするとともに推力制御の制御量の配分を大きくする。すなわち、ピストン推力が第２しきい値Ｆ２以上で大きい場合は位置制御の制御量を０として推力制御の制御量だけで制御することになり、ピストン推力が第１しきい値Ｆ１以下で小さい場合は推力制御の制御量を０として位置制御の制御量だけで制御することになる。さらに、これら第１しきい値Ｆ１より大きく第２しきい値Ｆ２より小さい範囲では、位置制御の制御量と推力制御の制御量とを合わせることになるが、このとき、ピストン推力が小さいほど、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくする。
【００６１】
なお、上記に限定されることなく、例えば、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、予め設定された所定値に達していない場合には、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御の配分を小さくする制御とし、予め設定された所定値に達している場合には、位置制御の制御量の配分を小さくするとともに推力制御の制御の配分を大きくする制御を行うものとしてもよい。
【００６２】
また、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるものでなく、目標推力に基づいて推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるマップを用いてもよい。すなわち、コントローラは、ピストン４０に発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるようにしてもよいのである。
【００６３】
さらに、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αのマップを、車両状態、ブレーキ動作状態、モータ位置等によって変化させても良い。
【００６４】
加えて、目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出す変換器７６におけるマップとして、予め設定されたものに限定されることなく、制御中に推力センサ４６で検出されるピストン推力と位置検出器２０で検出されるモータ回転位置との関係から作成したものを使用することも可能である。
【００６５】
以上に述べた第１実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムによれば、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、上記したように高推力領域では推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御とを組み合わせ、さらに極低推力領域では位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御のみを行うことができる。よって、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせ、さらに極低推力領域で位置制御のみを行って電動モータ１９が０位置で停止するように制御すれば、図４に示すように、減力方向でピストン推力が０になった時点Ｔ１から電動モータ１９が行きすぎても位置制御によりこれを円滑に戻すことができる。また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができ、さらに極低推力領域では誤差の大きい推力制御を排除して位置制御のみを行うことで、制御精度を確保できる。これらは、減速機構２２により電動モータ１９は多回転されることになるため、結果として、位置検出器２０の分解能が高くなっているためである。
【００６６】
したがって、応答性を向上させることができ、しかも、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。なお、推力制御と位置制御とを並列して行うことにより、推力センサ４６の故障時でも位置制御によりブレーキ性能を確保するようにもできる。
【００６７】
しかも、低推力領域では、推力センサ４６で検出されたピストン推力が小さいほど、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力センサ４６の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【００６８】
本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを主に図５を参照しつつ第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００６９】
第２実施形態の電動ディスクブレーキは、第１実施形態に対しコントローラの一部が主に相違している。
【００７０】
第２実施形態のコントローラは、各種センサからの検出データに基づいて電動ディスクブレーキの制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求め、この目標推力をピストン４０に発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行う。その際に、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達している場合は、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行う一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行う。
【００７１】
図５は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００７２】
図５において、符号８２は積分処理を行う積分器を、符号８３は予め設定された積分係数Ｋｆｉによって処理を行う増幅器を、符号８４は予め設定された係数Ｋｆｐによって処理を行う増幅器をそれぞれ示している。また、符号８６は、予め設定されたマップに基づいて変換処理を行う変換器を、符号８７は推力センサ４６で検出されたピストン推力によって制御される制御器をそれぞれ示している。
【００７３】
そして、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算することになるが、制御器８７において、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達している場合は、推力センサ４６で検出されたピストン推力を推力フィードバックとして減算する一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から変換器８６においてマップ（剛性モデル）にしたがって割り出したピストン推力を推定推力フィードバックとして減算する。そして、このデータに対し、一方で積分器８２において積分処理を行いさらに増幅器８３において積分係数Ｋｆｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器８４において係数Ｋｆｐを乗算処理して得られた値で電動モータ１９を制御する。
【００７４】
このように、第２実施形態の電動ディスクブレーキによれば、コントローラが、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推定推力フィードバックを割り出して推力制御を行うため、上記のように、高推力領域では推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行い、低推力領域では、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推定推力フィードバックを割り出して推力制御を行うことになる。よって、低推力領域では位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推力フィードバックを推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から作成された推力フィードバックを用いて推力制御を行うことになり、例えば、変換器８６におけるマップが、モータ回転位置がマイナスの場合は、マイナスの推定推力フィードバックを作成するものとすれば、電動モータ１９が行き過ぎてしまってもピストン４０を円滑に戻すことが可能となる。また、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置から推定推力フィードバックを作成して推力制御を行うことで、第１実施形態と同様に分解能を高めることができる。
【００７５】
したがって、応答性を向上させることができ、しかも、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【００７６】
第２実施形態では、予め設定されたしきい値により制御を切り換えたが、図６に示すように、制御器８７に換えて、第１実施形態と同様のピストン推力に応じて可変となる係数αによって処理を行う可変増幅器７４と、ピストン推力に応じて可変となる係数１−αによって処理を行う可変増幅器８０とを設けることで、ピストン推力の大きさによってフィードバック量の配分を変化させても良い。
【００７７】
なお、以上においては、位置制御、推力制御をＰＩ制御としているが、フィードフォワード制御あるいはＰＩＤ制御とすることも可能である。
【００７８】
本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを主に図７〜図１５を参照しつつ第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００７９】
図７に示すように、第３実施形態においては、ピストン４０の円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂとが、互いに回転方向の相対移動が規制され、軸線方向の移動に自由度を設けるようにスプライン結合部１１０によって結合されている。そして、ピストン４０にピストン推力が発生していない状態では、互いに対向する円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが離間しており、ピストン４０にピストン推力が発生するとその初期すなわちピストン推力が予め設定された所定値Ｆ１２より小さい状態では、円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが離間した状態のまま押圧部材４２ｂの押圧面１１３が推力センサ４６を押圧する。そして、ピストン推力が所定値Ｆ１２に達すると、円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが当接することになり押圧部材４２ｂの押圧面１１３がそれ以上推力センサ４６を押圧するのを規制する。
【００８０】
これにより、推力センサ４６には、所定値Ｆ１２を超えるピストン推力が入力されることがなく、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲は０からＦ１２という小側の所定範囲に限定されることになる。すなわち、図８に示すように、実際のピストン推力が０からＦ１２を超えるＦ１３まで変化しても、推力センサ４６の出力は０からＦ１２までの範囲内に限定される。その結果、推力センサ４６には、許容荷重がＦ１２以下と小さく、検出範囲が０からＦ１２と狭く限定される一方、この範囲の分解能が高いセンサを使用することができる。
【００８１】
以上において、スプライン結合部１１０と円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を機械的に小側の所定範囲に限定する推力範囲限定部（推力範囲限定手段）１１４を構成している。
【００８２】
