JP3942747B2 - ブレーキトルク検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパに歪みゲージを取り付けてブレーキトルクを検出するブレーキ力検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用のブレーキ装置としては、例えば図１、図２に示すようなディスクブレーキ装置が知られている。
【０００３】
ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパ１には、一対のアーム３Ａ、３Ｂが備えられ、図示されない鉄道車両の各車輪と一体に回転するディスクロータ２の両側面に回り込んでいる。これらのアーム３Ａ、３Ｂの先端は、ディスクロータ２に平行にブレーキキャリパ１の両側（図１の上側と下側）に張り出す制輪子支持部４Ａ、４Ｂとなっている。
【０００４】
制輪子支持部４Ａには、ディスクロータ２のアーム２Ａ側の側面と平行に延びる制輪子５Ａが、制輪子支持部４Ａ両側においてそれぞれトルク受け部材６Ａ、７Ａを介して支持される。また、制輪子支持部４Ｂには、ディスクロータ２のアーム２Ｂ側の側面と平行に延びる制輪子５Ｂが、制輪子支持部５Ｂの両側においてそれぞれトルク受け部材６Ｂ、７Ｂを介して支持される。なお、図１には、トルク受け部材６Ｂ、７Ｂのみを図示し、トルク受け部材６Ｂと同じ側（図１の上側）にあるトルク受け部材６Ａと、トルク受け部材７Ｂと同じ側（図１の下側）にあるトルク受け部材６Ａとは図示されない。
【０００５】
制輪子支持部４Ｂにはピストン８が備えられ、このピストン８は、同じ側のアーム３Ｂに配設された油圧導入口９を通じての油圧（ブレーキ圧）の供給を受けて作動し、制輪子５Ｂをディスクロータ２側に押し出す。この場合、ピストン８に供給されるブレーキ圧は、ノッチ（Ｎ）を単位として段階的に切り換えられるようになっている。
【０００６】
ブレーキキャリパ１の制輪子支持部４Ａ、４Ｂと反対側には、ブレーキキャリパ１の両側（図２の上側と下側）に斜めに延び出す一対のブラケット１１、１２が備えられる。これらのブラケット１１、１２の端部は、ディスクロータ２と直交する方向に開口するピン穴１１ａ、１２ａを備えた円筒形となっている。そして、ブレーキキャリパ１は、これらのピン穴１１ａ、１１ｂにそれぞれ貫通する支持ピン１３、１４を介して、車両本体のブレーキ取り付け部２０に支持されるようになっている。なお、支持ピン１３、１４はピン穴１１ａ、１２ａの軸方向に摺動自在であり、ブレーキキャリパ１はディスクロータ２に垂直な方向に移動可能となっている。
【０００７】
このような構成により、ピストン８の駆動で制輪子５Ｂがディスクロータ２に押し付けられると、ブレーキキャリパ１はディスクロータ２に垂直な方向に移動し、制輪子５Ａ、５Ｂがディスクロータ２に挟み込むようにして当接する。そして、このときに制輪子５Ａ、５Ｂとディスクロータ２との間に働く摩擦力がブレーキトルクとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、鉄道車両に対してもアンチロックブレーキシステム等のブレーキ制御システムを装備することがある。このため、アンチロックブレーキシステム等のブレーキ制御システムにおける使用に耐え得るような、ブレーキ装置のブレーキトルクを正確に検出し得るブレーキトルク検出装置が必要となって来ている。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、鉄道車両用ディスクブレーキ装置において、ブレーキトルクをより正確に検出し得るブレーキトルク検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、ブレーキキャリパに取り付けられてブレーキキャリパの歪みを検出するブレーキトルク検出用歪みゲージと、このブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に所定の比例係数をかけてブレーキトルクを算出するブレーキトルク演算手段と、前記比例係数をブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号とが線形特性となるように前記ブレーキ圧の大きさにしたがって補正する補正手段とを備え、この補正手段は前記比例係数を一定値Ｔｄ 0 にブレーキ圧に対応する理想歪みゲージ出力と前記ブレーキトルク検出用歪みゲージの出力との比を掛け合わせて算出し、前記一定値Ｔｄ 0 をブレーキ圧が所定値以上の領域における前記ブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に応じて求めるものとした。
【００１１】
第２の発明では、前記補正手段は、ブレーキ圧が所定値以下であるときにおいてのみ前記比例係数の補正を行う。
【００１２】
第３の発明では、前記ブレーキキャリパは、ディスクロータの両側に回り込んで前記一対の制輪子をそれぞれ支持する一対のアームを備え、前記演算手段に、前記一対のアームの少なくとも一方の基端の湾曲部の内周側に取り付けた補正用歪みゲージからの検出信号に基づいて前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号を修正する検出信号修正手段を備えた。
【００１３】
第４の発明では、車両の進行方向を判定する手段を備えるとともに、前記比例係数を車両の進行方向のそれぞれに対応して選択するようにした。
【００１４】
第５の発明では、前記車両の進行方向を判定する手段は、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると引っ張り応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると圧縮応力がかかる第１の歪みゲージと、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると圧縮応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると引っ張り応力がかかる第２の歪みゲージとを備え、第１または第２いずれの歪みゲージに引っ張り応力がかかったかに応じて、車両の進行方向を判定する。
【００１５】
第６の発明では、車両の速度を検出する車速検出手段を備え、車速が所定値以下となった場合には、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
【００１６】
第７の発明では、ブレーキのＯＮまたはＯＦＦを検出するブレーキＯＮ／ＯＦＦ検出手段を備え、ブレーキＯＦＦ直後には所定時間にわたってトルク出力信号を外部に出力するようにした。
【００１７】
第８の発明では、車両の速度を検出する速度検出手段を備え、車両の完全停止直後には所定時間にわたって、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにした。
【００１８】
第９の発明では、非制動時には、前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値を外部に出力しないようにした。
【００１９】
第１０の発明では、前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号ゼロ点の校正を所定時間毎に実行するようにした。
