JP4298837B2 - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動源とするブレーキを備えた車両用の電動式ブレーキ装置に関するものであり、特に、そのモータを制御する技術の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のブレーキ装置の分野においては、モータを用いてブレーキを電気的に作動させる電動式ブレーキ装置が既に知られている。そして、特開平１０−３３１８７６号公報には、次のような電動式ブレーキ装置が開示されている。それは、(a) ブレーキペダル等、運転者により操作されるブレーキ操作部材と、(b) ブレーキ操作部材の操作力，操作ストローク等、操作値を検出するブレーキ操作値センサと、(c) ブレーキと、(d) コントローラとを含むように構成されている。
【０００３】
ブレーキは、電源から供給される電力により駆動されるモータの駆動力（駆動トルクを含む概念）により摩擦材を、車輪と共に回転する回転体に押し付け、それにより、その回転体に制動トルクを発生させ、その発生させられた制動トルクにより車輪を制動するように構成される。ブレーキはさらに、一連のブレーキ操作の開始前には摩擦材が回転体に接触しない状態にあり、その開始後に回転体に接触する状態に移行するように構成される。ブレーキには、ブレーキパッドを摩擦材、ディスクを回転体としてそれぞれ備えたディスク式と、ブレーキライニングを摩擦材、ドラムを回転体としてそれぞれ備えたドラム式とがある。
【０００４】
コントローラは、ブレーキ操作部材の操作値とモータに供給される信号との間に予め定められた関係に従い、かつ、ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、モータを制御するように構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果】
この種の電動式ブレーキ装置においては、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキ操作値の時間的な増加勾配がほぼ一定であっても、ブレーキの制動トルクに一時的な急変が発生してしまい、ブレーキ操作フィーリングが悪化するおそれがある。以下、その一例を具体的に説明する。
【０００６】
この種の電動式ブレーキ装置においては、ブレーキ制御中、モータがフィードバック制御される場合がある。この場合、モータの駆動力の実際値である実駆動力と目標駆動力との差を監視しつつ、その差ができる限り早期に０になるように、モータに供給される信号が決定される。上記フィードバック制御の一例は、比例制御と微分制御と積分制御とを一緒に行うＰＩＤ制御である。
【０００７】
前述のように、ブレーキにおいては、一連のブレーキ操作の開始前にあっては、摩擦材が回転体から離間させられているため、それら摩擦材と回転体との間にクリアランス（以下、「ブレーキクリアランス」という）が存在する。そして、一連のブレーキ操作が開始されると、まず、モータの駆動によってブレーキクリアランスが減少させられる。ブレーキクリアランスが存在するうちは、モータの実駆動力は増加するがその増加量は少ない。モータが外部から受ける負荷が小さいからである。さらに、ブレーキクリアランスが存在するうちはもちろん、制動トルクは発生せず、車体減速度も発生しない。その後、ブレーキクリアランスが消滅させられると、モータが摩擦材から負荷を受けるため、モータの実駆動力が、ブレーキクリアランスの消滅前におけるより急な勾配で増加するとともに、制動トルクが発生し、車体減速度も発生する。
【０００８】
このように、この電動式ブレーキ装置においては、モータが外部から受ける負荷が、ブレーキクリアランスが消滅する後より消滅する前の方が小さい。それにもかかわらず、モータのフィードバック制御を、ブレーキクリアランスが消滅する前と後とで同じ規則に従って実行すると、次のような事態が生じる。
【０００９】
すなわち、ブレーキクリアランスが消滅する前においては、モータの負荷が小さいため、モータの実駆動力の増加勾配が不足し、そのため、実駆動力が目標駆動力をやや大きく下回る。その結果、フィードバック制御により、モータが比較的高速で作動させられ、摩擦材が回転体に強くかつ高速で衝突させられる。このようにして摩擦材が回転体に衝突させられてブレーキクリアランスが消滅した直後には、モータの実駆動力の増加勾配が過大になり、そのため、図７に示すように、時期ｔ1 において制動トルクが急増し、車体減速度も急増する。その結果、実駆動力（同図において「実加圧力Ｆ」に対応する）は今度は、目標駆動力（同図において「目標加圧力Ｆ* 」に対応する）をやや大きく上回ることになり、そのため、フィードバック制御により、モータの実駆動力が急減させられ、その結果、同図に示すように、制動トルクが急増から急減に転じ、車体減速度も急増から急減に転じる。
【００１０】
このように、一連のブレーキ操作の初期であって、摩擦材が回転体に接触しない状態から接触する状態に移行する際には、その移行に起因する変化すなわち制動トルクの急増および急減が生じる可能性があり、そのような制動トルクの変化はブレーキ操作フィーリングを悪化させる要因となる。そのような制動トルクの変化は、ブレーキ操作値の時間的変化に起因しない変化を車体減速度に生じさせることになるからである。
【００１１】
このような事情を背景として、本発明は、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキ操作に起因しない車体減速度の変化が一時的に生じてブレーキ操作フィーリングが悪化することを抑制することを課題としてなされたものであり、本発明によって下記各態様が得られる。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
【００１２】
(1) 運転者により操作されるブレーキ操作部材と、
そのブレーキ操作部材の操作値を検出するブレーキ操作値センサと、
前記ブレーキ操作部材の一連のブレーキ操作の開始前には摩擦材が回転体に接触しない不接触状態にあり、前記一連のブレーキ操作の開始後に電力により駆動されるモータの駆動力により前記摩擦材が前記回転体に接触する接触状態に移行させられ、それにより、前記回転体に制動トルクを発生させ、その発生させた制動トルクにより車輪を制動するブレーキと、
前記ブレーキ操作部材の操作値と前記モータに供給される信号との間の予め定められた関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、モータを制御するコントローラと
を含む電動式ブレーキ装置において、
前記コントローラに、前記摩擦材の前記不接触状態から前記接触状態への移行に起因する前記制動トルクの変化が生じる可能性がある期間、前記モータを比較的低速で回転させ、その低速回転中のモータによって前記摩擦材を回転体に接触させ、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように、前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させ、前記モータの回転速度を前記低速回転中より増大させる関係変化部を設けたことを特徴とする電動式ブレーキ装置〔請求項１〕。
この電動式ブレーキ装置においては、一連のブレーキ操作の開始に伴い、摩擦材が回転体に接触しない不接触状態から接触する接触状態に移行するが、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が、その移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては小さくなり、その可能性のない期間においては大きくなるように、前記関係が変化させられる。
一方、ブレーキ操作値に対する制動トルクの応答性は、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が小さい場合において大きい場合におけるより低下する。したがって、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因して制動トルクが変化する量が、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が小さい場合において大きい場合におけるより少なくて済む。
したがって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じることが抑制される。すなわち、ブレーキクリアランスの消滅に起因した車体減速度の変化が抑制されるのであり、その結果、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
この電動式ブレーキ装置においては、ブレーキをドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
(2) 前記関係変化部が、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる時期を、前記摩擦材の摩耗量に追従して変化させる時期変化手段を含む(1) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項３〕。
摩擦材は使用につれて摩耗するのが一般的であり、また、摩擦材の摩耗量が多いほどブレーキクリアランスが大きくなる。また、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期は、摩擦材の摩耗量によって変化し、具体的には、摩擦材の摩耗量が大きいほど遅くなる。また、その移行時期が遅くなれば、それに合わせて、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を遅くすることが望ましい。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、前記関係を変化させる時期をブレーキクリアンスの実際値との関係において適正化し得る。
(3) 前記関係変化部が、前記モータの駆動力であるかまたはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の時間的変化勾配と、前記モータの作動位置であるかまたはそれに関連する量であるモータ作動位置関連量と、そのモータ作動位置関連量の時間的変化勾配との少なくとも一方に基づいて前記関係を変化させる関係変化手段を含む(1) または(2) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
摩擦材が不接触状態から接触状態に移行する時期においては、モータの駆動力または作動位置がある値に増加しているのが普通であり、さらに、その移行の前後で、モータの駆動力または作動位置の変化勾配が大きく変化するのが普通である。一方、その移行時期は、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を決定するために利用することが適当である物理量である。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を考慮することにより、前記関係を理想的な時期に変化させることが容易になる。