ここで、上記のように、推力センサ４６として検出範囲が０からＦ１２と狭いセンサを使用することができる理由であるが、電動ディスクブレーキの電動モータ１９のモータ回転位置と実際のピストン推力との関係は、ブレーキパッド１４，１５の摩耗状態（摩耗量大、摩耗量中、新品および偏摩耗状態）によって図９に示すような関係を示すことになるが、この図９から明らかなように、いずれの摩耗状態でも低推力領域では上記関係は大きく変化するものの、あるピストン推力Ｆ１１以上では概ね一定の関係になる。そして、通常のブレーキ作動で発生するピストン推力は、このピストン推力Ｆ１１未満の範囲となっている。これらの理由から、このピストン推力Ｆ１１を若干超える値を上記した所定値Ｆ１２に設定し、この所定値Ｆ１２以下の範囲のピストン推力のみを推力センサ４６で検出する一方、この所定値Ｆ１２を超える範囲については、モータ回転位置でピストン推力を正確に推定することができることから、推定により推力を求めれば良いのである。
【００８３】
図１０は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００８４】
推力フィードバック制御部１１６は、目標推力と、推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力とが入力され、これらに基づいて電動モータ１９の制御量を演算し出力するものである。
【００８５】
推定推力制御部１１７は、目標推力と、推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力と、位置検出器２０で検出されたフィードバックとしてのモータ回転位置とが入力され、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置に基づいてピストン推力を推定しこの推定推力を出力するとともに、目標推力と、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置とに基づいて電動モータ１９の制御量を演算し出力するものである。
【００８６】
配分変更部１１８は、推定推力制御部１１７から出力される推定推力または推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力に基づいて、上記推力フィードバック制御部１１６でピストン推力に基づき演算された制御量および上記推定推力制御部１１７でモータ回転位置に基づき演算された制御量の配分を変更するための係数α（０≦α≦１）を割り出す。
【００８７】
α乗算部１１９は、配分変更部１１８で割り出された係数αを推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量に乗算する可変増幅器である。
【００８８】
１−α乗算部１２０は、配分変更部１１８で割り出された係数αを１から減算した１−αを推定推力制御部１１７から出力される制御量に乗算する可変増幅器である。
【００８９】
そして、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量に配分変更部１１８で割り出された係数αをα乗算部１１９で乗算した後の制御量と、推定推力制御部１１７から出力される制御量に係数１−αを１−α乗算部１２０で乗算した後の制御量とを加算する。
【００９０】
モータ駆動部１２２は、この加算した制御量で電動キャリパ１０内の電動モータ１９を駆動する。
【００９１】
ここで、上記した配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力（ピストンに発生させる目標推力でも可）が第１しきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくする一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力（ピストンに発生させる目標推力でも可）が第１しきい値よりも大きい第２しきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくする。
【００９２】
具体的に例示すれば、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力に対する係数αの図１１に示すようなマップにしたがって係数αを割り出す。
【００９３】
すなわち、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力が０から上記した第１しきい値Ｆ１１までの小さい所定範囲にあるとき、係数α＝１とすることになり、その結果、この範囲においてモータ駆動部１２２は、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。ここで、上記したように、ピストン推力が０から上記した第１しきい値Ｆ１１までの小さい所定範囲にあるときには、推力センサ４６が高い分解能でピストン推力を検出できることと、モータ回転位置に基づいてピストン推力を正確には推定できないこととから、推力センサ４６で検出されるピストン推力に基づいて推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。
【００９４】
また、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力が上記した第１しきい値Ｆ１１から第２しきい値Ｆ１２までの所定範囲にあるとき、第１しきい値Ｆ１１で係数α＝１となり、第２しきい値Ｆ１２で係数α＝０となり、第１しきい値Ｆ１１から第２しきい値Ｆ１２に近づくにしたがって直線的（比例的）に係数αが減っていくように係数αが決められる。その結果、モータ駆動部１２２は、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量と推定推力制御部１１７から出力される制御量とを、推力センサ４６で検出されたピストン推力が大きいほど推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量が大きくかつ推定推力制御部１１７から出力される制御量が小さくなるように配分しこれらを加算した制御量で電動モータ１９を駆動する。
【００９５】
そして、第２しきい値Ｆ１２では係数α＝０となるため、モータ駆動部１２２は、推定推力制御部１１７から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。ここで、上記したように、推力センサ４６に入力されるピストン推力は、上記第２しきい値Ｆ１２を超えることがないように推力範囲限定部１１４で限定されているため、推力センサ４６で検出されたピストン推力がＦ１２であった場合、実際のピストン推力はＦ１２以上となっていることがある。このとき、推力センサ４６は低推力の分解能を高めた結果、第２しきい値Ｆ１２を超えたピストン推力を正確に検出することはできないことと、第２しきい値Ｆ１２を超えるとモータ回転位置に基づいてピストン推力を正確に推定できることとから、上記のように推力センサ４６で検出されたピストン推力がＦ１２であった場合、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置に基づいてピストン推力を推定しこの推定推力に基づいて推定推力制御部１１７から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。
【００９６】
なお、例えば図１２に示すように、推力センサ４６で検出されるピストン推力の上限となる第２しきい値が、実際のピストン推力に対して、電動キャリパ１０の組み付け誤差によって、個体Ａと個体ＢとでＦ１２ＡとＦ１２Ｂのように変化したり、例えば図１３に示すように、第２しきい値が個体Ａと個体ＢとでＦ１２ＡとＦ１２Ｂのように変化した場合に、第２しきい値を検出するモータ回転位置がＸ１とＸ２のように変化したりすることがある。このため、第１しきい値Ｆ１１と第２しきい値Ｆ１２との関係は、電動キャリパ１０の組み付け誤差以上である必要がある。
【００９７】
上記した推力フィードバック制御部１１６は、ＰＩ制御を行うもので、図１４に示すように、積分処理を行う積分器１２４と、予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器１２５と、予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器１２６とを有しており、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに対し、一方で積分器１２４において積分処理を行いさらに増幅器１２５において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器１２６において係数Ｋｐを乗算処理した値を制御量として出力する。
【００９８】
また、上記した推定推力制御部１１７は、ＰＩ制御を行うもので、図１５に示すように、予め設定された剛性モデルのマップに基づいて変換処理を行う変換器１３０と、積分処理を行う積分器１３１と、予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器１３２と、予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器１３３と、予め設定された剛性逆モデルのマップに基づいて変換処理を行う変換器１３４と、剛性モデルのマップおよび剛性逆モデルのマップを補正するモデル補正部１３５とを有している。
【００９９】
そして、推定推力制御部１１７は、目標推力に対し、変換器１３０において予め設定された剛性モデルのマップからこの目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出し、このデータに対し、位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データを位置フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器１３１において積分処理を行いさらに増幅器１３２において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器１３３において係数Ｋｐを乗算処理した値を制御量として出力する。
【０１００】
また、推定推力制御部１１７は、位置フィードバックとしての位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データに対し、変換器１３４において予め設定された剛性逆モデルのマップから推定推力を割り出して出力する。
【０１０１】
さらに、推定推力制御部１１７は、第１しきい値Ｆ１１と第２しきい値Ｆ１２との間において位置フィードバックとしての位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データと推力フィードバックとしての推力センサ４６で検出された現在のピストン推力とから、モデル補正部１３５において、剛性モデルおよび剛性逆モデルの補正データを演算し、変換器１３０の剛性モデルのマップデータおよび変換器１３４の剛性逆モデルのマップデータを補正する。
【０１０２】
なお、第２しきい値Ｆ１２以降の領域では、推力センサ４６の剛性が影響しなくなるため、固定の剛性モデルを使用する。しかし、第２しきい値Ｆ１２は、上述したように電動キャリパ１０の個体によって異なるため、推力センサ４６で検出されたピストン推力の変化量と、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置の変化量とから、第２しきい値Ｆ１２を設定する。この第２しきい値Ｆ１２の設定は、例えば、モータ回転位置の変化量がゼロではないときに、ピストン推力の変化量がゼロとなった場合に設定する。ただし、その設定時期については、機構のバックラッシュを考えて推力発生後の増力方向へピストンが移動しているときに限定する必要がある。
【０１０３】
以上に述べた第３実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムによれば、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定部１１４を有することから、この推力範囲限定部１１４が推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。
【０１０４】
したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。しかも、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力センサ４６についてコスト低減および小型化が図れる。
【０１０５】
また、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、電動モータ１９を行き過ぎたりせずに停止させることが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１０６】
加えて、推力センサ４６で検出されたピストン推力またはピストン４０に発生させる目標推力が第１しきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくする一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力またはピストン４０に発生させる目標推力が第２しきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするため、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力センサ４６のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力センサ４６でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【０１０７】
したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１０８】
加えて、第２しきい値Ｆ１２を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なる第２しきい値Ｆ１２を正確に設定することができる。
【０１０９】
なお、第３実施形態においても、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるものでなく、目標推力に基づいて推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるマップを用いてもよい。すなわち、コントローラは、ピストン４０に発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるようにしてもよいのである。
【０１１０】
さらに、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αのマップを、車両状態、ブレーキ動作状態、モータ位置等によって変化させても良い。
【０１１１】
加えて、目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出す変換器７６におけるマップとして、予め設定されたものに限定されることなく、制御中に推力センサ４６で検出されるピストン推力と位置検出器２０で検出されるモータ回転位置との関係から作成したものを使用することも可能である。
【０１１２】
さらに、位置制御、推力制御をＰＩ制御としているが、フィードフォワード制御あるいはＰＩＤ制御とすることも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の電動ディスクブレーキによれば、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１４】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１１５】
本発明の請求項２記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【０１１６】
本発明の請求項３記載の電動ディスクブレーキによれば、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１７】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１１８】
本発明の請求項４記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することから、この推力範囲限定手段が推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１９】
しかも、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力検出手段についてコスト低減および小型化が図れる。
【０１２０】
本発明の請求項５記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１２１】
本発明の請求項６記載の電動ディスクブレーキによれば、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【０１２２】
本発明の請求項７記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１２３】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１２４】
本発明の請求項８記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【０１２５】
本発明の請求項９記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１２６】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１２７】
本発明の請求項１０記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１２８】
本発明の請求項１１記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパを示す断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラのピストン推力に対する係数αを割り出すためのマップを示す図である。
【図４】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキの作動時のモータ回転位置およびピストン推力の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図６】 本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部の変形例を示す制御ブロック図である。
【図７】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパを示す断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおける実際のピストン推力（横軸）と推力センサで検出されるピストン推力（縦軸）との関係を示す特性線図である。
【図９】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおけるモータ回転位置（横軸）と実際のピストン推力との関係（縦軸）をブレーキパッドの状態毎に示す特性線図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラのピストン推力に対する係数αを割り出すためのマップを示す図である。
【図１２】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおける実際のピストン推力（横軸）と推力センサで検出されるピストン推力（縦軸）との関係の個体差を示す特性線図である。
【図１３】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおけるモータ回転位置（横軸）と実際のピストン推力（縦軸）との関係の個体差を示す特性線図である。
【図１４】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの推力フィードバック制御部を示す制御ブロック図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの推定推力制御部を示す制御ブロック図である。
【図１６】 従来の電動ディスクブレーキのモータ回転位置とピストン推力との関係を示す特性線図である。
【図１７】 従来の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図１８】 従来の電動ディスクブレーキの作動時のモータ回転位置およびピストン推力の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動キャリパ
１１ ディスク
１４，１５ ブレーキパッド
１９ 電動モータ
２０ 位置検出器（位置検出手段）
２１ ボールランプ機構（変換機構部）
４０ ピストン
４１，４３ ネジ部（変換機構部）
４６ 推力センサ（推力検出手段）
１１４ 推力範囲限定部（推力範囲限定手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換して制動力を発生させる電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換して制動力を発生させる電動ディスクブレーキとして、例えば、電動モータと、電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出器と、ピストンが受けるピストン推力を検出する推力センサとを有する電動ディスクブレーキがあり、その一例として特開２０００−２１３５７５号公報に開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動モータのモータ回転位置とピストン推力との関係は、図１６に示すようになっており、ピストンが後退しブレーキパッドの押圧が解除された後のパッドクリアランス領域のモータ回転位置においては、ピストン推力は０となっている。そして、上記公報に開示されたもの等、従来の電動ディスクブレーキは、図１７に示すように、推力センサで検出されるピストン推力をフィードバックとする制御ブロックで制御を行っている。
【０００４】
ここで、図１７において、符号１００は積分処理を行う積分器を、符号１０１は予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器を、符号１０２は予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器を、符号１０３は制御対象である電動キャリパを、符号１０４は推力センサをそれぞれ示しており、目標推力に対し推力センサ１０４で検出された現在の推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器１００において積分処理を行いさらに増幅器１０１において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、加算後のデータにさらに増幅器１０２において係数Ｋｐを乗算処理して、得られた制御データで電動キャリパ１０３内の電動モータを制御する。
【０００５】
ここで、推力センサはアナログ出力のためＡＤ変換器の性能により分解能が決まるが、電動ディスクブレーキの発生推力が非常に大きいため、例えば、一つの推力センサで高推力領域まで推力を検出する場合、推力センサの低推力領域での推力検出の分解能が低くなってしまうことになり、電動モータの低推力領域での制御の精度が悪くなってしまうという問題もあった。
【０００６】
図１８に上記制御ブロックによるステップ応答の一例を示すが、この例のように、減力方向でピストン推力が０になった時点Ｔ１で電動モータの制御量が０になるが、慣性によって、モータ位置が０で停止せず図１８にＸ２で示すように回転しすぎる、いわゆるオーバーシュートが生じてしまい、このときピストンは推力を受けていないため、推力センサはオーバーシュートを検出できない。その結果、電動モータは、ピストンをブレーキパッドに対しクリアランスを生じる位置まで後退させてしまうことになり、連続的に制動力を発生させる場合等の応答性が悪くなってしまうという問題が発生する。