【００２０】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明では、ブレーキトルクは、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に比例係数を掛け合わせて算出されるが、この比例係数は、ブレーキ圧の大きさにしたがって補正されるので、歪みゲージからの検出信号と実際のブレーキトルク（正規トルク）との非線形のずれは、正しく補正され、正確なブレーキトルク検出が行われる。
【００２１】
第３の発明では、ブレーキ時には一対のアームを押し開こうとする開き方向の歪みが発生し、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号にはこの開き方向の歪みの影響が重畳されているが、補正用歪みゲージはアーム基端の湾曲部に取り付けられ、開き方向の歪みを直接的に反映するものであるので、補正用歪みゲージの出力に基づいてブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号を修正することにより、修正された検出信号は、開き方向の歪みの影響の小さい、ブレーキトルクそのものによる歪みを直接的に反映したものとなる。したがって、補正後の検出信号によれば、より正確なブレーキトルク検出を行うことができる。
【００２２】
第４の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号とブレーキトルクの関係は、車両の進行方向（ディスクロータの回転方向）がどちらであるかによって変わるが、ブレーキトルク演算のための比例係数は、車両の進行方向に対応して適切なものに変更されるので、ブレーキトルク検出は正しく行われる。
【００２３】
第５の発明では、第１、第２の歪みゲージのいずれで引っ張り応力が検出されたかによって、車両の進行方向（ディスクロータの回転方向）を容易に検出することができる。
【００２４】
第６の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号により演算されたブレーキトルクが実際のトルクからずれやすい車両の低速走行時には、ブレーキトルク検出装置から、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしているので、ブレーキトルク検出装置からの出力に基づいて制御を行うブレーキ制御システムの誤動作を未然に防止できる。
【００２５】
第７の発明では、ブレーキＯＦＦ直後には所定時間にわたってトルク出力信号を外部に出力されるので、ブレーキの作動に機械的な遅れ（例えば、ブレーキ圧を気体圧を油圧に変換して得ていることに起因する遅れ）がある場合でも、トルク検出を行うことができる。
【００２６】
第８の発明では、ブレーキが固着した場合など、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号により演算されたブレーキトルクが実際のトルクからずれやすい車両の完全停止直後には、ブレーキトルク検出装置からトルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしているので、例えばブレーキトルク検出装置から出力に基づいて制御を行うブレーキ制御システムの誤動作を未然に防止できる。
【００２７】
第９の発明では、非制動時にはブレーキトルク検出装置からの出力が行われないので、例えば外部のブレーキ制御システムには、ブレーキトルク検出装置からの不必要な信号が入力されることがなく、この不必要な信号による誤動作が起こることはない。
【００２８】
第１０の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージは、制動時のブレーキキャリパの振動によりゼロ点のずれが生じやすいが、このゼロ点の校正は所定時間毎に繰り返し実行されるので、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号は正しいものに維持される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
図３には、ブレーキトルク検出用の歪みゲージ３０およびブレーキトルク演算手段４０からなる本発明のブレーキトルク検出装置を、ブレーキ制御システム５０と接続した実施の形態を示す。図示されるように、ブレーキユニット（ディスクブレーキ装置）５２の所定の位置に取り付けられた歪ゲージ３０からの検出信号（歪みゲージ出力）は、ブレーキトルク演算手段４０に取り込まれ、ブレーキトルクが演算される。
【００３１】
ここで、ブレーキユニット５２は、例えば図１、図２に示したようなディスクブレーキ装置である。そして、歪ゲージ３０は、例えば、図１に示す歪みゲージ３１、３２のように、ブレーキキャリパ１のブラケット１１、１２の外周面に取り付けられたり、図２に示す歪みゲージ３３のように、アーム３Ｂの基端付近に取り付けられたりするものである。また、歪ゲージ３０からの検出信号である歪みゲージ出力は、例えば歪みゲージ３０を組み込んだブリッジ回路の出力電圧として得られる。
【００３２】
ブレーキトルク演算手段４０は、歪みゲージ出力に所定の比例係数Ｔｄをかけてブレーキトルクを算出する。
【００３３】
この場合、ブレーキ圧が高い場合など、ブレーキキャリパ１の歪みとブレーキトルクが略線形の関係にある範囲では、比例係数Ｔｄを定数係数Ｔｄ0としてブレーキトルクを算出すればよい。しかしながら、実際には、ブレーキトルクとブレーキキャリパ１の歪みとの関係は、例えばブレーキ圧が低い場合などには、ブレーキキャリパ１の形状特性等の影響により、理想的な線形関係にはない。また、ブレーキキャリパ１には、トルク受け部材６Ａ、７Ａ、６Ｂ、７Ｂを介して作用するブレーキトルクの反力の他に、ピストン８が制輪子５Ａ、５Ｂをディスクロータ２に押し付ける力の反力（アーム３Ａ、３Ｂを押し開こうとする力）も作用する。このため、特にブレーキ圧が低い範囲では、歪ゲージ出力には、この開き方向歪みの影響による非線形要素が含まれてしまう。
【００３４】
このため、ブレーキトルクを歪みゲージ出力に単純に比例するものとして定数の比例係数Ｔｄ0に基づいて算出すると、図４に示すように、特に非線形要素の影響の大きなブレーキトルクの比較的小さな範囲では、定数の比例係数Ｔｄ0に基づいて算出したブレーキトルク（歪みゲージ計測トルク）は、実際のブレーキトルク（正規トルク）と一致しない。
【００３５】
なお、この場合に、正規トルクは、試験治具を用いた実験において、ブレーキ圧に比例するトルクがかけられたテスト用歪みゲージからの検出信号に基づいて演算する。また、歪みゲージ計測トルクと正規トルクはいずれも複数のサンプリング値を平均して求めているので、図４の縦軸にはトルク平均値との表示をしている。また、図のＥＢは緊急ブレーキ時のブレーキ圧を示している。
【００３６】
このような歪みゲージ計測トルクと正規トルクの不一致を解消するため、ブレーキトルク演算手段４０に比例係数補正手段４１が備えられる。そして、比例係数補正手段４１により、ブレーキトルク演算手段４０における比例係数Ｔｄは、対応するブレーキ圧が所定値Ｌ以下（例えばＬ＝５ノッチ以下）の場合に、ブレーキ圧の大きさにしたがって補正される。
【００３７】
具体的に説明すると、ブレーキトルクＲは、歪ゲージ出力Ｖと比例係数Ｔｄに基づいて、
Ｒ＝Ｖ×Ｔｄ …（１）
と演算される。
【００３８】
ここで、５ノッチのブレーキ圧に対応する歪みゲージ出力Ｖ（５）よりも大きな歪みゲージ出力Ｖに対する比例係数Ｔｄは、一定値Ｔｄ0とする。