この電動式ブレーキ装置において「モータの駆動力に関連する量」は例えば、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力とすることができ、また、「モータの作動位置に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動位置とすることができる。
(4) 前記関係変化部が、前記モータの駆動力であるかまたはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の時間的変化勾配との少なくとも一方に基づいて前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる関係変化手段を含む(1) または(2) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項４〕。
前記(3) 項に記載の説明から明らかなように、モータ駆動力またはそれの変化勾配は、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を取得するために利用することが適当である物理量である。また、ブレーキがディスク式である場合には一般に、モータ駆動力およびそれの変化勾配は、モータ作動位置またはそれの変化勾配とは異なり、ブレーキクリランスによって変化しない。一方、ブレーキがドラム式である場合には、摩擦材を回転体から離間させる向きに常時付勢するリターンスプリングが用いられるのが普通であるため、ディスク式である場合とは異なり、ブレーキクリアランスによって変化するが、モータ作動位置およびそれの変化勾配におけるほどには大きく変化しない。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、ブレーキクリアランスの変化に左右されることなく、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を正確に把握可能となるとともに、その移行時期との関係において前記関係の変化を容易に適正化し得る。
この電動式ブレーキ装置において「モータの駆動力に関連する量」は例えば、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力とすることができ、また、「モータの作動位置に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動位置とすることができる。
(5) 前記関係変化手段が、前記摩擦材が不接触状態から接触状態に移行したときの前記モータ駆動力関連量を参照値として取得するとともに、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を、前記取得された参照値に基づいて決定する時期決定手段を含む(4) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
この電動式ブレーキ装置において「関係を変化させる時期」は例えば、取得された参照値に一定値を加算することによって取得された基準関連量までモータ駆動力関連量が増加した時期に決定することができる。
(6) 前記時期決定手段が、前記モータ駆動力関連量の時間的変化勾配を逐次取得するとともに、今回取得した時間的変化勾配の、前回取得した時間的変化勾配からの変化量である勾配変化量が基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する参照値決定手段を含む(5) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(7) 前記参照値決定手段が、前記モータ駆動力関連量の増加中に前記勾配変化量が前記基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する第１決定手段を含む(6) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(8) 前記参照値決定手段が、前記モータ駆動力関連量の減少中に前記勾配変化量が前記基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する第２決定手段を含む(6) または(7) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(9) 前記関係変化部が、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、前記ブレーキ操作値から前記モータの駆動力またはそれに関連する量の目標値を求めるためにそのブレーキ操作値に掛け算される制御ゲインを大きくする手段を含む(1) ないし(8) 項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置〔請求項２〕。
(10)前記モータが、相対回転可能なロータおよびステータと、そのロータの回転軸線まわりに並んだ複数のコイルとを有するとともに、それら複数のコイルが正回転方向に順に励磁されれば、モータが前記摩擦材を前記回転体に接近させる向きの力が増加する一方、それら複数のコイルが逆回転方向に順に励磁されれば、モータが摩擦材を回転体から離間させる向きの力が増加するものであり、
前記コントローラが、ブレーキ操作値の増加中であって、前記可能性のない期間のうち前記可能性がある期間に先行する部分において、前記可能性のない期間において利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータにそれの複数のコイルを正回転方向に順に励磁するための第１励磁信号を供給する第１励磁信号供給部を含み、
前記関係変化部が、前記可能性がある期間において、予め定められた時間の間、モータにそれの複数のコイルを逆回転方向に順に、予め定められた電力で励磁するための第２励磁信号を供給する第２励磁信号供給部を含む(1) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項５〕。
この電動式ブレーキ装置によれば、比較的低速で回転させられているモータにより摩擦材が回転体に接触させられるため、上記低速回転中ではないモータにより接触させられる場合に比較し、摩擦材が回転体に衝突する際の強さが軽減される。したがって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じることが抑制され、その結果、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
この電動式ブレーキ装置において「電力」は、電圧により表現したり、電流により表現することができる。また、この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ」は、ドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
(11)前記第２励磁信号供給部が、前記時間と前記電力との少なくとも一方を、前記ブレーキ操作値またはそれに関連する量と、前記モータの回転速度またはそれに関連する量との少なくとも一方に基づいて設定する設定手段を含む(10)項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項６〕。
摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては、複数のコイルを逆回転方向に順に励磁することが、モータを逆転させるためにではなく、減速させるために行われることが望ましい。モータが逆転させられると、モータの実駆動力の増加勾配が不足するおそれがあるからである。一方、モータの減速量の過不足を防止するためには、前記時間と前記電力との少なくとも一方を、モータの回転速度またはブレーキ操作値すなわちモータの目標駆動力に応じて設定することが望ましい。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、モータの減速量をモータの回転速度または目標駆動力との関係において適正化し得る。
この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ操作値に関連する量」は例えば、モータの駆動力の目標値としたり、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力の目標値としたり、モータの回転位置の目標値とすることができる。また、「モータの回転速度に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動速度とすることができる。
(12)前記設定手段が、前記時間と前記電力とのいずれかを、前記モータの回転速度が増加するにつれて増加するとともに、前記ブレーキ操作値が増加するにつれて増加するように変化させる手段を含む(11)項に記載の電動式ブレーキ装置。
モータの回転速度が大きいほど、摩擦材が回転体に強く衝突する傾向が強く、また、ブレーキ操作値が大きいほど、摩擦材が回転体に強く衝突する傾向が強い。一方、前記時間が長いほど、モータが大きく減速させられる傾向が強く、また、前記電力が大きいほど、モータが大きく減速させられる傾向が強い。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、前記時間または前記電力がモータ回転速度およびブレーキ操作値との関係において適正化され、モータの減速量も適正化される。
(13)前記第１励磁信号供給部が、前記第１励磁信号の供給を、一連のブレーキ操作の開始時に開始するものである(11)または(12)項に記載の電動式ブレーキ装置。
(14)前記第２励磁信号供給部が、前記第２励磁信号の供給を、前記モータの駆動力またはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の変化勾配との少なくとも一方に関して予め定められた条件が成立した時期に開始するものである(11)ないし(13)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
(15)前記第２励磁信号供給部が、前記第２励磁信号の供給を、前記ロータの回転速度またはそれに関連する量であるロータ回転速度関連量と、そのロータ回転速度関連量の変化勾配との少なくとも一方に関して予め定められた条件が成立した時期に開始するものである(11)ないし(13)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
(16)前記コントローラが、さらに、
(a) 前記ブレーキ操作部材の操作速度が基準値以上である急ブレーキ操作時に前記関係変化部が作動することを禁止する作動禁止部と、
(b) 急ブレーキ操作時に、その急ブレーキ操作時に利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータを制御する急ブレーキ操作時制御部と