【０００７】
したがって、本発明は、低推力領域での制御精度を向上させることができ、応答性を向上させることができる電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴としている。
【０００９】
このように、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。
【００１０】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の電動ディスクブレーキは、請求項１記載のものに関して、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴としている。
【００１２】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、前記制御手段は、前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
このように、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。
【００１５】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項４記載の電動ディスクブレーキは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することを特徴としている。
【００１７】
このように、推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することから、この推力範囲限定手段が推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。
【００１８】
しかも、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力検出手段についてコスト低減および小型化が図れる。
【００１９】
本発明の請求項５記載の電動ディスクブレーキは、請求項４記載のものに関して、前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴としている。
【００２０】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【００２１】
本発明の請求項６記載の電動ディスクブレーキは、請求項５記載のものに関して、前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴としている。
【００２２】
このように、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【００２３】
本発明の請求項７記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴としている。
【００２４】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。
【００２５】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００２６】
本発明の請求項８記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、請求項７記載の制御プログラムに関して、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴としている。
【００２７】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。
【００２８】
本発明の請求項９記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴としている。
【００２９】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。
【００３０】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。
【００３１】
本発明の請求項１０記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、電動モータと、該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段と、ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴としている。
【００３２】
このように、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【００３３】
本発明の請求項１１記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムは、請求項１０記載のものに関して、前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴としている。
【００３４】
このように、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを図１〜図４を参照しつつ以下に説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパ１０は、図示せぬ車輪とともに回転するディスク１１の一側（通常は車体に対して内側）にキャリパ本体１２が配置されており、このキャリパ本体１２には、略Ｃ字形に形成されてディスク１１を跨いで反対側へ延びる爪部１３が一体的に結合されている。ディスク１１の両側、すなわち、ディスク１１とキャリパ本体１２との間および爪部１３の先端部との間に、それぞれブレーキパッド１４，１５が設けられている。ブレーキパッド１４，１５は、車体側に固定されるキャリア１６によってディスク１１の軸方向に沿って移動可能に支持されて、制動トルクをキャリア１６で受けるようになっており、また、キャリパ本体１２は、キャリア１６に取付けられた図示せぬスライドピンによってディスク１１の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。
【００３７】
キャリパ本体１２には、ボルト１７によって略円筒伏のケース１８が結合され、このケース１８内には、電動モータ１９および位置検出器（位置検出手段）２０が設けられている。一方、キャリパ本体１２内には、ボールランプ機構２１及び減速機構２２が挿入されている。ケース１８の後端部には、カバー２３がボルト２４によって取付けられている。
【００３８】
電動モータ１９は、ケース１８の内周部に固定されたステータ２５と、ステータ２５に挿入されて軸受２６，２７によってケース１８に回転可能に支持されたロータ２８とを備えている。位置検出器２０は、ケース１８側に固定されたレゾルバステータ２９及びロータ２８に取付けられたレゾルバロータ３０からなり、これらの相対回転に基づいてロータ２８の回転位置すなわち電動モータ１９のモータ回転位置を検出するものである。
【００３９】
ボールランプ機構２１は、環状の第１及び第２ディスク３２，３３と、これらの間に介装された複数のボール（鋼球）３４とから構成されている。第１ディスク３２は、軸受３５によってキャリパ本体１２に回転可能に支持され、ロータ２８内に挿入される円筒部３６が一体的に形成されている。第２ディスク３３には、円筒部３６よりも小径の円筒状のスリーブ３７が一体的に形成され、このスリーブ３７が円筒部３６内に挿通されている。
【００４０】
ボールランプ機構２１の第１ディスク３２及び第２ディスク３３の対向面には、それぞれ円周方向に沿って延びる円弧状の例えば３つのボール溝３８，３９が形成されている。これらのボール溝３８，３９は、等しい中心角（例えば９０゜）の範囲に延ばされて、同じ方向に傾斜されている。そして、第１及び第２ディスク３２，３３に形成されたボール溝３８，３９間にボール３４が装入され、第１、第２ディスク３２，３３の相対回転によって、ボール溝３８，３９内をボール３４が転動することにより、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが軸方向に相対変位するようになっている。このとき、第１ディスク３２が第２ディスク３３に対して反時計回りに回転したとき、これらが離間する方向に変位する。
【００４１】
第２ディスク３３とブレーキパッド１４との間には、ピストン４０が設けられている。ピストン４０は、外周にネジ部４１を形成した円筒部材４２ａを有している。円筒部材４２ａは、第２ディスク３３のスリーブ３７内に挿入され、その内周に形成されたネジ部４３に螺合されている。円筒部材４２ａ内には、ケース１８にブラケット４４を介して取付けられた軸４５の図示せぬ二面取部が嵌合されて、その回転が規制されている。また、ピストン４０は、円筒部材４２ａの軸４５に対し反対側に回転が規制された状態で連結される略円板状の押圧部材４２ｂを有している。そして、円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂと軸４５との間に、ピストン４０が受けるピストン推力を検出する推力センサ（推力検出手段）４６が設けられている。
【００４２】
ピストン４０の円筒部材４２のネジ部４１と、第２ディスク３３のスリーブ３７のネジ部４３とで不可逆ねじを形成しており、ピストン４０は、その軸方向に力が作用しても移動することはないが、第２ディスク３３を反時計回りに回転させることにより、ディスク１１側へ移動するようになっている。
【００４３】
軸４５の外周部及び第２ディスク３３のスリーブ３７の内周部にそれぞれ形成されたバネ受４７，４８間に複数の皿バネ（圧縮ばね）４９が介装され、そのばね力によって第２ディスク３３がボール３４を第１ディスク３２との間で挟みつけるように付勢されている。軸４５は、調整ネジ５０およびロックナット５１によってブラケット４４に取付けられている。
【００４４】
第２ディスク３３には、最もディスク１１側の外径部にリング部材５２が固定されている。一方、爪部１３のキャリパ本体１２側には、その内側に円筒部材５３が位置固定で設けられており、この円筒部材５３の内側には、第１ディスク３２および第２ディスク３３の相互対向側が配置されている。この円筒部材５３の内側には、上記リング部材５２と対向するようにリング部材５４が固定されており、リング部材５２とリング部材５４との間には、これらの間に適度な抵抗力を付与するウエーブワッシャ５５が介装されている。
【００４５】
電動モータ１９、位置検出器２０、推力センサ４６には、コネクタ３１を介して図示せぬコントローラ（制御手段）が接続され、このコントローラは、位置検出器２０の検出結果すなわち電動モータ１９の実際のモータ回転位置と、電動モータ１９の電流値と、推力センサ４６の検出結果すなわち実際のピストン推力とに基づいて電動モータ１９を制御することで、ピストン推力が目標推力となるように制御を行う。
【００４６】
次に、減速機構２２について説明する。電動モータ１９の口ータ５８の一端部に偏心軸５７が形成され、偏心軸５７の外周部には、軸受５８を介して偏心板５９が回転可能に取付けられている。キャリパ本体１２には、偏心板５９に対向させて固定板６０が固定されている。偏心板５９及び固定板６０の対向面には、それぞれ周方向に沿って複数の穴（凹所）６１，６２が形成されており、これらの穴６１，６２間にボール（鋼球）６３が介装してオルダム機構を構成して、公転運動する偏心板５９を支持している。偏心板５９の一端面は、第１ディスク３２に対向されており、これらの対向面には、それぞれサイクロイド溝６４，６５が形成され、サイクロイド溝６４，６５間にボール（鋼球）６６が挿入されている。
【００４７】
第２ディスク３３のスリーブ３７の先端外周部には、円筒状のスプリングホルダ６７がピン６８によって回転しないように取付けられている。スプリングホルダ６７の一端部が、第１ディスク３２の円筒部３６の先端部に係合して、これらの相対回転を一定範囲に制限している。スプリングホルダ６７の周りには、コイルスプリング６９が巻装され、コイルスプリング６９は、所定のセット荷重をもって捻られて、その一端部がスプリングホルダ６７に結合され、他端部が第１ディスク３２の円筒部３６に結合されている。