【００３９】
一方、５ノッチ以下の各段階のブレーキ圧Ｐｎに対応する歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）に対応する比例係数Ｔｄ（Ｐｎ）は、一定値Ｔｄ0に、理想歪みゲージ出力Ｖｉ（Ｐｎ）と実際の歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）との比Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）を掛け合わせて、
Ｔｄ（Ｐｎ）＝Ｔｄ0×［Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）］ …（２）
として定められる。ここで、理想歪みゲージ出力Ｖｉは、前述の試験治具を用いた実験における、正規トルクに理想的な線形関係を持つように設定されたテスト用歪みゲージ出力を、ブレーキ圧が所定値（例えば５ノッチ）よりも大きい範囲の歪みゲージ出力Ｖと略一致するように調整したものである。
【００４０】
また、比Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）の決定においては、理想歪みゲージ出力と歪みゲージ出力と、を複数回（例えば１０回）にわたってサンプリングする。そして、サンプリングされた理想歪みゲージ出力Ｖｉ（Ｐｎ）１、Ｖｉ（Ｐｎ）２、…、Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ、…と、歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）１、Ｖ（Ｐｎ）２、…、Ｖ（Ｐｎ）ｊ、…から誤差率ｅ１、ｅ２、…、ｅｊ、…を
ｅｎ＝［（Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ−Ｖ（Ｐｎ）ｊ）／Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ］×１００…（３）
として演算する。そして、平均的な誤差率ｅａにおけるＶｉ（Ｐｎ）ａ、Ｖ（Ｐｎ）ａを、それぞれＶｉ（Ｐｎ）、Ｖ（Ｐｎ）とする。
【００４１】
さらに、これらの各段階の歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）の間の歪みゲージ出力Ｖに対する比例係数Ｔｄ（０〜１）、Ｔｄ（１〜２）、…、Ｔｄ（Ｌ−１〜Ｌ）は、それぞれ一定値Ｔｄ0に、補正係数Ｋ01、Ｋ12、…、ＫL-1Lをかけて求める。すなわち、例えば所定値Ｌ＝５の場合には、
Ｔｄ（４〜５）＝Ｔｄ0×Ｋ45（Ｐ） （４＜Ｐ≦５） …（４）
Ｔｄ（３〜４）＝Ｔｄ0×Ｋ34（Ｐ） （３＜Ｐ≦４） …（５）
Ｔｄ（２〜３）＝Ｔｄ0×Ｋ23（Ｐ） （２＜Ｐ≦３） …（６）
Ｔｄ（１〜２）＝Ｔｄ0×Ｋ12（Ｐ） （１＜Ｐ≦２） …（７）
Ｔｄ（０〜１）＝Ｔｄ0×Ｋ01（Ｐ） （０≦Ｐ≦１） …（８）
とする。
【００４２】
ここで、補正係数Ｋ01〜Ｋ45は、図４に示すブレーキ圧に対する歪みゲージ計測トルクのグラフにおいて、図に×印で示す各ノッチにおける歪みゲージ計測トルクを直線補間して各ノッチ間のブレーキ圧に対応する歪みゲージ計測トルクを演算した場合に、この直線補間部分の歪みゲージ計測トルクを正規トルクに補正する補正係数として、
Ｋ45＝ａ45×Ｐ＋ｂ45 …（９）
Ｋ34＝ａ34×Ｐ＋ｂ34 …（１０）
Ｋ23＝ａ23×Ｐ＋ｂ23 …（１１）
Ｋ12＝ａ12×Ｐ＋ｂ12 …（１２）
Ｋ01＝ａ01×Ｐ＋ｂ01 …（１３）
の各式から演算される。
【００４３】
このように、ブレーキ圧が低圧である範囲では、ブレーキトルク演算手段４０の比例係数補正手段４１により補正された比例係数Ｔｄに基づいてブレーキトルクを算出することにより、ブレーキトルクは正しく算出される。
【００４４】
補正用歪みゲージ３５は、前述したピストン８が制輪子５Ａ、５Ｂをディスクロータ２に押し付ける力の反力（アーム３Ａ、３Ｂを押し開こうとする力）に基づくの開き方向歪みを、直接的に検出し得るように設けられるもので、例えば図２に示すように、アーム３Ｂの基端の湾曲部の内周側に取り付けられる。なお、この補正用歪みゲージ３５からのブレーキ圧Ｐに対応する歪ゲージ出力Ｖｈ（Ｐ）は、制動を与えずにブレーキ圧のみを加えたときの歪みに基づくものとする。
【００４５】
ブレーキトルク演算手段４０に備えられた検出信号修正手段４２は、歪みゲージ３０からの歪ゲージ出力Ｖｔ（Ｐ）（例えばアーム３Ｂの基端付近（湾曲部の内周側でない箇所）に取り付けられ、開き方向歪みの影響を受けやすい歪みゲージ３３からの歪みゲージ出力）を、この補正用歪みゲージ３５からの歪みゲージ出力Ｖｈ（Ｐ）に基づいて修正する。すなわち、ブレーキ圧Ｐに対応する修正後の歪ゲージ出力Ｖ（Ｐ）は、
Ｖ（Ｐ）＝Ｖｔ（Ｐ）＋Ｔｈ（Ｐ）×Ｖｈ（Ｐ） …（１４）
となる。
【００４６】
ここで、修正係数Ｔｈ（Ｐ）は歪みゲージ３３からの歪みゲージ出力Ｖｔに対する開き方向歪みの影響の程度により変わる変数であり、ブレーキ圧が低いときほど開き方向歪みの影響が略線形に大きくなることから、Ａ、Ｂを所定の定数として、
Ｔｈ（Ｐ）＝Ａ×Ｐ＋Ｂ …（１５）
と表現される。
【００４７】
ブレーキトルク演算手段４０は、この修正後の歪みゲージ出力に基づいてブレーキトルクを演算する。すなわち、ブレーキトルクＲは、上述の式（１）のＶに、式（１４）のＶ（Ｐ）を代入して演算され、
Ｒ＝（Ｖｔ（Ｐ）＋Ｔｈ（Ｐ）×Ｖｈ（Ｐ））×Ｔｄ …（１６）
となる。
【００４８】
このようにブレーキトルク演算手段４０において算出されたブレーキトルクの演算値Ｒは、トルク検出信号としてブレーキ制御システム５０（例えばアンチロックブレーキシステム）に取り込まれる。ブレーキ制御システム５０は、このブレーキトルクの検出値に基づいて、所定のブレーキ制御が行われるように（例えばアンチロックブレーキ制御が行われるように）、圧力流体コントロールバルブ５１を制御する。ブレーキユニット５２（図１、図２のディスクブレーキ装置の油圧ピストン８）には、この圧力流体コントロールバルブ５１を介して所定圧に制御されたブレーキ圧が供給され、ブレーキトルクは、このブレーキ圧を介してフィードバック制御される。
【００４９】
図５には、図３に示したブレーキ制御システム５０（例えばアンチロックブレーキシステム）によるブレーキ制御の制御手順をフローチャートで示す。
【００５０】
図示されるように、ステップＳ１では、ブレーキがＯＮであるかＯＦＦであるかが判定される。
【００５１】
このステップＳ１でブレーキがＯＦＦであると判定されたならば、ステップＳ２に進み、ブレーキトルク検出装置からブレーキ制御システム５０へのトルク出力信号の送信を行わない状態を維持する。これにより、ブレーキトルク検出装置からブレーキ制御システム５０へ不必要な信号の入力が行われないようにして、ブレーキ制御システム５０の誤動作を防止する。また、ブレーキがＯＦＦである間は、所定時間間隔（例えば２秒間隔）で、歪みゲージ出力のゼロ点を校正する。これにより、ブレーキ時の振動によりずれの生じやすい歪みゲージ３０のゼロ点が正しく保たれる。
【００５２】
一方、ステップＳ１でブレーキがＯＮされたと判定されたならば、ステップＳ３に進み、トルク検出信号（ブレーキトルクの演算値Ｒ）の正負から、車両の進行方向を判定する。そして、車両が正方向に進んでいる（ディスクロータ２が正転している）と判定されたときには、ステップＳ４において正転側補正式（正転側の補正係数）を選択し、ステップＳ６に進む。一方、車両が負方向に進んでいる（ディスクロータ２が逆転（反転）している）と判定されたときには、ステップＳ４において逆転側補正式（逆転側の補正係数）を選択し、ステップＳ６に進む。