を含む(1) ないし(15)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置〔請求項７〕。
摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては、ブレーキ操作値に対する制動トルクの応答性が、前記関係変化部を作動させた場合において作動させない場合におけるより低下する。一方、急ブレーキ操作時において通常ブレーキ操作時におけるより、制動トルクの応答性を向上させる必要性が高い。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、急ブレーキ操作時に制動トルクの応答性を低下させることなく、通常ブレーキ操作時にブレーキ操作フィーリングの悪化が防止される。
この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ」は、ドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明の第１実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成が示されている。この電動式ブレーキ装置は、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとを備えた４輪車両に設けられている。左右前輪ＦＬ，ＦＲにはＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ディスクブレーキが設けられている。一方、左右後輪ＲＬ，ＲＲには、ＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ドラムブレーキが設けられている。ただし、本実施形態を通して本発明を理解するために説明することが特に必要であるのは電動式ドラムブレーキであるため、同図には、左右後輪の一方に設けられた電動式ドラムブレーキ（以下、単に「ブレーキ」という）１０のみが代表的に示されている。
【００１５】
電動式ブレーキ装置は、ブレーキ１０に加えて、ブレーキペダル１２をブレーキ操作部材として備えるとともに、図示しない反力付与機構を備えている。ブレーキペダル１２は、車両左右方向に延びる一軸線まわりに回動可能に車体に取り付けられている。反力付与機構は、ブレーキペダル１２の操作ストロークに応じた反力をブレーキペダル１２に発生させる。電動式ブレーキ装置はさらに、ブレーキ操作値センサ１４を備えている。ブレーキ操作値センサ１４は、ブレーキペダル１２の操作力または操作ストロークをブレーキ操作値として検出する。ブレーキ操作値センサ１４は、ブレーキペダル１２の操作力を歪みゲージ等により検出する形式としたり、ブレーキペダル１２の回動角をロータリポテンショメータにより検出する形式とすることができる。
【００１６】
電動式ブレーキ装置はさらに、モータ駆動力センサ１８を備えている。モータ駆動力センサ１８については後に詳述する。
【００１７】
電動式ブレーキ装置はさらに、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）２０と、電源としてのバッテリ２２とを備えている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、図４ないし図６にそれぞれにフローチャートで表されているブレーキ制御ルーチン，制御ゲイン決定ルーチンおよび参照値決定ルーチンを始めとして各種ルーチンが記憶されており、それらルーチンがＣＰＵによりＲＡＭを使用つつ実行されることにより、ブレーキ１０が制御される。バッテリ２２は、車両のエンジンの回転により充電させられる。
【００１８】
図２には、ブレーキ１０が拡大されて示されている。
【００１９】
ブレーキ１０は、図示しない車体に取り付けられた非回転部材としての、ほぼ円板状を成すバッキングプレート２００と、内周面に摩擦面２０２を備えて車輪と共に回転するドラム２０４とを備えている。同図には、車両前進時に車輪が回転するのに伴ってドラム２０４が回転するドラム回転方向が矢印で示されている。
【００２０】
バッキングプレート２００の一直径方向に隔たった２箇所には、それぞれアンカ部材としてのアンカピン２０６と中継リンクとしてのアジャスタ２０８とが設けられている。アンカピン２０６はバッキングプレート２００に位置固定に取り付けられている。一方、アジャスタ２０８はフローティング式とされている。それらアンカピン２０６とアジャスタ２０８との間には、各々円弧状を成す一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂがドラム２０４の内周面に対面するように取り付けられている。一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂは、シューホールドダウン装置２１２ａ，２１２ｂによってバッキングプレート２００にそれの面に沿って移動可能に取り付けられている。なお、バッキングプレート２００の中央に設けられた貫通穴には、図示しないアクスルシャフトが回転可能に突出して設けられるようになっている。
【００２１】
一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂは、一端部同士がアジャスタ２０８により相互に接近は不能、隔離は可能に連結される一方、各他端部がアンカピン２０６と当接させられており、それにより、各端部の回りに回動可能に支持されている。一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの一端部同士は、アジャスタスプリング２１４によりアジャスタ２０８を介して互いに接近する向きに付勢されている。一方、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの各他端部は各シューリターンスプリング２１５ａ，２１５ｂによりアンカピン２０６に向かって付勢されている。各ブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの外周面にブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂが保持され、それら一対のブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４の内周面に接触させられることにより、それらブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との間に摩擦力が発生する。アジャスタ２０８は、一対のブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との隙間を一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの摩耗に応じて自動的に調整する。
【００２２】
各ブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂはリム２２０とウェブ２２２とから構成されており、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの一方のウェブ２２２には、レバー２３０がドラム２０４の回転軸線と交差する方向に回動可能に取り付けられている。ウェブ２２２にレバー支持部材としてのピン２３２が位置固定に取り付けられ、そのピン２３２にレバー２３０の一端部が回動可能に連結されているのである。このレバー２３０と他方のブレーキシュー２１０ｂとの互いに対向する部分の切欠きには、力伝達部材としてのストラット２３６の両端が係合させられている。このストラット２３６はその長さをねじ機構により調節するアジャスト機能を備えている。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、ブレーキ１０は、車体の前進時にも後退時にも、いずれのブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂにもセルフサーボ効果が発生するデュオサーボ型なのである。
【００２４】
レバー２３０の他端部（自由端部）にはケーブル２４０の一端部が連結されている。このケーブル２４０は、複数本のワイヤをより合わせて構成されており、フレキシブルである。このケーブル２４０は、バッキングプレート２００に取り付けられたシュー拡張アクチュエータ２５０により駆動される。シュー拡張アクチュエータ２５０は、図３に拡大して示すように、ＤＣモータ（以下、単に「モータ」という）２５１の回転軸に減速機２５２の入力軸が連結され、その減速機２５２の出力軸に運動変換機構としてのボールねじ機構２５４の入力部材が連結されて構成されており、そのボールねじ機構２５４の出力部材にケーブル２４０の他端部が連結されている。ボールねじ機構２５４は、モータ２５１の回転運動を直線運動に変換する機構である。図において符号２５６および２５８は共にブラケットを示し、また、符号２６０および２６２は共に、各ブラケット２５６，２５８をバッキングプレート２００へ取り付けるための取付けボルトを示している。
【００２５】
ボールねじ機構２５４は、入力部材としてのおねじ２６４に出力部材としてのナット２６６が図示しない複数個のボールを介して螺合されて構成されている。ナット２６６は固定部材としてのハウジング２６７に回転不能かつ軸方向移動可能に嵌合されている。それにより、おねじ２６４の回転運動がナット２６６の直線運動に変換される。ナット２６６の両端部のうちおねじ２６４の側とは反対側の端部に出力シャフト２６８が同軸に取り付けられている。それらおねじ２６４，ナット２６６および出力シャフト２６８の相互の摺動部へのダストの侵入が、ハウジング２６７および伸縮可能なダストブーツ２７０により阻止されている。
【００２６】
出力シャフト２６８とケーブル２４０の他端部との結合は次のような構成により行われる。すなわち、出力シャフト２６８の両端部のうちボールねじ機構２５４の側とは反対側の端部にケーブル取付け用おねじ２７２が形成される一方、ケーブル２４０の他端部にケーブル取付け用ナット２７４が結合されている。そのケーブル取付け用ナット２７４がケーブル取付け用おねじ２７２に螺合され、そのケーブル取付け用おねじ２７２に回り止め用ナット２７６が螺合されるとともに、その回り止め用ナット２７６がケーブル取付け用ナット２７４に押し付けられることにより、ケーブル取付け用ナット２７４の緩みが防止されている。
【００２７】
以上のように構成されたシュー拡張アクチュエータ２５０は、ブレーキペダル１２の操作時にケーブル２４０に引張力を付与し、それにより、レバー２３０がそれの他端部がブレーキシュー２１０ｂから離隔される向きに回動させられ、その結果、ストラット２３６により一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂが拡張される。
【００２８】