【００４８】
以上のように構成した本実施形態の電動ディスクブレーキの基本作動について次に説明する。
【００４９】
非制動状態では、ボールランプ機構２１のボール３４がボール溝３８，３９の最も深い端部にあり、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが最も近い位置にある。コントローラは、制動力を発生させる際に、電動モータ１９のロータ２８を時計回りに回転させる。すると、偏心板５９が公転し、サイクロイド溝６４，６５及びボール６６の作用によって第１ディスク３２がロータ２８に対して、次式で示される一定の回転比Ｎで反時計回りに回転する。
Ｎ＝（ｄ−Ｄ）／Ｄ
ここで、
ｄ：サイクロイド溝６４の基準円直径
Ｄ：サイクロイド溝６５の基準円直径
すなわち、第１ディスク３２は、ロータ２８に対して一定の減速比α（＝１／Ｎ）で減速されて反時計回りに回転し、その分、トルクが増幅される。
【００５０】
第１ディスク３２の回転力は、コイルスプリング６９を介して第２ディスク３３に伝達される。ピストン４０がブレーキパッド１４，１５を押圧する前は、ピストン４０に軸方向の荷重が殆ど作用せず、ピストン４０と第２ディスク３３との間のネジ部４１，４３に生じる抵抗が小さいので、コイルスプリング６９のセット荷重によって第２ディスク３３が第１ディスク３２と一体に回転し、第２ディスク３３とピストン４０との間に相対回転が生じて、ネジ部４１，４３の作用によってピストン４０がディスク１１側ヘ前進する。なお、これにより、ネジ部４１，４３は電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００５１】
上記前進時において、第１ディスク３２と一体に回転する第２ディスク３３に固定されたリング部材５２と、爪部１３に円筒部材５３を介して固定配置されたリング部材５４とが相対回転することになり、これらの間に介装されたウエーブワッシャ５５が第２ディスク３３の回転に対して適度な抵抗力を付与する。
【００５２】
そして、ピストン４０が一方のブレーキパッド１４に接触してこれをディスク１１ヘ押圧させ、その反力によってキャリパ本体１２がキャリア１６のスライドピンに沿って移動して、爪部１３が他方のブレーキパッド１５をディスク１１に押圧させる。
【００５３】
両ブレーキパッド１４，１５がディスク１１に押圧された後は、その反力によってピストン４０に軸方向の大きな荷重が作用するため、ネジ部４１，４３の抵抗が増大してコイルスプリング６９のセット荷重を超えて、第２ディスク３３が回転を停止させることになり、その結果、コイルスプリング６９が撓んでボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３間に相対回転が生じる。これにより、ボール３４がボール溝３８，３９内を転動して第２ディスク３３およびピストン４０を一体に前進（すなわち直線運動）させ、ピストン４０によってブレーキパッド１４，１５をディスク１１にさらに押付ける。なお、これにより、ボールランプ機構２１も電動モータ１９の回転運動をピストン４０の直線運動に変換する変換機構部を構成している。
【００５４】
そして、ピストン４０がブレーキパッド１４に接触した後においても、コントローラは、位置検出器２０の検出結果すなわちモータ回転位置と、推力センサ４６の検出結果すなわちピストン推力とから電動モータ１９の電流値を制御することで、ピストン推力を所望値に制御する。
【００５５】
ここで、コントローラは、各種センサからの検出データに基づいて電動キャリパ１０の制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求め、この目標推力をピストン４０に発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御および位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御を行う。その際に、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させる。
【００５６】
図２は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００５７】
図２において、符号７１は積分処理を行う積分器を、符号７２は予め設定された積分係数Ｋｆｉによって処理を行う増幅器を、符号７３は予め設定された係数Ｋｆｐによって処理を行う増幅器を、符号７４はピストン推力に応じて可変となる係数αによって処理を行う可変増幅器をそれぞれ示している。また、符号７６は予め設定されたマップ（剛性モデル）に基づいて変換処理を行う変換器を、符号７７は積分処理を行う積分器を、符号７８は予め設定された積分係数Ｋｐｉによって処理を行う増幅器を、符号７９は予め設定された係数Ｋｐｐによって処理を行う増幅器を、符号８０はピストン推力に応じて可変となる係数１−αによって処理を行う可変増幅器をそれぞれ示している。
【００５８】
そして、目標推力に対し、変換器７６において予め設定されたマップからこの目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出し、このデータに対し、位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データを位置フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器７７において積分処理を行いさらに増幅器７８において積分係数Ｋｐｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器７９において係数Ｋｐｐを乗算処理する。他方、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに対し、一方で積分器７１において積分処理を行いさらに増幅器７２において積分係数Ｋｆｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器７３において係数Ｋｆｐを乗算処理する。
【００５９】
そして、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、図３に示すマップから、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数α（０≦α≦１）を求め、増幅器７３において係数Ｋｆｐが乗算処理された推力制御のデータに可変増幅器７４においてαを乗算処理するとともに、増幅器７９において係数Ｋｐｐが乗算処理された位置制御のデータに可変増幅器８０において１−αを乗算処理し、これらを加算して得られた値で電動モータ１９を制御する。
【００６０】
ここで、図３に示すマップは、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、所定の第１しきい値Ｆ１以下である場合はα＝０とし、この第１しきい値Ｆ１よりも大きい第２しきい値Ｆ２以上の場合はα＝１とする。そして、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、所定の第１しきい値Ｆ１より大きく第２しきい値Ｆ２より小さい範囲では、ピストン推力が大きいほど、０から１の範囲でαが比例的に大きくなって、位置制御の制御量の配分を小さくするとともに推力制御の制御量の配分を大きくする。すなわち、ピストン推力が第２しきい値Ｆ２以上で大きい場合は位置制御の制御量を０として推力制御の制御量だけで制御することになり、ピストン推力が第１しきい値Ｆ１以下で小さい場合は推力制御の制御量を０として位置制御の制御量だけで制御することになる。さらに、これら第１しきい値Ｆ１より大きく第２しきい値Ｆ２より小さい範囲では、位置制御の制御量と推力制御の制御量とを合わせることになるが、このとき、ピストン推力が小さいほど、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくする。
【００６１】
なお、上記に限定されることなく、例えば、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力が、予め設定された所定値に達していない場合には、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御の配分を小さくする制御とし、予め設定された所定値に達している場合には、位置制御の制御量の配分を小さくするとともに推力制御の制御の配分を大きくする制御を行うものとしてもよい。
【００６２】
また、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるものでなく、目標推力に基づいて推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるマップを用いてもよい。すなわち、コントローラは、ピストン４０に発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるようにしてもよいのである。
【００６３】
さらに、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αのマップを、車両状態、ブレーキ動作状態、モータ位置等によって変化させても良い。
【００６４】
加えて、目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出す変換器７６におけるマップとして、予め設定されたものに限定されることなく、制御中に推力センサ４６で検出されるピストン推力と位置検出器２０で検出されるモータ回転位置との関係から作成したものを使用することも可能である。
【００６５】
以上に述べた第１実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムによれば、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、上記したように高推力領域では推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御とを組み合わせ、さらに極低推力領域では位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御のみを行うことができる。よって、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせ、さらに極低推力領域で位置制御のみを行って電動モータ１９が０位置で停止するように制御すれば、図４に示すように、減力方向でピストン推力が０になった時点Ｔ１から電動モータ１９が行きすぎても位置制御によりこれを円滑に戻すことができる。また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができ、さらに極低推力領域では誤差の大きい推力制御を排除して位置制御のみを行うことで、制御精度を確保できる。これらは、減速機構２２により電動モータ１９は多回転されることになるため、結果として、位置検出器２０の分解能が高くなっているためである。
【００６６】
したがって、応答性を向上させることができ、しかも、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。なお、推力制御と位置制御とを並列して行うことにより、推力センサ４６の故障時でも位置制御によりブレーキ性能を確保するようにもできる。
【００６７】
しかも、低推力領域では、推力センサ４６で検出されたピストン推力が小さいほど、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置をフィードバックとする位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力センサ４６の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【００６８】
本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを主に図５を参照しつつ第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００６９】