【００５３】
なお、この車両の進行方向の判定は、図１の歪みゲージ３１、３２のように、ディスクロータ２の回転方向に対して対称な位置に一対の歪みゲージ３１、３２を取り付けることにより、ディスクロータ２の正転または反転（逆転）に応じて歪みゲージ３１、３２の一方にのみ引っ張り応力がかかるようにしておくことで、どちらの歪みゲージ３１、３２に引っ張り応力がかかっているかの判定で容易に実行することができる。
【００５４】
ステップＳ６では、選択された補正式（補正係数Ｔｄ）に基づいてブレーキトルクを算出し、トルク出力信号を生成する。
【００５５】
続くステップＳ７では、車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以上であるか以下であるかの判定がなされる。ここで、車速は、例えば車両の搭載された車輪回転速度センサにより検出される。
【００５６】
ステップＳ７で車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以上であると判定されたならば、ステップＳ８でトルク検出信号の出力処理を行い、続くステップＳ９でブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ３に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ７で車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以下であると判定されたならば、ステップＳ１０では、トルク出力信号を所定速度以下になる直前のトルク出力信号の値にホールドする。すなわち、トルク出力信号としては、所定速度以下になる直前のトルク出力信号の値（固定値）であるトルクホールド信号が出力され続ける。
【００５８】
続くステップ１１では車両停止か否かが判定され、車両停止でない場合にはステップＳ１２に進み、車両停止の場合にはステップＳ１３に進む。
【００５９】
ステップＳ１２ではブレーキのＯＮ／ＯＦＦが判定され、ブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ７に戻る。すなわち、車両の低速走行時には、歪みゲージ出力は正規トルクを正しく反映しない場合が多いので、ブレーキ制御システム５０にはトルクホールド信号を出力して、ブレーキ制御システム５０の誤動作を未然に防止する。
【００６０】
ステップＳ９またはステップＳ１２でブレーキがＯＦＦされたと判定されたならば、ステップＳ１３に進み、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過したが否かが判定される。
【００６１】
このステップＳ１３で、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過していないと判定されたときには、ステップＳ１５に進み、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦが再び判定され、ブレーキがＯＦＦと判定されたならばステップＳ１３に戻り、またブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ３に戻る。
【００６２】
また、この処理と平行して、トルク出力信号が所定時間（例えば３秒間）にわたって出力され続ける。
【００６３】
具体的には、ステップＳ９から来たフローにおいては、その時点でのトルク出力信号がそのまま出力される。これにより、ブレーキＯＦＦ信号に対するブレーキの作動に機械的な遅れが生じたにものトルク出力の検出を行うことができる。なお、このブレーキの作動の機械的な遅れは、例えば、ピストン８に作用するブレーキ圧（油圧）を得る場合に、まずブレーキ信号に対応する気体圧力を発生させ、この気体圧力を油圧に変換するようにしている構成を採用した場合などに特に発生するものである。
【００６４】
また、ステップＳ１２から来たフローにおいては、トルクホールド信号が出力され続ける。これにより、正規トルクからずれた信号が出力されやすいブレーキＯＦＦ間際の生のトルク出力信号はブレーキ制御システム５０に取り込まないようにして、実際のブレーキトルクに基づかないブレーキ制御システム５０の動作を未然に防止することができる。
【００６５】
一方、ステップＳ１３で、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過したと判定されたときには、ステップＳ１４に進み、トルク出力信号の出力をＯＦＦしてステップＳ１に戻る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すディスクブレーキ装置の側面図である。
【図２】同じくディスクブレーキ装置の正面図である。
【図３】同じくブロック構成図である。
【図４】ブレーキ圧力と正規トルクおよび歪みゲージ計測トルクの関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるブレーキ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ブレーキキャリパ
２ ディスクロータ
３Ａ、３Ｂ アーム
５Ａ、５Ｂ 制輪子
８ 油圧ピストン
３０ 歪みゲージ
３１ 歪みゲージ
３２ 歪みゲージ
３３ 歪みゲージ
３５ 補正用歪みゲージ
４０ ブレーキトルク演算手段
４１ 比例係数補正手段
４２ 検出信号修正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパに歪みゲージを取り付けてブレーキトルクを検出するブレーキ力検出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用のブレーキ装置としては、例えば図１、図２に示すようなディスクブレーキ装置が知られている。
【０００３】
ディスクブレーキ装置のブレーキキャリパ１には、一対のアーム３Ａ、３Ｂが備えられ、図示されない鉄道車両の各車輪と一体に回転するディスクロータ２の両側面に回り込んでいる。これらのアーム３Ａ、３Ｂの先端は、ディスクロータ２に平行にブレーキキャリパ１の両側（図１の上側と下側）に張り出す制輪子支持部４Ａ、４Ｂとなっている。
【０００４】
制輪子支持部４Ａには、ディスクロータ２のアーム２Ａ側の側面と平行に延びる制輪子５Ａが、制輪子支持部４Ａ両側においてそれぞれトルク受け部材６Ａ、７Ａを介して支持される。また、制輪子支持部４Ｂには、ディスクロータ２のアーム２Ｂ側の側面と平行に延びる制輪子５Ｂが、制輪子支持部５Ｂの両側においてそれぞれトルク受け部材６Ｂ、７Ｂを介して支持される。なお、図１には、トルク受け部材６Ｂ、７Ｂのみを図示し、トルク受け部材６Ｂと同じ側（図１の上側）にあるトルク受け部材６Ａと、トルク受け部材７Ｂと同じ側（図１の下側）にあるトルク受け部材６Ａとは図示されない。
【０００５】
制輪子支持部４Ｂにはピストン８が備えられ、このピストン８は、同じ側のアーム３Ｂに配設された油圧導入口９を通じての油圧（ブレーキ圧）の供給を受けて作動し、制輪子５Ｂをディスクロータ２側に押し出す。この場合、ピストン８に供給されるブレーキ圧は、ノッチ（Ｎ）を単位として段階的に切り換えられるようになっている。
【０００６】