ブレーキ１０は、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂをそれに発生するセルフサーボ効果に打ち勝って収縮させるのに効果的なシュー収縮機構を備えている。シュー収縮機構は、本実施形態においては、図２に示すように、レバー２３０とバッキングプレート２００との間に張り渡されたリターンスプリング２８０とされている。このリターンスプリング２８０は、ケーブル２４０と同軸に張り渡されるとともに、一端部がレバー２３０の他端部に、他端部がシュー拡張アクチュエータ２５０のうちの固定部分（例えば、ハウジング，ブラケット等）にそれぞれ係合させられている。したがって、ブレーキペダル１２の操作の解除時に、シュー拡張アクチュエータ２５０が初期位置に向かって戻されれば、レバー２３０はリターンスプリング２８０の圧縮力によって初期位置に向かって回動させられる。
【００２９】
前記モータ駆動力センサ１８は、レバー２３０に装着されている。モータ駆動力センサ１８は、歪みゲージ方式であり、レバー２３０に生じた歪みを検出するとともに、その検出した歪みに基づいてそのレバー２３０にモータ２５１が加えたモータ駆動力Ｄを検出する。
【００３０】
なお、モータ駆動力センサ１８は、他の方式でモータ駆動力Ｄを検出するものとすることが可能である。例えば、モータ２５１に供給された電流を検出するモータ電流センサをそのモータ２５１に設け、かつ、モータ２５１に供給された電流と、そのモータ２５１がレバー２３０に加えたモータ駆動力Ｄとの間に成立する一定の関係を利用することにより、モータ電流センサにより検出された電流からモータ駆動力Ｄを検出することが可能なのである。
【００３１】
以上説明したブレーキ１０のモータ２５１はＥＣＵ２０のコンピュータにより制御される。以下、この制御を説明するが、まず、概略的に説明し、次に、図４ないし図６のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。
【００３２】
ＥＣＵ２０は、ブレーキ操作値Ａに基づき、ブレーキ１０により発生させる車体減速度の目標値である目標減速度Ｇ* を決定する。
【００３３】
ＥＣＵ２０はさらに、モータ２５１がレバー２３０を介してブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂをドラム２０４に加圧する加圧力の目標値である目標加圧力Ｆ* を決定する。すなわち、ＥＣＵ２０は、その目標加圧力Ｆ* を、決定された目標減速度Ｇ* に制御ゲインｋ（係数）を掛け算することにより、決定するのであり、具体的には、
Ｆ* ＝ｋ×Ｇ*
なる式を用いて決定する。
【００３４】
なお、目標減速度Ｇ* は、ブレーキ操作値Ａに対応する値であることから、モータ２５１にとって入力を意味し、一方、目標加圧力Ｆ* は、モータ２５１にとって出力を意味する。そして、それら入力と出力との比率を表すのが制御ゲインｋである。すなわち、本実施形態においては、制御ゲインｋが「関係」を構成しているのである。
【００３５】
ＥＣＵ２０は、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを、小値ｂから大値ａに変化させる。以下、このようにする理由を具体的に説明する。
【００３６】
図７には、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを変化させない場合に、ブレーキ操作値Ａが滑らかに増加するために目標加圧力Ｆ* も滑らかに増加するにもかかわらず実加圧力Ｆおよび制動トルクＴに一時的急変が生じる様子が２つのグラフで示されている。それらグラフにおいて「ｔ0 」は、一連のブレーキ操作が開始された時期を表している。また、「ｔ1 」は、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との間のブレーキクリアランスが消滅し、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触し始めた時期を表している。また、「ｔ2 」は、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない変化が実加圧力Ｆおよび制動トルクＴにそれぞれ発生する可能性がある領域から、その可能性がない領域に移行する時期を表している。
【００３７】
このような事実に基づき、ＥＣＵ２０は、図８にグラフで示すように、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに発生する可能性がある領域（時期ｔ0 〜ｔ2 ）では、小値ｂと等しくなり、その可能性がない領域（時期ｔ2 以後）では、大値ａとなるように変化させられる。その可能性がある領域は、一連のブレーキ操作の開始時から開始されるとともに、時期ｔ2 に終了する。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、時期ｔ2 を、モータ２５１がレバー２３０に加える駆動力の実際値である実駆動力Ｄが、その時期ｔ2 に取るべき基準値である基準駆動力Ｄ00に到達したか否かを判定することによって決定する。基準駆動力Ｄ00は、時期ｔ1 における実駆動力Ｄの値である参照値Ｄ0 に一定増分ΔＤを加算することによって演算される。参照値Ｄ0 は、後に詳述する参照値決定ルーチンにより決定される。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、さらに、モータ２５１がレバー２３０に加える駆動力の目標値である目標駆動力Ｄ* を決定する。ところで、レバー２３０には、モータ２５１からの駆動力に他に、リターンスプリング２８０の弾性力がブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂをドラム２０４から離間させる向きに常時付与されている。このことが図９の(a) にグラフで示されている。このグラフは、実駆動力Ｄがリターンスプリング２８０の弾性力ｆ0 に到達するまでは、ブレーキクリアランスが存在するために、実加圧力Ｆが０に維持され、弾性力ｆ0 に到達したときに、ブレーキクリアランスが消滅し、以後、実加圧力Ｆが増加することを示している。ＥＣＵ２０は、このことを考慮して目標駆動力Ｄ* を、
Ｄ* ＝Ｆ* ／α＋ｆ0
なる式を用いて決定する。ここに「α」は定数である。
【００４０】
ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂは、その使用により摩耗が生じる。摩耗が生じると、ブレーキクリアランスが増加する。このことは、非作用位置にあるブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触するまでにレバー２３０が回動する角度が増加することを意味し、さらに、リターンスプリング２８０の引張長さが長くなってそれの弾性力ｆ0 が増加することを意味する。図９の(b) には、摩耗発生前の弾性力がｆ0 、摩耗発生後の弾性力がｆ0 ’でそれぞれ示されており、摩耗発生後において発生前におけるより弾性力が増加することが分かる。
【００４１】
このような事情を考慮し、ＥＣＵ２０は、参照値Ｄ0 を可変値として決定する。具体的には、図８の(c) にグラフで示すように、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触する前と後とでは、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく異なるという事実に着目することにより、実駆動力Ｄの変化勾配ｍを逐次取得するとともに、今回取得した変化勾配ｍ(i) の、前回取得した変化勾配ｍ(i-1) からの変化量Δｍ(i) が基準値Δｍ0 を超えたか否かを判定し、超えたときの実駆動力Ｄを参照値Ｄ0 に決定する。
【００４２】
ただし、ＥＣＵ２０は、急ブレーキ操作中である場合には、制御ゲインｋを大値ａに維持する。制御ゲインｋを小値ｂにすることは、ブレーキ操作値Ａに対する制動トルクＴの応答性が低下し、車体減速度Ｇの応答性も低下することを意味する。一方、運転者が急ブレーキ操作を行う際には、制動トルクＴの応答性が高いことが制動距離短縮の観点から望ましい。よって、急ブレーキ操作中である場合には、制御ゲインｋが大値ａに維持され、これにより、本来のブレーキの機能が損なわれることがないようにされている。すなわち、本実施形態においては、大値ａは、急ブレーキ操作時に利用されるものとして予め定められた「関係」でもあるのである。
【００４３】
ＥＣＵ２０は、さらにまた、モータ２５１に供給すべき制御電圧（これが「信号」の一例である）を決定する。モータ制御電圧は、フィードバック制御方式の一例であるＰＩＤ制御方式により決定される。そのため、ＥＣＵ２０は、モータ駆動力センサ１８により実駆動力Ｄを検出し、その検出された実駆動力Ｄと、上記決定された目標駆動力Ｄ* との差に基づき、モータ制御電圧を決定する。
【００４４】
次に、ブレーキ制御ルーチンを図４に基づいて具体的に説明する。
【００４５】
本ルーチンは、車両の走行開始指令スイッチとしてのイグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じ）において、所定のイニシャル処理が行われる。このイニシャル処理は、モータ２５１を制御するために必要な初期値をＲＯＭからＲＡＭに転送する処理を含んでいる。次に、Ｓ２において、所定時間が経過するのが待たれる。本ルーチンが一定の周期（例えば、５ms）で実行されるようにするためである。所定時間が経過したならば、Ｓ２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３において、入力処理が行われる。この入力処理は、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａを入力する処理と、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄを入力する処理とを含んでいる。その後、Ｓ４において、目標加圧力Ｆ* が演算される。
【００４６】
このＳ４の詳細が目標加圧力演算ルーチンとして図１０にフローチャートで表されている。
【００４７】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１１において、前記入力されたブレーキ操作値Ａに基づいて目標減速度Ｇ* が決定される。ＥＣＵ２０のコンピュータのＲＯＭには、ブレーキ操作値Ａが変化するにつれて目標減速度Ｇ* が変化する関係がテーブル，マップ等の形態で記憶されており、その関係に従い、今回のブレーキ操作値Ａに対応する今回の目標減速度Ｇ* が決定される。その関係は例えば、ブレーキ操作値Ａが増加するにつれてリニアに目標減速度Ｇ* が増加するように設定される。
【００４８】
その後、Ｓ１２において、ＲＡＭに記憶されている制御ゲインｋが読み込まれる。制御ゲインｋは、後述の制御ゲイン決定ルーチンにより決定されて記憶される。
【００４９】
続いて、Ｓ１３において、目標駆動力Ｄ* が、その読み込まれた制御ゲインｋと、前記決定された目標減速度Ｇ* との積として決定される。
【００５０】
以上でＳ４の実行が終了し、続いて、図４のＳ５において、モータ制御電圧が演算される。このＳ５の詳細が図１１にモータ制御電圧演算ルーチンとしてフローチャートで表されている。