第２実施形態の電動ディスクブレーキは、第１実施形態に対しコントローラの一部が主に相違している。
【００７０】
第２実施形態のコントローラは、各種センサからの検出データに基づいて電動ディスクブレーキの制動力すなわちピストン４０に発生させる目標推力を求め、この目標推力をピストン４０に発生させるように電動モータ１９に対し、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行う。その際に、コントローラは、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達している場合は、推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行う一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行う。
【００７１】
図５は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００７２】
図５において、符号８２は積分処理を行う積分器を、符号８３は予め設定された積分係数Ｋｆｉによって処理を行う増幅器を、符号８４は予め設定された係数Ｋｆｐによって処理を行う増幅器をそれぞれ示している。また、符号８６は、予め設定されたマップに基づいて変換処理を行う変換器を、符号８７は推力センサ４６で検出されたピストン推力によって制御される制御器をそれぞれ示している。
【００７３】
そして、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算することになるが、制御器８７において、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達している場合は、推力センサ４６で検出されたピストン推力を推力フィードバックとして減算する一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から変換器８６においてマップ（剛性モデル）にしたがって割り出したピストン推力を推定推力フィードバックとして減算する。そして、このデータに対し、一方で積分器８２において積分処理を行いさらに増幅器８３において積分係数Ｋｆｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器８４において係数Ｋｆｐを乗算処理して得られた値で電動モータ１９を制御する。
【００７４】
このように、第２実施形態の電動ディスクブレーキによれば、コントローラが、推力センサ４６で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推定推力フィードバックを割り出して推力制御を行うため、上記のように、高推力領域では推力センサ４６で検出されたピストン推力をフィードバックとする推力制御を行い、低推力領域では、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推定推力フィードバックを割り出して推力制御を行うことになる。よって、低推力領域では位置検出器２０で検出されたモータ回転位置から推力フィードバックを推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から作成された推力フィードバックを用いて推力制御を行うことになり、例えば、変換器８６におけるマップが、モータ回転位置がマイナスの場合は、マイナスの推定推力フィードバックを作成するものとすれば、電動モータ１９が行き過ぎてしまってもピストン４０を円滑に戻すことが可能となる。また、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置から推定推力フィードバックを作成して推力制御を行うことで、第１実施形態と同様に分解能を高めることができる。
【００７５】
したがって、応答性を向上させることができ、しかも、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【００７６】
第２実施形態では、予め設定されたしきい値により制御を切り換えたが、図６に示すように、制御器８７に換えて、第１実施形態と同様のピストン推力に応じて可変となる係数αによって処理を行う可変増幅器７４と、ピストン推力に応じて可変となる係数１−αによって処理を行う可変増幅器８０とを設けることで、ピストン推力の大きさによってフィードバック量の配分を変化させても良い。
【００７７】
なお、以上においては、位置制御、推力制御をＰＩ制御としているが、フィードフォワード制御あるいはＰＩＤ制御とすることも可能である。
【００７８】
本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムを主に図７〜図１５を参照しつつ第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
【００７９】
図７に示すように、第３実施形態においては、ピストン４０の円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂとが、互いに回転方向の相対移動が規制され、軸線方向の移動に自由度を設けるようにスプライン結合部１１０によって結合されている。そして、ピストン４０にピストン推力が発生していない状態では、互いに対向する円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが離間しており、ピストン４０にピストン推力が発生するとその初期すなわちピストン推力が予め設定された所定値Ｆ１２より小さい状態では、円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが離間した状態のまま押圧部材４２ｂの押圧面１１３が推力センサ４６を押圧する。そして、ピストン推力が所定値Ｆ１２に達すると、円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが当接することになり押圧部材４２ｂの押圧面１１３がそれ以上推力センサ４６を押圧するのを規制する。
【００８０】
これにより、推力センサ４６には、所定値Ｆ１２を超えるピストン推力が入力されることがなく、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲は０からＦ１２という小側の所定範囲に限定されることになる。すなわち、図８に示すように、実際のピストン推力が０からＦ１２を超えるＦ１３まで変化しても、推力センサ４６の出力は０からＦ１２までの範囲内に限定される。その結果、推力センサ４６には、許容荷重がＦ１２以下と小さく、検出範囲が０からＦ１２と狭く限定される一方、この範囲の分解能が高いセンサを使用することができる。
【００８１】
以上において、スプライン結合部１１０と円筒部材４２ａの対向面１１１と押圧部材４２ｂの対向面１１２とが、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を機械的に小側の所定範囲に限定する推力範囲限定部（推力範囲限定手段）１１４を構成している。
【００８２】
ここで、上記のように、推力センサ４６として検出範囲が０からＦ１２と狭いセンサを使用することができる理由であるが、電動ディスクブレーキの電動モータ１９のモータ回転位置と実際のピストン推力との関係は、ブレーキパッド１４，１５の摩耗状態（摩耗量大、摩耗量中、新品および偏摩耗状態）によって図９に示すような関係を示すことになるが、この図９から明らかなように、いずれの摩耗状態でも低推力領域では上記関係は大きく変化するものの、あるピストン推力Ｆ１１以上では概ね一定の関係になる。そして、通常のブレーキ作動で発生するピストン推力は、このピストン推力Ｆ１１未満の範囲となっている。これらの理由から、このピストン推力Ｆ１１を若干超える値を上記した所定値Ｆ１２に設定し、この所定値Ｆ１２以下の範囲のピストン推力のみを推力センサ４６で検出する一方、この所定値Ｆ１２を超える範囲については、モータ回転位置でピストン推力を正確に推定することができることから、推定により推力を求めれば良いのである。
【００８３】
図１０は、上記制御を行うためのコントローラ内に設けられた制御ブロックを示している。
【００８４】
推力フィードバック制御部１１６は、目標推力と、推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力とが入力され、これらに基づいて電動モータ１９の制御量を演算し出力するものである。
【００８５】
推定推力制御部１１７は、目標推力と、推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力と、位置検出器２０で検出されたフィードバックとしてのモータ回転位置とが入力され、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置に基づいてピストン推力を推定しこの推定推力を出力するとともに、目標推力と、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置とに基づいて電動モータ１９の制御量を演算し出力するものである。
【００８６】
配分変更部１１８は、推定推力制御部１１７から出力される推定推力または推力センサ４６で検出されたフィードバックとしてのピストン推力に基づいて、上記推力フィードバック制御部１１６でピストン推力に基づき演算された制御量および上記推定推力制御部１１７でモータ回転位置に基づき演算された制御量の配分を変更するための係数α（０≦α≦１）を割り出す。
【００８７】
α乗算部１１９は、配分変更部１１８で割り出された係数αを推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量に乗算する可変増幅器である。
【００８８】
１−α乗算部１２０は、配分変更部１１８で割り出された係数αを１から減算した１−αを推定推力制御部１１７から出力される制御量に乗算する可変増幅器である。
【００８９】
そして、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量に配分変更部１１８で割り出された係数αをα乗算部１１９で乗算した後の制御量と、推定推力制御部１１７から出力される制御量に係数１−αを１−α乗算部１２０で乗算した後の制御量とを加算する。
【００９０】
モータ駆動部１２２は、この加算した制御量で電動キャリパ１０内の電動モータ１９を駆動する。
【００９１】
ここで、上記した配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力（ピストンに発生させる目標推力でも可）が第１しきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくする一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力（ピストンに発生させる目標推力でも可）が第１しきい値よりも大きい第２しきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくする。
【００９２】
具体的に例示すれば、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力に対する係数αの図１１に示すようなマップにしたがって係数αを割り出す。
【００９３】
すなわち、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力が０から上記した第１しきい値Ｆ１１までの小さい所定範囲にあるとき、係数α＝１とすることになり、その結果、この範囲においてモータ駆動部１２２は、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。ここで、上記したように、ピストン推力が０から上記した第１しきい値Ｆ１１までの小さい所定範囲にあるときには、推力センサ４６が高い分解能でピストン推力を検出できることと、モータ回転位置に基づいてピストン推力を正確には推定できないこととから、推力センサ４６で検出されるピストン推力に基づいて推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。