ブレーキキャリパ１の制輪子支持部４Ａ、４Ｂと反対側には、ブレーキキャリパ１の両側（図２の上側と下側）に斜めに延び出す一対のブラケット１１、１２が備えられる。これらのブラケット１１、１２の端部は、ディスクロータ２と直交する方向に開口するピン穴１１ａ、１２ａを備えた円筒形となっている。そして、ブレーキキャリパ１は、これらのピン穴１１ａ、１１ｂにそれぞれ貫通する支持ピン１３、１４を介して、車両本体のブレーキ取り付け部２０に支持されるようになっている。なお、支持ピン１３、１４はピン穴１１ａ、１２ａの軸方向に摺動自在であり、ブレーキキャリパ１はディスクロータ２に垂直な方向に移動可能となっている。
【０００７】
このような構成により、ピストン８の駆動で制輪子５Ｂがディスクロータ２に押し付けられると、ブレーキキャリパ１はディスクロータ２に垂直な方向に移動し、制輪子５Ａ、５Ｂがディスクロータ２に挟み込むようにして当接する。そして、このときに制輪子５Ａ、５Ｂとディスクロータ２との間に働く摩擦力がブレーキトルクとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、鉄道車両に対してもアンチロックブレーキシステム等のブレーキ制御システムを装備することがある。このため、アンチロックブレーキシステム等のブレーキ制御システムにおける使用に耐え得るような、ブレーキ装置のブレーキトルクを正確に検出し得るブレーキトルク検出装置が必要となって来ている。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、鉄道車両用ディスクブレーキ装置において、ブレーキトルクをより正確に検出し得るブレーキトルク検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、ブレーキキャリパに取り付けられてブレーキキャリパの歪みを検出するブレーキトルク検出用歪みゲージと、このブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に所定の比例係数をかけてブレーキトルクを算出するブレーキトルク演算手段と、前記比例係数をブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号とが線形特性となるように前記ブレーキ圧の大きさにしたがって補正する補正手段とを備え、この補正手段は前記比例係数を一定値Ｔｄ 0 にブレーキ圧に対応する理想歪みゲージ出力と前記ブレーキトルク検出用歪みゲージの出力との比を掛け合わせて算出し、前記一定値Ｔｄ 0 をブレーキ圧が所定値以上の領域における前記ブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に応じて求めるものとした。
【００１１】
第２の発明では、前記補正手段は、ブレーキ圧が所定値以下であるときにおいてのみ前記比例係数の補正を行う。
【００１２】
第３の発明では、前記ブレーキキャリパは、ディスクロータの両側に回り込んで前記一対の制輪子をそれぞれ支持する一対のアームを備え、前記演算手段に、前記一対のアームの少なくとも一方の基端の湾曲部の内周側に取り付けた補正用歪みゲージからの検出信号に基づいて前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号を修正する検出信号修正手段を備えた。
【００１３】
第４の発明では、車両の進行方向を判定する手段を備えるとともに、前記比例係数を車両の進行方向のそれぞれに対応して選択するようにした。
【００１４】
第５の発明では、前記車両の進行方向を判定する手段は、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると引っ張り応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると圧縮応力がかかる第１の歪みゲージと、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると圧縮応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると引っ張り応力がかかる第２の歪みゲージとを備え、第１または第２いずれの歪みゲージに引っ張り応力がかかったかに応じて、車両の進行方向を判定する。
【００１５】
第６の発明では、車両の速度を検出する車速検出手段を備え、車速が所定値以下となった場合には、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
【００１６】
第７の発明では、ブレーキのＯＮまたはＯＦＦを検出するブレーキＯＮ／ＯＦＦ検出手段を備え、ブレーキＯＦＦ直後には所定時間にわたってトルク出力信号を外部に出力するようにした。
【００１７】
第８の発明では、車両の速度を検出する速度検出手段を備え、車両の完全停止直後には所定時間にわたって、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにした。
【００１８】
第９の発明では、非制動時には、前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値を外部に出力しないようにした。
【００１９】
第１０の発明では、前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号ゼロ点の校正を所定時間毎に実行するようにした。
【００２０】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明では、ブレーキトルクは、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に比例係数を掛け合わせて算出されるが、この比例係数は、ブレーキ圧の大きさにしたがって補正されるので、歪みゲージからの検出信号と実際のブレーキトルク（正規トルク）との非線形のずれは、正しく補正され、正確なブレーキトルク検出が行われる。
【００２１】
第３の発明では、ブレーキ時には一対のアームを押し開こうとする開き方向の歪みが発生し、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号にはこの開き方向の歪みの影響が重畳されているが、補正用歪みゲージはアーム基端の湾曲部に取り付けられ、開き方向の歪みを直接的に反映するものであるので、補正用歪みゲージの出力に基づいてブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号を修正することにより、修正された検出信号は、開き方向の歪みの影響の小さい、ブレーキトルクそのものによる歪みを直接的に反映したものとなる。したがって、補正後の検出信号によれば、より正確なブレーキトルク検出を行うことができる。
【００２２】
第４の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号とブレーキトルクの関係は、車両の進行方向（ディスクロータの回転方向）がどちらであるかによって変わるが、ブレーキトルク演算のための比例係数は、車両の進行方向に対応して適切なものに変更されるので、ブレーキトルク検出は正しく行われる。
【００２３】
第５の発明では、第１、第２の歪みゲージのいずれで引っ張り応力が検出されたかによって、車両の進行方向（ディスクロータの回転方向）を容易に検出することができる。
【００２４】