【００５１】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ２１において、前記定数αと弾性力ｆ0 とが前記コンピュータのＲＯＭから読み込まれるとともに、それら定数αおよび弾性力ｆ0 と、前記演算された目標加圧力Ｆ* とを、前述の、目標駆動力Ｄ* を算出する式に代入することにより、目標駆動力Ｄ* が演算される。次に、Ｓ２２において、その演算された目標駆動力Ｄ* と、前記入力された実駆動力Ｄとの差に基づき、ＰＩＤ制御方式により、モータ制御電圧が演算される。
【００５２】
以上でＳ５の実行が終了し、続いて、図４のＳ６において、出力処理が行われる。この出力処理は、上記演算されたモータ制御電圧をモータ２５１に出力する処理を含んでいる。以上でこのブレーキ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５３】
次に、制御ゲイン決定ルーチンを図５に基づいて具体的に説明する。
【００５４】
本ルーチンも、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ３１において、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａが入力される。次に、Ｓ３２において、現在、急ブレーキ操作中であるか否かが判定される。具体的には、ブレーキ操作値Ａの今回値Ａ(i) の前回値Ａ(i-1) からの変化量ΔＡが正のしきい値ΔＡ0 より大きいか否かが判定され、大きい場合には急ブレーキ操作中であると判定され、大きくない場合には急ブレーキ操作中ではなく、通常ブレーキ操作中であると判定される。今回は、急ブレーキ操作中であると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ３３ないしＳ３５がスキップされ、Ｓ３７において、制御ゲインｋが大値ａに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５５】
これに対して、今回は、急ブレーキ操作中ではないと仮定すれば、Ｓ３２の判定がＮＯとなり、Ｓ３３以下に移行する。Ｓ３３においては、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄが入力され、その後、Ｓ３４において、ＲＡＭから参照値Ｄ0 が読み込まれる。参照値Ｄ0 は、後に詳述する参照値決定ルーチンの実行により決定されてＲＡＭに記憶される。続いて、Ｓ３５において、上記入力された実駆動力Ｄが、参照値Ｄ0 と一定増分ΔＤとの和である基準駆動力Ｄ00より大きいか否かが判定される。ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生じる可能性がないか否かが判定されるのである。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であるため、実駆動力Ｄが基準駆動力Ｄ00より大きくはないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ３６において、制御ゲインｋが小値ｂに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。今回は、ブレーキクリアランスの消滅前であるため、制御ゲインｋが小値ｂに設定され、それにより、制動トルクＴがブレーキ操作値Ａに対して鈍感に変化するようにされる。その後、Ｓ３３に戻る。
【００５６】
その後、Ｓ３３ないしＳ３６の実行が繰り返されるうちに、実駆動力Ｄが基準駆動力Ｄ00より大きくなったと仮定すれば、Ｓ３５の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３７において、制御ゲインｋが大値ａに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクT に生じる可能性がない状態に移行したため、制御ゲインｋが増加させられるのであり、このことは、制御ゲインｋが正規値に復帰させられることとして把握することが可能である。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５７】
次に、参照値決定ルーチンを図６に基づいて具体的に説明する。
【００５８】
本ルーチンもイグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ５１において、ブレーキ操作値Ａの増加中であるか否かが判定される。本ルーチンは、ブレーキ操作値Ａの増加中である場合に限り、実駆動力Ｄの変化勾配に基づいて参照値Ｄ0 を決定するように設計されているからである。ブレーキ操作値Ａの増加中であるか否かは、ブレーキ操作値Ａの今回値Ａ(i) から前回値Ａ(i-1) を引き算した値ΔＡを考慮することにより判定され、その値ΔＡが正であれば、増加中であると判定され、正でなければ、増加中ではないと判定される。今回は、ブレーキ操作値Ａの増加中ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了するが、今回は、ブレーキ操作値Ａの増加中であると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ５２以下に移行する。
【００５９】
Ｓ５２においては、所定時間が経過するのが待たれる。本ルーチンが一定の周期Δｔ（例えば、５ms）で実行されるようにするためである。所定時間が経過したならば、Ｓ５２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５３において、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄが入力されるとともに、それが今回値Ｄ(i) とされる。その後、Ｓ５４において、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが演算されるとともに、それが今回値ｍ(i) とされる。変化勾配の今回値ｍ(i) は、実駆動力Ｄの今回値Ｄ(i) と、ＲＡＭから読み出された前回値Ｄ(i-1) との差に基づき、かつ、
ｍ(i) ＝（Ｄ(i) −Ｄ(i-1) ）／Δｔ
なる式を用いて演算される。
【００６０】
なお、前回値Ｄ(i-1) は、後述のＳ５６によりＲＡＭに記憶されることになるが、そのＳ５６の初回の実行前においては、前記イニシャル処理によりＲＯＭからＲＡＭに転送された初期値、すなわち、０が使用される。このことは、前回値ｍ(i-1) についても同様である。
【００６１】
続いて、Ｓ５５において、変化勾配ｍの今回値ｍ(i) の、ＲＡＭから読み出された前回値Ｄ(i-1) からの変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きいか否かが判定される。実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく変化したか否かが判定されるのである。今回は、変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きくはないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ５６において、今回値Ｄ(i) が前回値Ｄ(i-1) としてＲＡＭに記憶される。続いて、Ｓ５７において、今回値ｍ(i) が前回値ｍ(i-1) としてＲＡＭに記憶される。その後、Ｓ５２に戻る。
【００６２】
その後、Ｓ５２ないしＳ５７の実行が繰り返されるうちに、変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きくなれば、Ｓ５５の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５８において、最新の参照値Ｄ0 が前回値Ｄ(i-1) に決定される。続いて、Ｓ５９において、ＲＡＭに記憶されている参照値Ｄ0 が、その最新の参照値Ｄ0 と等しくなるように更新される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００６３】
図１２には、本実施形態の効果が３つのグラフで示されている。それらグラフから明らかなように、本実施形態によれば、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキクリアランスの消滅に起因した一時的急変が実加圧力Ｆに発生せずに済み、その結果、制動トルクＴにもそのような一時的急変が発生せずに済む。それにより、ブレーキ操作フィーリングがブレーキクリアランスの消滅に起因して悪化することが抑制される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ＥＣＵ２０が「コントローラ」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５の制御ゲイン決定ルーチンを実行する部分が「関係変化部」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３４を実行する部分と、図６の参照値決定ルーチンを実行する部分とが互いに共同して「時期変化手段」を構成しているのである。また、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３３ないしＳ３７を実行する部分がモータ駆動力センサ１８と共同して「関係変化手段」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３１およびＳ３２を実行する部分がブレーキ操作値センサ１４と共同して「作動禁止部」を構成し、同図のＳ３７を実行する部分が「急ブレーキ操作時制御部」を構成しているのである。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と、参照値決定ルーチンのみが異なり、他の要素については共通であるため、共通する要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。
【００６６】
第１実施形態においては、実駆動力Ｄの増加中に参照値Ｄ0 が決定されるが、本実施形態においては、実駆動力Ｄの減少中に参照値Ｄ0 が、第１実施形態におけると同じ原理により、決定される。
【００６７】
ブレーキペダル１２の操作が終了し、その結果、ブレーキ操作値Ａが０に減少すると、図８の(c) のグラフを用いて説明すれば、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂが時期ｔ3 において、ドラム２０４に接触する状態から接触しない状態に移行する。図８の(c) のグラフには、時期ｔ3 より手前の期間においては、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触している状態にあるため、実駆動力Ｄが大きな勾配で減少するのに対して、時期ｔ3 より後の期間においては、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触しない状態にあるため、実駆動力Ｄが小さい勾配で減少する。そして、時期ｔ3 が、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４から離間し始めた時期であり、ブレーキクアリンランスが発生し始めた時期でもある。このように、時期ｔ3 の前後では、時期ｔ1 の前後におけると同様に、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく異なっている。このような事実に着目することにより、本実施形態においては、実駆動力Ｄの減少中に参照値Ｄ0 が決定される。