【００９４】
また、配分変更部１１８は、推力センサ４６で検出されたピストン推力が上記した第１しきい値Ｆ１１から第２しきい値Ｆ１２までの所定範囲にあるとき、第１しきい値Ｆ１１で係数α＝１となり、第２しきい値Ｆ１２で係数α＝０となり、第１しきい値Ｆ１１から第２しきい値Ｆ１２に近づくにしたがって直線的（比例的）に係数αが減っていくように係数αが決められる。その結果、モータ駆動部１２２は、推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量と推定推力制御部１１７から出力される制御量とを、推力センサ４６で検出されたピストン推力が大きいほど推力フィードバック制御部１１６から出力される制御量が大きくかつ推定推力制御部１１７から出力される制御量が小さくなるように配分しこれらを加算した制御量で電動モータ１９を駆動する。
【００９５】
そして、第２しきい値Ｆ１２では係数α＝０となるため、モータ駆動部１２２は、推定推力制御部１１７から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。ここで、上記したように、推力センサ４６に入力されるピストン推力は、上記第２しきい値Ｆ１２を超えることがないように推力範囲限定部１１４で限定されているため、推力センサ４６で検出されたピストン推力がＦ１２であった場合、実際のピストン推力はＦ１２以上となっていることがある。このとき、推力センサ４６は低推力の分解能を高めた結果、第２しきい値Ｆ１２を超えたピストン推力を正確に検出することはできないことと、第２しきい値Ｆ１２を超えるとモータ回転位置に基づいてピストン推力を正確に推定できることとから、上記のように推力センサ４６で検出されたピストン推力がＦ１２であった場合、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置に基づいてピストン推力を推定しこの推定推力に基づいて推定推力制御部１１７から出力される制御量のみで電動モータ１９を駆動する。
【００９６】
なお、例えば図１２に示すように、推力センサ４６で検出されるピストン推力の上限となる第２しきい値が、実際のピストン推力に対して、電動キャリパ１０の組み付け誤差によって、個体Ａと個体ＢとでＦ１２ＡとＦ１２Ｂのように変化したり、例えば図１３に示すように、第２しきい値が個体Ａと個体ＢとでＦ１２ＡとＦ１２Ｂのように変化した場合に、第２しきい値を検出するモータ回転位置がＸ１とＸ２のように変化したりすることがある。このため、第１しきい値Ｆ１１と第２しきい値Ｆ１２との関係は、電動キャリパ１０の組み付け誤差以上である必要がある。
【００９７】
上記した推力フィードバック制御部１１６は、ＰＩ制御を行うもので、図１４に示すように、積分処理を行う積分器１２４と、予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器１２５と、予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器１２６とを有しており、目標推力に対し、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力を推力フィードバックとして減算し、このデータに対し、一方で積分器１２４において積分処理を行いさらに増幅器１２５において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器１２６において係数Ｋｐを乗算処理した値を制御量として出力する。
【００９８】
また、上記した推定推力制御部１１７は、ＰＩ制御を行うもので、図１５に示すように、予め設定された剛性モデルのマップに基づいて変換処理を行う変換器１３０と、積分処理を行う積分器１３１と、予め設定された積分係数Ｋｉによって処理を行う増幅器１３２と、予め設定された係数Ｋｐによって処理を行う増幅器１３３と、予め設定された剛性逆モデルのマップに基づいて変換処理を行う変換器１３４と、剛性モデルのマップおよび剛性逆モデルのマップを補正するモデル補正部１３５とを有している。
【００９９】
そして、推定推力制御部１１７は、目標推力に対し、変換器１３０において予め設定された剛性モデルのマップからこの目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出し、このデータに対し、位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データを位置フィードバックとして減算し、このデータに、一方でこのデータを積分器１３１において積分処理を行いさらに増幅器１３２において積分係数Ｋｉを乗算処理したデータを求めて、これを加算し、この加算後のデータにさらに増幅器１３３において係数Ｋｐを乗算処理した値を制御量として出力する。
【０１００】
また、推定推力制御部１１７は、位置フィードバックとしての位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データに対し、変換器１３４において予め設定された剛性逆モデルのマップから推定推力を割り出して出力する。
【０１０１】
さらに、推定推力制御部１１７は、第１しきい値Ｆ１１と第２しきい値Ｆ１２との間において位置フィードバックとしての位置検出器２０で検出された現在のモータ回転位置データと推力フィードバックとしての推力センサ４６で検出された現在のピストン推力とから、モデル補正部１３５において、剛性モデルおよび剛性逆モデルの補正データを演算し、変換器１３０の剛性モデルのマップデータおよび変換器１３４の剛性逆モデルのマップデータを補正する。
【０１０２】
なお、第２しきい値Ｆ１２以降の領域では、推力センサ４６の剛性が影響しなくなるため、固定の剛性モデルを使用する。しかし、第２しきい値Ｆ１２は、上述したように電動キャリパ１０の個体によって異なるため、推力センサ４６で検出されたピストン推力の変化量と、位置検出器２０で検出されたモータ回転位置の変化量とから、第２しきい値Ｆ１２を設定する。この第２しきい値Ｆ１２の設定は、例えば、モータ回転位置の変化量がゼロではないときに、ピストン推力の変化量がゼロとなった場合に設定する。ただし、その設定時期については、機構のバックラッシュを考えて推力発生後の増力方向へピストンが移動しているときに限定する必要がある。
【０１０３】
以上に述べた第３実施形態の電動ディスクブレーキおよびその制御プログラムによれば、推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定部１１４を有することから、この推力範囲限定部１１４が推力センサ４６に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。
【０１０４】
したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。しかも、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力センサ４６についてコスト低減および小型化が図れる。
【０１０５】
また、推力センサ４６として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、電動モータ１９を行き過ぎたりせずに停止させることが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１０６】
加えて、推力センサ４６で検出されたピストン推力またはピストン４０に発生させる目標推力が第１しきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくする一方、推力センサ４６で検出されたピストン推力またはピストン４０に発生させる目標推力が第２しきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするため、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力センサ４６のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力センサ４６でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。
【０１０７】
したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１０８】
加えて、第２しきい値Ｆ１２を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なる第２しきい値Ｆ１２を正確に設定することができる。
【０１０９】
なお、第３実施形態においても、推力センサ４６で検出された現在のピストン推力に基づいて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるものでなく、目標推力に基づいて推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αを求めるマップを用いてもよい。すなわち、コントローラは、ピストン４０に発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるようにしてもよいのである。
【０１１０】
さらに、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるための係数αのマップを、車両状態、ブレーキ動作状態、モータ位置等によって変化させても良い。
【０１１１】
加えて、目標推力に対する目標モータ回転位置データを割り出す変換器７６におけるマップとして、予め設定されたものに限定されることなく、制御中に推力センサ４６で検出されるピストン推力と位置検出器２０で検出されるモータ回転位置との関係から作成したものを使用することも可能である。
【０１１２】
さらに、位置制御、推力制御をＰＩ制御としているが、フィードフォワード制御あるいはＰＩＤ制御とすることも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の電動ディスクブレーキによれば、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１４】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１１５】
本発明の請求項２記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【０１１６】
本発明の請求項３記載の電動ディスクブレーキによれば、制御手段は、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１７】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１１８】
本発明の請求項４記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することから、この推力範囲限定手段が推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を低推力領域のみに限定することで、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１１９】
しかも、推力検出手段として高い分解能で低推力領域のみ検出可能なものを用いることができるため、推力検出手段についてコスト低減および小型化が図れる。
【０１２０】
本発明の請求項５記載の電動ディスクブレーキによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１２１】
本発明の請求項６記載の電動ディスクブレーキによれば、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【０１２２】