第６の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号により演算されたブレーキトルクが実際のトルクからずれやすい車両の低速走行時には、ブレーキトルク検出装置から、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしているので、ブレーキトルク検出装置からの出力に基づいて制御を行うブレーキ制御システムの誤動作を未然に防止できる。
【００２５】
第７の発明では、ブレーキＯＦＦ直後には所定時間にわたってトルク出力信号を外部に出力されるので、ブレーキの作動に機械的な遅れ（例えば、ブレーキ圧を気体圧を油圧に変換して得ていることに起因する遅れ）がある場合でも、トルク検出を行うことができる。
【００２６】
第８の発明では、ブレーキが固着した場合など、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号により演算されたブレーキトルクが実際のトルクからずれやすい車両の完全停止直後には、ブレーキトルク検出装置からトルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしているので、例えばブレーキトルク検出装置から出力に基づいて制御を行うブレーキ制御システムの誤動作を未然に防止できる。
【００２７】
第９の発明では、非制動時にはブレーキトルク検出装置からの出力が行われないので、例えば外部のブレーキ制御システムには、ブレーキトルク検出装置からの不必要な信号が入力されることがなく、この不必要な信号による誤動作が起こることはない。
【００２８】
第１０の発明では、ブレーキトルク検出用歪みゲージは、制動時のブレーキキャリパの振動によりゼロ点のずれが生じやすいが、このゼロ点の校正は所定時間毎に繰り返し実行されるので、ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号は正しいものに維持される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
図３には、ブレーキトルク検出用の歪みゲージ３０およびブレーキトルク演算手段４０からなる本発明のブレーキトルク検出装置を、ブレーキ制御システム５０と接続した実施の形態を示す。図示されるように、ブレーキユニット（ディスクブレーキ装置）５２の所定の位置に取り付けられた歪ゲージ３０からの検出信号（歪みゲージ出力）は、ブレーキトルク演算手段４０に取り込まれ、ブレーキトルクが演算される。
【００３１】
ここで、ブレーキユニット５２は、例えば図１、図２に示したようなディスクブレーキ装置である。そして、歪ゲージ３０は、例えば、図１に示す歪みゲージ３１、３２のように、ブレーキキャリパ１のブラケット１１、１２の外周面に取り付けられたり、図２に示す歪みゲージ３３のように、アーム３Ｂの基端付近に取り付けられたりするものである。また、歪ゲージ３０からの検出信号である歪みゲージ出力は、例えば歪みゲージ３０を組み込んだブリッジ回路の出力電圧として得られる。
【００３２】
ブレーキトルク演算手段４０は、歪みゲージ出力に所定の比例係数Ｔｄをかけてブレーキトルクを算出する。
【００３３】
この場合、ブレーキ圧が高い場合など、ブレーキキャリパ１の歪みとブレーキトルクが略線形の関係にある範囲では、比例係数Ｔｄを定数係数Ｔｄ0としてブレーキトルクを算出すればよい。しかしながら、実際には、ブレーキトルクとブレーキキャリパ１の歪みとの関係は、例えばブレーキ圧が低い場合などには、ブレーキキャリパ１の形状特性等の影響により、理想的な線形関係にはない。また、ブレーキキャリパ１には、トルク受け部材６Ａ、７Ａ、６Ｂ、７Ｂを介して作用するブレーキトルクの反力の他に、ピストン８が制輪子５Ａ、５Ｂをディスクロータ２に押し付ける力の反力（アーム３Ａ、３Ｂを押し開こうとする力）も作用する。このため、特にブレーキ圧が低い範囲では、歪ゲージ出力には、この開き方向歪みの影響による非線形要素が含まれてしまう。
【００３４】
このため、ブレーキトルクを歪みゲージ出力に単純に比例するものとして定数の比例係数Ｔｄ0に基づいて算出すると、図４に示すように、特に非線形要素の影響の大きなブレーキトルクの比較的小さな範囲では、定数の比例係数Ｔｄ0に基づいて算出したブレーキトルク（歪みゲージ計測トルク）は、実際のブレーキトルク（正規トルク）と一致しない。
【００３５】
なお、この場合に、正規トルクは、試験治具を用いた実験において、ブレーキ圧に比例するトルクがかけられたテスト用歪みゲージからの検出信号に基づいて演算する。また、歪みゲージ計測トルクと正規トルクはいずれも複数のサンプリング値を平均して求めているので、図４の縦軸にはトルク平均値との表示をしている。また、図のＥＢは緊急ブレーキ時のブレーキ圧を示している。
【００３６】
このような歪みゲージ計測トルクと正規トルクの不一致を解消するため、ブレーキトルク演算手段４０に比例係数補正手段４１が備えられる。そして、比例係数補正手段４１により、ブレーキトルク演算手段４０における比例係数Ｔｄは、対応するブレーキ圧が所定値Ｌ以下（例えばＬ＝５ノッチ以下）の場合に、ブレーキ圧の大きさにしたがって補正される。
【００３７】
具体的に説明すると、ブレーキトルクＲは、歪ゲージ出力Ｖと比例係数Ｔｄに基づいて、
Ｒ＝Ｖ×Ｔｄ …（１）
と演算される。
【００３８】
ここで、５ノッチのブレーキ圧に対応する歪みゲージ出力Ｖ（５）よりも大きな歪みゲージ出力Ｖに対する比例係数Ｔｄは、一定値Ｔｄ0とする。
【００３９】
一方、５ノッチ以下の各段階のブレーキ圧Ｐｎに対応する歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）に対応する比例係数Ｔｄ（Ｐｎ）は、一定値Ｔｄ0に、理想歪みゲージ出力Ｖｉ（Ｐｎ）と実際の歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）との比Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）を掛け合わせて、
Ｔｄ（Ｐｎ）＝Ｔｄ0×［Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）］ …（２）
として定められる。ここで、理想歪みゲージ出力Ｖｉは、前述の試験治具を用いた実験における、正規トルクに理想的な線形関係を持つように設定されたテスト用歪みゲージ出力を、ブレーキ圧が所定値（例えば５ノッチ）よりも大きい範囲の歪みゲージ出力Ｖと略一致するように調整したものである。
【００４０】
また、比Ｖｉ（Ｐｎ）／Ｖ（Ｐｎ）の決定においては、理想歪みゲージ出力と歪みゲージ出力と、を複数回（例えば１０回）にわたってサンプリングする。そして、サンプリングされた理想歪みゲージ出力Ｖｉ（Ｐｎ）１、Ｖｉ（Ｐｎ）２、…、Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ、…と、歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）１、Ｖ（Ｐｎ）２、…、Ｖ（Ｐｎ）ｊ、…から誤差率ｅ１、ｅ２、…、ｅｊ、…を
ｅｎ＝［（Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ−Ｖ（Ｐｎ）ｊ）／Ｖｉ（Ｐｎ）ｊ］×１００…（３）
として演算する。そして、平均的な誤差率ｅａにおけるＶｉ（Ｐｎ）ａ、Ｖ（Ｐｎ）ａを、それぞれＶｉ（Ｐｎ）、Ｖ（Ｐｎ）とする。
【００４１】