【００６８】
図１３には、本実施形態である電動式ブレーキ装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される参照値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンは、図６のルーチンと同様に、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ８１において、一連のブレーキ操作が終了したか否かが判定される。一連のブレーキ操作の終了は、ブレーキ操作値Ａが０でない値から０に減少したこととして検出したり、ブレーキ操作を検出しないときにはＯＦＦ、検出したときにはＯＮに変化するブレーキスイッチの信号がＯＦＦからＯＮに変化したこととして検出することができる。今回は、一連のブレーキ操作が終了してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了する。これに対して、今回は、一連のブレーキ操作が終了したと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ８２以下が実行される。なお、Ｓ８２以下のステップは、図６におけるＳ５３以下のステップと同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
本実施形態においては、各回の一連のブレーキ操作の末期において参照値Ｄ0 が決定される。したがって、各回の一連のブレーキ操作において参照値Ｄ0 が決定されるのを待っていたのでは、同じ回の一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを変化させるタイミングを決定することができない。一方、本実施形態においては、制御ゲインｋを変化させるタイミングは、ＲＡＭから最新の参照値Ｄ0 を読み出してその値を利用することによって決定される。したがって、本実施形態においては、今回の一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋが変化させられるタイミングが、前回の一連のブレーキ操作の末期において決定された最新の参照値Ｄ0 を用いて決定されることになる。
【００７０】
一連のブレーキ操作の初期であって、実駆動力Ｄが０から増加させられる期間においては、その増加勾配が、各回のブレーキ操作ごとに異なる傾向が強いのに対して、一連のブレーキ操作が終了した後においては、実駆動力Ｄの減少勾配が、各回のブレーキ操作ごとに異なる傾向が弱い。一連のブレーキ操作の終了後には、ブレーキペダル１２を非操作位置に付勢する図示しないリターンスプリングの弾性力によってブレーキペダル１２が非操作位置に復帰させられ、そのため、実駆動力Ｄの減少勾配が依存するブレーキ操作値Ａの減少勾配が運転者に依存しないからである。したがって、ブレーキクリアランスが回復し始める時期は、ブレーキクリアランスが消滅した時期より高い精度で検出可能であり、よって、本実施形態によれば、参照値Ｄ0 を、第１実施形態におけるより高い精度で決定可能である。
【００７１】
なお付言すれば、本実施形態においては、一連のブレーキ操作の末期においてのみ参照値Ｄ0 が決定され、また、第１実施形態においては、一連のブレーキ操作の初期においてのみ参照値Ｄ0 が決定されるが、同じ回の一連のブレーキ操作の初期と末期との双方において参照値Ｄ0 をそれぞれ暫定値として決定し、それら２個の暫定値を総合的に考慮した値、例えば、それらの平均値を最終値として決定することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００７３】
図１４には、第３実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成が示されている。この電動式ブレーキ装置は、第１実施形態と同様に、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとを備えた４輪車両に設けられている。左右前輪ＦＬ，ＦＲにはＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ディスクブレーキが設けられている。一方、左右後輪ＲＬ，ＲＲには、ＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ドラムブレーキが設けられている。ただし、本実施形態を通して本発明を理解するために説明することが特に必要であるのは電動式ディスクブレーキであるため、同図には、左右前輪の一方に設けられた電動式ディスクブレーキ（以下、単に「ブレーキ」という）３００のみが代表的に示されている。
【００７４】
電動式ブレーキ装置は、第１実施形態と同様に、ブレーキ３００に加えて、ブレーキペダル１２と、図示しない反力付与機構と、ブレーキ操作値センサ１４とを備えている。さらに、電動式ブレーキ装置は、モータ駆動力センサ３０４とモータ回転速度センサ３０６とを備えているが、それらについては後に詳述する。
【００７５】
電動式ブレーキ装置はさらに、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）３０８と、電源としてのバッテリ３１０とを備えている。ＥＣＵ３０８は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、図１７にフローチャートで表されているブレーキ制御ルーチンを始めとして各種ルーチンが記憶されており、それらルーチンがＣＰＵによりＲＡＭを使用つつ実行されることにより、ブレーキ３００が制御される。バッテリ３１０は、車両のエンジンの回転により充電させられる。
【００７６】
図１５には、ブレーキ３００が拡大されて示されている。
【００７７】
このブレーキ３００は、ＤＣモータ（以下、単に「モータ」という）３１２を駆動源として備えている。モータ３１２は、ステータ３１４とロータ３１６とが同軸に相対回転可能に配置されて構成されている。ステータ３１４は、ロータ３１６の周方向に並んだ複数のコイル３１８がコア３２０に巻き付けられて構成されている。これに対して、ロータ３１６は、周方向においてＮ極とＳ極とに交互に着磁された永久磁石３２２をステータ３１４に対向する位置に備えている。
【００７８】
このブレーキ３００は、さらに、(a) 車輪と共に回転するディスク（回転体）３３０と、(b) そのディスク３３０の両側においてディスク３３０を挟むように配置された一対のブレーキパッド（摩擦材）３３２ａ，３３２ｂと、(c) ディスク３３０を跨いでそれら一対のブレーキパッド３３２ａ，３３２ｂを保持するキャリパ３３４とを備えている。キャリパ３３４は図示しない固定部材に、ディスク３３０に対してそれの軸線方向に摺動可能に取り付けられる。このキャリパ３３４には、一方のブレーキパッド３３２ａに背後から係合するリアクション部３３６と、他方のブレーキパッド３３２ｂに背後から係合する押圧ロッド３４０（加圧部材）を、それの軸線方向に移動可能に支持する押圧部３４２とが形成されている。その押圧部３４２にモータ３１２が内蔵されている。
【００７９】
このブレーキ３００においては、モータ３１２の回転力が、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構の一例であるローラねじ機構３５０を経て押圧ロッド３４０に伝達される。ローラねじ機構３５０は、国際公開明細書ＷＯ９６／０３３０１に開示されたローラねじ機構や、特開平１０−１５９９３１号公報に記載されたローラねじ機構と類似するため、簡単に説明する。
【００８０】
ローラねじ機構３５０は、ロータ３１６と一体的に回転するナット３５２と、そのナット３５２の内側に同軸に配置されたねじシャフト３５４とを備えている。本実施形態においては、ナット３５２がキー３５５によりロータ３１６と結合されている。また、ナット３５２は押圧部３４２により、複数個のベアリング３５６，３５８を介して回転可能に支持されている。ローラねじ機構３５０は、さらに、それらナット３５２とねじシャフト３５４との間においてそれらとかみ合わされる複数本のねじローラ３６０を備えている。それら複数本のねじローラ３６０は図示しないリテーナ（ケージ）に保持され、それにより、それらねじローラ３６０はねじシャフト３５４に対して、それと平行な姿勢で、かつ、周方向において互いに等間隔な位置において回転可能とされている。ナット３５２のねじ面には、それと同軸に延びる溝（図示しない）が形成されている。ナット３５２とねじシャフト３５４とが相対回転すれば、ねじローラ３６０がナット３５２内を公転し、それに伴って、ねじローラ３６０が軸線方向に移動する。ねじローラ３６０がナット３５２内を公転して上記溝に嵌入すれば、ねじローラ３６０がナット３５２とねじシャフト３５４との双方から離脱する。離脱したねじローラ３６０は、ナット３５２に固定の戻し部材（図示しない）によって元の軸方向位置に戻され、再びナット３５２とねじシャフト３５４との間に入り込んで公転を開始する。ねじシャフト３５４は押圧ロッド３４０と一体に形成されている。その結果、ナット３５２の回転運動がねじシャフト３５４および押圧ロッド３４０の直線運動に変換される。
【００８１】
前記モータ駆動力センサ３０４は、押圧ロッド３４０の先端部に装着されている。モータ駆動力センサ３０４は、押圧ロッド３４０がブレーキパッド３３２ｂを押圧する力を実駆動力Ｄとして検出する。ブレーキ３００においては、第１実施形態におけるブレーキ１０とは異なり、レバー２３０に相当する押圧ロッド３４０をディスク３３０から離間させる向きに常時付勢するリターンスプリングが設けられてはいない。よって、モータ駆動力センサ３０４により検出される実駆動力Ｄは、モータ３１２によりブレーキパッド３３２ａがディスク３３０に加圧される実加圧力と実質的に一致する。
【００８２】
前記モータ回転速度センサ３０６は、ロータ３１６の回転位置を検出するセンサとして構成されている。具体的には、モータ回転速度センサ３０６は、図１６に示すように、複数個の永久磁石３８６と、少なくとも１個の磁気検出素子としての複数個のホール素子３８８とを備えている。本実施形態においては、複数個の永久磁石３８６がロータ３１６にそれと同軸な一円周に沿って等間隔で取り付けられ、一方、複数個のホール素子３８８が、キャリパ３３４に、複数個の永久磁石３８６に少ない隙間を隔てて対向する位置において取り付けられている。
【００８３】
以上説明したブレーキ３００のモータ３１２はＥＣＵ３０８のコンピュータにより制御される。以下、この制御を説明するが、まず、概略的に説明し、次に、図１７のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。