本発明の請求項７記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力に応じて、推力制御および位置制御の制御量の配分を変化させるため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御のみを行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うことができる。よって、例えば、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、低推力領域での推力制御による分解能不足を位置制御で補って分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１２３】
また、低推力領域で推力制御と位置制御とを組み合わせて行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと位置制御を合わせることになり、その結果、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１２４】
本発明の請求項８記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が小さいほど、位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするため、推力検出手段の推力検出の分解能の低下に応じて、位置制御の制御量の配分を大きくするとともに推力制御の制御量の配分を小さくすることになる。したがって、低推力領域での制御の精度を一層向上させることができる。
【０１２５】
本発明の請求項９記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うため、例えば、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域では、位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことができる。よって、低推力領域において分解能が不足する推力制御ではなく、分解能が確保できるモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、分解能を高めることができる。したがって、低推力領域での制御精度を向上させてブレーキフィーリングを向上させることができる。
【０１２６】
また、低推力領域で位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことで、減力方向でピストン推力が０に近づくと、モータ回転位置から割り出されたピストン推力を用いて推力制御を行うことになり、電動モータが行き過ぎてしまってもピストンを円滑に戻すことが可能となる。したがって、応答性を向上させることができる。
【０１２７】
本発明の請求項１０記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、推力検出手段で検出されたピストン推力またはピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を小さくするとともにモータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を大きくするため、例えば、低推力領域では、この領域の分解能が高い推力検出手段のピストン推力検出の分解能に合わせて、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を小さくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を大きくする一方、推力検出手段でピストン推力が検出できない高推力領域では、モータ回転位置に基づく制御の制御量の配分を大きくするとともにピストン推力に基づく制御の制御量の配分を小さくする。したがって、全推力領域での制御の精度を効率良く向上させることができる。
【０１２８】
本発明の請求項１１記載の電動ディスクブレーキの制御プログラムによれば、所定のしきい値を、ピストン推力の変化量とモータ回転位置の変化量とから設定するため、個体によって異なるしきい値を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパを示す断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラのピストン推力に対する係数αを割り出すためのマップを示す図である。
【図４】 本発明の第１実施形態の電動ディスクブレーキの作動時のモータ回転位置およびピストン推力の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図６】 本発明の第２実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部の変形例を示す制御ブロック図である。
【図７】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキの電動キャリパを示す断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおける実際のピストン推力（横軸）と推力センサで検出されるピストン推力（縦軸）との関係を示す特性線図である。
【図９】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおけるモータ回転位置（横軸）と実際のピストン推力との関係（縦軸）をブレーキパッドの状態毎に示す特性線図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラのピストン推力に対する係数αを割り出すためのマップを示す図である。
【図１２】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおける実際のピストン推力（横軸）と推力センサで検出されるピストン推力（縦軸）との関係の個体差を示す特性線図である。
【図１３】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキにおけるモータ回転位置（横軸）と実際のピストン推力（縦軸）との関係の個体差を示す特性線図である。
【図１４】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの推力フィードバック制御部を示す制御ブロック図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態の電動ディスクブレーキのコントローラの推定推力制御部を示す制御ブロック図である。
【図１６】 従来の電動ディスクブレーキのモータ回転位置とピストン推力との関係を示す特性線図である。
【図１７】 従来の電動ディスクブレーキのコントローラの要部を示す制御ブロック図である。
【図１８】 従来の電動ディスクブレーキの作動時のモータ回転位置およびピストン推力の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０ 電動キャリパ
１１ ディスク
１４，１５ ブレーキパッド
１９ 電動モータ
２０ 位置検出器（位置検出手段）
２１ ボールランプ機構（変換機構部）
４０ ピストン
４１，４３ ネジ部（変換機構部）
４６ 推力センサ（推力検出手段）
１１４ 推力範囲限定部（推力範囲限定手段）
Claims (11)
- 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、
前記制御手段は、
前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴とする電動ディスクブレーキ。 - 前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴とする請求項１記載の電動ディスクブレーキ。
- 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、
前記制御手段は、
前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴とする電動ディスクブレーキ。 - 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキであって、
ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段を有することを特徴とする電動ディスクブレーキ。 - 前記制御手段は、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴とする請求項４記載の電動ディスクブレーキ。
- 前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴とする請求項５記載のディスクブレーキ。
- 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、
前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力に応じて、前記推力制御および前記位置制御の制御量の配分を、高推力領域では推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御を行い、低推力領域ではこの推力制御と位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づく位置制御とを組み合わせて行うように変化させることを特徴とする電動ディスクブレーキの制御プログラム。 - 前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が小さいほど、前記位置制御の制御量の配分を大きくするとともに前記推力制御の制御量の配分を小さくすることを特徴とする請求項７記載の電動ディスクブレーキの制御プログラム。
- 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力に基づく推力制御によって、前記ピストンに目標推力を発生させるように前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、
前記ブレーキパッドをディスクに押圧した後に、前記推力検出手段で検出されたピストン推力が予め設定された値に達していない場合は、前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置からピストン推力を推定して推力制御を行うことを特徴とする電動ディスクブレーキの制御プログラム。 - 電動モータと、
該電動モータの回転運動をピストンの直線運動に変換し該ピストンでブレーキパッドをディスクに接触させる変換機構部と、
前記電動モータのモータ回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ピストンが受けるピストン推力を検出する推力検出手段と、
該推力検出手段で検出されたピストン推力および前記位置検出手段で検出されたモータ回転位置に基づいて前記電動モータを制御する制御手段と、
ピストン推力が所定値に達したときに前記推力検出手段への押圧を規制して前記推力検出手段に入力されるピストン推力の範囲を限定する推力範囲限定手段とを有する電動ディスクブレーキの制御プログラムであって、
前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達していない場合は、前記ピストン推力に基づく推力制御の制御量の配分を大きくするとともに前記モータ回転位置に基づく位置制御の制御量の配分を小さくする一方、前記推力検出手段で検出されたピストン推力または前記ピストンに発生させる目標推力が所定のしきい値に達した場合は、前記推力制御の制御量の配分を小さくするとともに前記位置制御の制御量の配分を大きくすることを特徴とする電動ディスクブレーキの制御プログラム。 - 前記所定のしきい値を、前記ピストン推力の変化量と前記モータ回転位置の変化量とから設定することを特徴とする請求項１０記載のディスクブレーキの制御プログラム。
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