さらに、これらの各段階の歪みゲージ出力Ｖ（Ｐｎ）の間の歪みゲージ出力Ｖに対する比例係数Ｔｄ（０〜１）、Ｔｄ（１〜２）、…、Ｔｄ（Ｌ−１〜Ｌ）は、それぞれ一定値Ｔｄ0に、補正係数Ｋ01、Ｋ12、…、ＫL-1Lをかけて求める。すなわち、例えば所定値Ｌ＝５の場合には、
Ｔｄ（４〜５）＝Ｔｄ0×Ｋ45（Ｐ） （４＜Ｐ≦５） …（４）
Ｔｄ（３〜４）＝Ｔｄ0×Ｋ34（Ｐ） （３＜Ｐ≦４） …（５）
Ｔｄ（２〜３）＝Ｔｄ0×Ｋ23（Ｐ） （２＜Ｐ≦３） …（６）
Ｔｄ（１〜２）＝Ｔｄ0×Ｋ12（Ｐ） （１＜Ｐ≦２） …（７）
Ｔｄ（０〜１）＝Ｔｄ0×Ｋ01（Ｐ） （０≦Ｐ≦１） …（８）
とする。
【００４２】
ここで、補正係数Ｋ01〜Ｋ45は、図４に示すブレーキ圧に対する歪みゲージ計測トルクのグラフにおいて、図に×印で示す各ノッチにおける歪みゲージ計測トルクを直線補間して各ノッチ間のブレーキ圧に対応する歪みゲージ計測トルクを演算した場合に、この直線補間部分の歪みゲージ計測トルクを正規トルクに補正する補正係数として、
Ｋ45＝ａ45×Ｐ＋ｂ45 …（９）
Ｋ34＝ａ34×Ｐ＋ｂ34 …（１０）
Ｋ23＝ａ23×Ｐ＋ｂ23 …（１１）
Ｋ12＝ａ12×Ｐ＋ｂ12 …（１２）
Ｋ01＝ａ01×Ｐ＋ｂ01 …（１３）
の各式から演算される。
【００４３】
このように、ブレーキ圧が低圧である範囲では、ブレーキトルク演算手段４０の比例係数補正手段４１により補正された比例係数Ｔｄに基づいてブレーキトルクを算出することにより、ブレーキトルクは正しく算出される。
【００４４】
補正用歪みゲージ３５は、前述したピストン８が制輪子５Ａ、５Ｂをディスクロータ２に押し付ける力の反力（アーム３Ａ、３Ｂを押し開こうとする力）に基づくの開き方向歪みを、直接的に検出し得るように設けられるもので、例えば図２に示すように、アーム３Ｂの基端の湾曲部の内周側に取り付けられる。なお、この補正用歪みゲージ３５からのブレーキ圧Ｐに対応する歪ゲージ出力Ｖｈ（Ｐ）は、制動を与えずにブレーキ圧のみを加えたときの歪みに基づくものとする。
【００４５】
ブレーキトルク演算手段４０に備えられた検出信号修正手段４２は、歪みゲージ３０からの歪ゲージ出力Ｖｔ（Ｐ）（例えばアーム３Ｂの基端付近（湾曲部の内周側でない箇所）に取り付けられ、開き方向歪みの影響を受けやすい歪みゲージ３３からの歪みゲージ出力）を、この補正用歪みゲージ３５からの歪みゲージ出力Ｖｈ（Ｐ）に基づいて修正する。すなわち、ブレーキ圧Ｐに対応する修正後の歪ゲージ出力Ｖ（Ｐ）は、
Ｖ（Ｐ）＝Ｖｔ（Ｐ）＋Ｔｈ（Ｐ）×Ｖｈ（Ｐ） …（１４）
となる。
【００４６】
ここで、修正係数Ｔｈ（Ｐ）は歪みゲージ３３からの歪みゲージ出力Ｖｔに対する開き方向歪みの影響の程度により変わる変数であり、ブレーキ圧が低いときほど開き方向歪みの影響が略線形に大きくなることから、Ａ、Ｂを所定の定数として、
Ｔｈ（Ｐ）＝Ａ×Ｐ＋Ｂ …（１５）
と表現される。
【００４７】
ブレーキトルク演算手段４０は、この修正後の歪みゲージ出力に基づいてブレーキトルクを演算する。すなわち、ブレーキトルクＲは、上述の式（１）のＶに、式（１４）のＶ（Ｐ）を代入して演算され、
Ｒ＝（Ｖｔ（Ｐ）＋Ｔｈ（Ｐ）×Ｖｈ（Ｐ））×Ｔｄ …（１６）
となる。
【００４８】
このようにブレーキトルク演算手段４０において算出されたブレーキトルクの演算値Ｒは、トルク検出信号としてブレーキ制御システム５０（例えばアンチロックブレーキシステム）に取り込まれる。ブレーキ制御システム５０は、このブレーキトルクの検出値に基づいて、所定のブレーキ制御が行われるように（例えばアンチロックブレーキ制御が行われるように）、圧力流体コントロールバルブ５１を制御する。ブレーキユニット５２（図１、図２のディスクブレーキ装置の油圧ピストン８）には、この圧力流体コントロールバルブ５１を介して所定圧に制御されたブレーキ圧が供給され、ブレーキトルクは、このブレーキ圧を介してフィードバック制御される。
【００４９】
図５には、図３に示したブレーキ制御システム５０（例えばアンチロックブレーキシステム）によるブレーキ制御の制御手順をフローチャートで示す。
【００５０】
図示されるように、ステップＳ１では、ブレーキがＯＮであるかＯＦＦであるかが判定される。
【００５１】
このステップＳ１でブレーキがＯＦＦであると判定されたならば、ステップＳ２に進み、ブレーキトルク検出装置からブレーキ制御システム５０へのトルク出力信号の送信を行わない状態を維持する。これにより、ブレーキトルク検出装置からブレーキ制御システム５０へ不必要な信号の入力が行われないようにして、ブレーキ制御システム５０の誤動作を防止する。また、ブレーキがＯＦＦである間は、所定時間間隔（例えば２秒間隔）で、歪みゲージ出力のゼロ点を校正する。これにより、ブレーキ時の振動によりずれの生じやすい歪みゲージ３０のゼロ点が正しく保たれる。
【００５２】
一方、ステップＳ１でブレーキがＯＮされたと判定されたならば、ステップＳ３に進み、トルク検出信号（ブレーキトルクの演算値Ｒ）の正負から、車両の進行方向を判定する。そして、車両が正方向に進んでいる（ディスクロータ２が正転している）と判定されたときには、ステップＳ４において正転側補正式（正転側の補正係数）を選択し、ステップＳ６に進む。一方、車両が負方向に進んでいる（ディスクロータ２が逆転（反転）している）と判定されたときには、ステップＳ４において逆転側補正式（逆転側の補正係数）を選択し、ステップＳ６に進む。
【００５３】
なお、この車両の進行方向の判定は、図１の歪みゲージ３１、３２のように、ディスクロータ２の回転方向に対して対称な位置に一対の歪みゲージ３１、３２を取り付けることにより、ディスクロータ２の正転または反転（逆転）に応じて歪みゲージ３１、３２の一方にのみ引っ張り応力がかかるようにしておくことで、どちらの歪みゲージ３１、３２に引っ張り応力がかかっているかの判定で容易に実行することができる。
【００５４】
ステップＳ６では、選択された補正式（補正係数Ｔｄ）に基づいてブレーキトルクを算出し、トルク出力信号を生成する。
【００５５】
続くステップＳ７では、車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以上であるか以下であるかの判定がなされる。ここで、車速は、例えば車両の搭載された車輪回転速度センサにより検出される。
【００５６】
ステップＳ７で車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以上であると判定されたならば、ステップＳ８でトルク検出信号の出力処理を行い、続くステップＳ９でブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ３に戻る。
【００５７】
一方、ステップＳ７で車速が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以下であると判定されたならば、ステップＳ１０では、トルク出力信号を所定速度以下になる直前のトルク出力信号の値にホールドする。すなわち、トルク出力信号としては、所定速度以下になる直前のトルク出力信号の値（固定値）であるトルクホールド信号が出力され続ける。
【００５８】
続くステップ１１では車両停止か否かが判定され、車両停止でない場合にはステップＳ１２に進み、車両停止の場合にはステップＳ１３に進む。
【００５９】