【００８４】
ＥＣＵ３０８は、第１実施形態と同様にして、ブレーキ操作値Ａに応じて目標減速度Ｇ* を決定し、さらに、その決定した目標減速度Ｇ* と制御ゲインｋとの積として目標加圧力Ｆ* を決定する。ただし、第１実施形態とは異なり、制御ゲインｋは常に一定とされる。したがって、本実施形態においては、目標加圧力Ｆ* がブレーキ操作値Ａに相当する物理量であるということができる。
【００８５】
ＥＣＵ３０８は、さらに、目標駆動力Ｄ* を、
Ｄ* ＝Ｆ* ／β
なる式を用いて決定する。ここに「β」は定数である。
【００８６】
ブレーキ３００は、第１実施形態におけるブレーキ１０とは異なり、レバー２３０に相当する押圧ロッド３４０をディスク３３０から離間する向きに常時付勢するリターンスプリングを備えていない。そのため、何ら対策を講じないと、ブレーキ操作が解除された後であってもブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触し続ける現象、いわゆるブレーキの引きずりが生じるおそれがある。そこで、本実施形態においては、モータ３１２を制御するモードとしてモータ逆転モードが設定されるとともに、ブレーキ操作が解除された場合には、モータ逆転モードに移行してモータ３１２が逆転させられ、それにより、押圧ロッド３４０が初期位置に復帰させられてブレーキクリアランスが回復させられる。
【００８７】
本実施形態においては、一連のブレーキ操作中、制御ゲインｋが変化させられない。そのため、何ら対策を講じないと、一連のブレーキ操作の初期に、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に強く衝突し、その結果、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない一時的急変がブレーキ３００の制動トルクＴに生ずるおそれがある。ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂとディスク３３０との間のブレーキクリアランスの消滅に起因した変化がブレーキ３００の制動トルクＴに生じるおそれがあるのである。
【００８８】
そこで、本実施形態においては、ブレーキ操作の解除前であっても、そのような一時的急変が生じる可能性がある期間においては、モータ逆転モードに移行させられ、それにより、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に衝突することを緩和する衝突緩和制御が行われる。
【００８９】
本実施形態においては、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない変化が制動トルクＴに生じる可能性が、一連のブレーキ操作の開始時τ0 から発生するのではなく、実駆動力Ｄの増加勾配が一連のブレーキ操作中に最初に、基準値を超えた時期τ1 から発生するとともに、その時期τ1 から一定時間が経過した時期τ2 に消滅すると考えられている。ここに、時期τ1 は、ブレーキクリアランスが消滅した時期と一致する。
【００９０】
したがって、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない制動トルクＴの変化を防止するためのモータ逆転モードへの移行は、一連のブレーキ操作が開始されてから少しの時間が経過した後に行われ、よって、その移行前には、モータ３１２が正転させられてブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接近する過程にある。このような状態でモータ逆転モードへ移行するため、モータ３１２が直ぐに逆転に転じてしまうことはないが、モータ逆転モードの実行時にモータ３１２に供給されるモータ制御電圧Ｅが高すぎる場合や、モータ逆転モードの連続実行時間、すなわち、衝突緩和制御時間Δτが長すぎる場合には、モータ３１２が逆転に転じてしまう。モータ３１２が逆転に転じてしまうと、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接近することが阻害されてしまう。
【００９１】
そこで、本実施形態においては、モータ制御電圧Ｅの高さと衝突緩和制御時間Δτとの少なくとも一方が、目標加圧力Ｆ* とモータ回転速度Ｎとの少なくとも一方に基づいて設定される。
【００９２】
図２０には、モータ制御電圧Ｅと、モータ回転速度Ｎと、衝突緩和制御時間Δτと、目標加圧力Ｆ* との関係の一例がグラフで示され、一方、図２１には、別の例がグラフで示されている。図２０に示す関係に従えば、モータ制御電圧Ｅの高さが、モータ回転速度Ｎおよび目標加圧力Ｆ* とは無関係に一定とされる一方、衝突緩和制御時間Δτが、モータ回転速度Ｎが増加するにつれて増加するとともに、目標加圧力Ｆ* が増加するにつれて増加するように決定される。一方、図２１に示す関係に従えば、衝撃緩和制御時間Δτの長さが、モータ回転速度Ｎおよび目標加圧力Ｆ* とは無関係に一定とされる一方、モータ制御電圧Ｅが、モータ回転速度Ｎが増加するにつれて増加するとともに、目標加圧力Ｆ* が増加するにつれて増加するように決定される。
【００９３】
次に、ブレーキ制御ルーチンを図１７のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。ただし、本ルーチンは図４のブレーキ制御ルーチンと共通するステップが多いため、共通するステップについては簡単に説明し、異なるステップについてのみ詳細に説明する。
【００９４】
本ルーチンは、図４のルーチンと同様に、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ１０１において、前記Ｓ１と同様に、イニシャル処理が行われる。次に、Ｓ１０２において、前記Ｓ２と同様に、所定時間が経過するのが待たれる。所定時間が経過したならば、Ｓ１０３において、入力処理が行われる。この入力処理は、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａを入力する処理と、モータ駆動力センサ３０４から実駆動力Ｄを入力する処理と、モータ回転速度センサ３０６からモータ回転速度Ｎを入力する処理とを含んでいる。
【００９５】
その後、Ｓ１０４において、目標加圧力Ｆ* が演算される。具体的には、まず、ブレーキ操作値Ａに応じて目標減速度Ｇ* が、第１実施形態と同様にして決定され、次に、目標加圧力Ｆ* が、その決定された目標減速度Ｇ* と固定値である制御ゲインｋの積として決定される。続いて、Ｓ１０５において、モータ制御電圧Ｅが演算される。
【００９６】
このＳ１０５の詳細がモータ制御電圧演算ルーチンとして図１８にフローチャートで表されている。
【００９７】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１２１において、衝突緩和制御の実行中であるか否かが判定される。具体的には、ＲＡＭに設けられたフラグであって、ＯＦＦで衝突緩和制御中ではないことを示し、ＯＮで衝突緩和制御中であることを示す衝突緩和制御中フラグがＯＮであるか否かが判定される。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であると仮定すれば、衝突緩和制御が実行されてはいないため、判定がＮＯとなり、Ｓ１２２に移行する。
【００９８】
Ｓ１２２においては、実加圧力Ｆの今回値Ｆ(i) と前回値(i-1) との差が基準値より大きいか否かを判定することにより、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生したか否かが判定される。実加圧力Ｆは、モータ駆動力センサ３０４により検出された実駆動力Ｄで代用される。このＳ１２２は、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触した直後であるか否かを判定するステップであると考えることができる。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であるため、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１２３に移行する。
【００９９】
このＳ１２３の詳細が基本制御ルーチンとして図１９にフローチャートで表されている。
【０１００】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１４１において、ブレーキ操作が解除されたか否かが判定される。例えば、ブレーキペダル１２が非操作位置にあればＯＦＦ、操作位置にあればＯＮに信号が変化するストップスイッチ（図示しない）からの信号がＯＮからＯＦＦに変化した直後であるか否かが判定され、そうであれば、ブレーキ操作が解除されたと判定される。今回は、ブレーキ操作が解除されてはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１４２において、目標駆動力Ｄ* が、目標加圧力Ｆ* に基づいて前述のようにして演算される。その後、Ｓ１４３において、その演算された目標駆動力Ｄ* と、前記入力された実駆動力Ｄとの差に基づき、ＰＩＤ制御方式により、モータ制御電圧Ｅが演算される。このとき、モータ制御電圧Ｅは、目標駆動力Ｄ* と実駆動力Ｄとの差と、モータ制御電圧Ｅとの間の関係であって、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触することに起因する変化が制動トルクＴに生じる可能性がない期間において利用されるものとして予め定められた関係に従って演算される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０１】
これに対して、今回は、ブレーキ操作が解除された直後であると仮定すれば、Ｓ１４１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１４４において、モータ制御モードとしてモータ逆転モードが設定され、その後、Ｓ１４５において、モータ逆転モードのためのモータ制御電圧Ｅが設定される。モータ制御電圧Ｅは、押圧ロッド３４０が適当な速度で初期位置に復帰するのに適当な高さに設定される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０２】
このＳ１４３の実行が終了すると、図１８のルーチンの一回の実行が終了する。その後、図１７のＳ１０６において、出力処理が行われる。この出力処理は、モータ逆転モードが設定されていない場合には、モータ３１２に第１モータ電圧信号が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の正回転方向または逆回転方向に順に励磁されるように出力される。実駆動力Ｄを増加させることが必要である場合には、複数のコイル３１８をロータ３１６の正回転方向に順に励磁するための第１モータ電圧信号がモータ３１２に出力され、これに対して、実駆動力Ｄを減少させることが必要である場合には、複数のコイル３１８をロータ３１６の逆回転方向に順に励磁するための第１モータ電圧信号がモータ３１２に出力される。