ステップＳ１２ではブレーキのＯＮ／ＯＦＦが判定され、ブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ７に戻る。すなわち、車両の低速走行時には、歪みゲージ出力は正規トルクを正しく反映しない場合が多いので、ブレーキ制御システム５０にはトルクホールド信号を出力して、ブレーキ制御システム５０の誤動作を未然に防止する。
【００６０】
ステップＳ９またはステップＳ１２でブレーキがＯＦＦされたと判定されたならば、ステップＳ１３に進み、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過したが否かが判定される。
【００６１】
このステップＳ１３で、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過していないと判定されたときには、ステップＳ１５に進み、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦが再び判定され、ブレーキがＯＦＦと判定されたならばステップＳ１３に戻り、またブレーキがＯＮと判定されたならばステップＳ３に戻る。
【００６２】
また、この処理と平行して、トルク出力信号が所定時間（例えば３秒間）にわたって出力され続ける。
【００６３】
具体的には、ステップＳ９から来たフローにおいては、その時点でのトルク出力信号がそのまま出力される。これにより、ブレーキＯＦＦ信号に対するブレーキの作動に機械的な遅れが生じたにものトルク出力の検出を行うことができる。なお、このブレーキの作動の機械的な遅れは、例えば、ピストン８に作用するブレーキ圧（油圧）を得る場合に、まずブレーキ信号に対応する気体圧力を発生させ、この気体圧力を油圧に変換するようにしている構成を採用した場合などに特に発生するものである。
【００６４】
また、ステップＳ１２から来たフローにおいては、トルクホールド信号が出力され続ける。これにより、正規トルクからずれた信号が出力されやすいブレーキＯＦＦ間際の生のトルク出力信号はブレーキ制御システム５０に取り込まないようにして、実際のブレーキトルクに基づかないブレーキ制御システム５０の動作を未然に防止することができる。
【００６５】
一方、ステップＳ１３で、ブレーキＯＦＦの後、所定時間（例えば３秒間）経過したと判定されたときには、ステップＳ１４に進み、トルク出力信号の出力をＯＦＦしてステップＳ１に戻る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すディスクブレーキ装置の側面図である。
【図２】同じくディスクブレーキ装置の正面図である。
【図３】同じくブロック構成図である。
【図４】ブレーキ圧力と正規トルクおよび歪みゲージ計測トルクの関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるブレーキ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ブレーキキャリパ
２ ディスクロータ
３Ａ、３Ｂ アーム
５Ａ、５Ｂ 制輪子
８ 油圧ピストン
３０ 歪みゲージ
３１ 歪みゲージ
３２ 歪みゲージ
３３ 歪みゲージ
３５ 補正用歪みゲージ
４０ ブレーキトルク演算手段
４１ 比例係数補正手段
４２ 検出信号修正手段
Claims (10)
- ブレーキキャリパに取り付けられてブレーキキャリパの歪みを検出するブレーキトルク検出用歪みゲージと、このブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に所定の比例係数をかけてブレーキトルクを算出するブレーキトルク演算手段と、前記比例係数をブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号とが線形特性となるようにブレーキ圧の大きさにしたがって補正する補正手段と、を備え、この補正手段は前記比例係数を一定値Ｔｄ 0 にブレーキ圧に対応する理想歪みゲージ出力と前記ブレーキトルク検出用歪みゲージの出力との比を掛け合わせて算出し、前記一定値Ｔｄ 0 をブレーキ圧が所定値以上の領域における前記ブレーキトルクと前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号に応じて求めることを特徴とするブレーキトルク検出装置。
- 前記補正手段は、ブレーキ圧が所定値以下であるときにおいてのみ前記比例係数の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のブレーキトルク検出装置。
- 前記ブレーキキャリパは、ディスクロータの両側に回り込んで前記一対の制輪子をそれぞれ支持する一対のアームを備え、前記演算手段に、前記一対のアームの少なくとも一方の基端の湾曲部の内周側に取り付けた補正用歪みゲージからの検出信号に基づいて前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号を修正する検出信号修正手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキトルク検出装置。
- 車両の進行方向を判定する手段を備えるとともに、前記比例係数を車両の進行方向のそれぞれに対応して選択するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
- 前記車両の進行方向を判定する手段は、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると引っ張り応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると圧縮応力がかかる第１の歪みゲージと、前記ディスクロータの正転時に制動がなされると圧縮応力がかかりかつ前記ディスクロータの反転時に制動がなされると引っ張り応力がかかる第２の歪みゲージとを備え、第１または第２いずれの歪みゲージに引っ張り応力がかかったかに応じて、車両の進行方向を判定することを特徴とする請求項４に記載のブレーキトルク検出装置。
- 車両の速度を検出する車速検出手段を備え、車速が所定値以下となった場合には、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
- ブレーキのＯＮまたはＯＦＦを検出するブレーキＯＮ／ＯＦＦ検出手段を備え、ブレーキＯＦＦ直後には所定時間にわたってトルク出力信号を外部に出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
- 車両の速度を検出する速度検出手段を備え、車両の完全停止直後には所定時間にわたって、トルク出力信号として、車速が所定値以下となる直前に前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値である固定値を出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
- 非制動時には、前記演算手段により演算されたブレーキトルクの算出値を外部に出力しないようにしたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一つに記載のブレーキトルク検出装置。
- 前記ブレーキトルク検出用歪みゲージからの検出信号のゼロ点の校正を所定時間毎に実行するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項９に記載のブレーキトルク検出装置。
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