【０１０３】
これに対して、モータ逆転モードが設定されている場合には、モータ３１２に第２モータ電圧信号が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の逆回転方向に順に励磁されるように出力される。以上でこのブレーキ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０４】
本実施形態においては、第１モータ電圧信号が、複数のコイル３１８をロータ３１６の正回転方向に順に励磁するための信号と、複数のコイル３１８をロータ３１６の逆回転方向に順に励磁するための信号とから構成されているが、先の信号のみが「第１励磁信号」に相当する。
【０１０５】
また、本実施形態においては、第２モータ電圧信号が、ブレーキ操作の解除を原因として出力される場合と、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生じる可能性があることを原因として出力される場合とがある。前者の場合には、モータ３１２が逆転させられて押圧ロッド３４０がディスク３３０に対して後退させられるのに対して、後者の場合には、モータ３１２が正転状態のまま減速させられる。よって、後者の場合に出力される第２モータ電圧信号のみが、「第２励磁信号」に相当する。
【０１０６】
その後、このブレーキ制御ルーチンが何回か実行され、その結果、図１８のＳ１２１ないしＳ１２３の実行が何回か繰り返され、そのうちに、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生したと仮定すると、Ｓ１２２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２４以下に移行する。
【０１０７】
Ｓ１２４においては、衝突緩和制御中フラグがＯＮにされ、その後、Ｓ１２５において、モータ制御モードとしてモータ逆転モードが設定される。続いて、Ｓ１２６において、モータ制御電圧Ｅが設定され、Ｓ１２７において、衝突緩和制御時間Δτが設定される。それらモータ制御電圧Ｅおよび衝突緩和制御時間Δτは、図２０または図２１に示す関係に従い、前記演算された目標加圧力Ｆ* と、前記入力されたモータ回転速度Ｎとに基づいて設定される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０８】
その後、図１７のＳ１０６において、出力処理が実行されれば、今回はモータ逆転モードが設定されているため、モータ３１２に第２モータ電圧信号（これが「第２励磁信号」の一例である）が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の逆回転方向に順に励磁されるように出力される。今回の場合には、その第２モータ電圧信号の出力に先立ち、ロータ３１６が正転させられている。したがって、ロータ３１６はその慣性により、正転し続けようとする。よって、ロータ３１６は、ブレーキ操作の解除時とは異なり、正転から逆転に転じることはなく、正転の回転速度が減少するのみであり、その結果、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に適当に小さな速度で衝突することとなる。したがって、本実施形態によれば、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生ずることが抑制され、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
【０１０９】
その後、再度、ブレーキ制御ルーチンが実行され、それのＳ１０５において、図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが実行されると、Ｓ１２１において、衝突緩和制御の実行中であるか否かが判定される。今回は、衝突緩和制御中フラグがＯＮにされているため、判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２８において、前記設定された衝突緩和制御時間Δτが経過したか否かが判定される。今回は経過してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了するが、今回は経過したと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２９において、衝突緩和制御中フラグがＯＦＦにされる。
【０１１０】
したがって、その後、図１７のＳ１０６が実行されれば、今回は、衝突緩和制御中フラグがＯＦＦにされており、このことは、モータ逆転モードの設定が解除されたことを意味するため、モータ３１２への第２モータ電圧信号の出力が停止させられる。
【０１１１】
その後、図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが実行されれば、Ｓ１２１の判定はＮＯ、Ｓ１２２の判定もＮＯとなり、Ｓ１２３において、図１９の基本制御ルーチンが実行される。モータ３１２が、一連のブレーキ操作の開始直後と同じ状態で制御されることになるのである。
【０１１２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ＥＣＵ３００が「コントローラ」を構成し、ＥＣＵ３００のうち図１８のＳ１２３を実行する部分がモータ駆動力センサ３０４と共同して「第１励磁信号供給部」を構成し、同図のＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２４ないしＳ１２９を実行する部分がモータ回転速度センサ３０６と共同して「第２励磁信号供給部」を構成しているのである。
【０１１３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を加えた形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成を示す系統図である。
【図２】図１における電動式ドラムブレーキを示す正面図である。
【図３】図２におけるシュー拡張アクチュエータを拡大して示す正面図である。
【図４】図１のＥＣＵのコンピュータにより実行されるブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】上記コンピュータにより実行される制御ゲイン決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】上記コンピュータにより実行される参照値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインを変化させない場合にブレーキ操作フィーリングが悪化する様子の一例を示すグラフである。
【図８】図５の制御ゲイン決定ルーチンにより、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋが時間と共に変化させられる様子を示すグラフである。
【図９】図２の電動式ドラムブレーキにおける実駆動力Ｄと実加圧力Ｆとの関係を説明するためのグラフである。
【図１０】図４のＳ４の詳細を目標加圧力演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１１】図４のＳ５の詳細をモータ制御電圧演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１２】上記第１実施形態の効果を説明するためのグラフである。
【図１３】本発明の第２実施形態である電動式ブレーキ装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される参照値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成を示す系統図である。
【図１５】図１４における電動式ディスクブレーキを示す部分断面正面図である。
【図１６】図１４におけるモータ回転速度センサを拡大して示す正面図である。
【図１７】図１４のＥＣＵのコンピュータにより実行されるブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】図１７のＳ１０５の詳細をモータ制御電圧演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１９】図１８のＳ１２３の詳細を基本制御ルーチンとして示すフローチャートである。
【図２０】図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが使用するモータ回転速度と目標加圧力とモータ制御電圧と衝突緩和制御時間との関係の一例を示すグラフである。
【図２１】図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが使用するモータ回転速度と目標加圧力とモータ制御電圧と衝突緩和制御時間との関係の別の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 電動式ドラムブレーキ
１２ ブレーキペダル
１４ ブレーキ操作値センサ
１８，３０４ モータ駆動力センサ
２０，３０８ 電子制御ユニットＥＣＵ
２０４ ドラム
２１６ａ，２１６ｂ ブレーキライニング
２５１，３１２ ＤＣモータ
３００ 電動式ディスクブレーキ
３０６ モータ回転速度センサ
３１４ ステータ
３１６ ロータ
３１８ コイル
３３０ ディスク
３３２ａ，３３２ｂ ブレーキパッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動源とするブレーキを備えた車両用の電動式ブレーキ装置に関するものであり、特に、そのモータを制御する技術の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のブレーキ装置の分野においては、モータを用いてブレーキを電気的に作動させる電動式ブレーキ装置が既に知られている。そして、特開平１０−３３１８７６号公報には、次のような電動式ブレーキ装置が開示されている。それは、(a) ブレーキペダル等、運転者により操作されるブレーキ操作部材と、(b) ブレーキ操作部材の操作力，操作ストローク等、操作値を検出するブレーキ操作値センサと、(c) ブレーキと、(d) コントローラとを含むように構成されている。
【０００３】
ブレーキは、電源から供給される電力により駆動されるモータの駆動力（駆動トルクを含む概念）により摩擦材を、車輪と共に回転する回転体に押し付け、それにより、その回転体に制動トルクを発生させ、その発生させられた制動トルクにより車輪を制動するように構成される。ブレーキはさらに、一連のブレーキ操作の開始前には摩擦材が回転体に接触しない状態にあり、その開始後に回転体に接触する状態に移行するように構成される。ブレーキには、ブレーキパッドを摩擦材、ディスクを回転体としてそれぞれ備えたディスク式と、ブレーキライニングを摩擦材、ドラムを回転体としてそれぞれ備えたドラム式とがある。
【０００４】
コントローラは、ブレーキ操作部材の操作値とモータに供給される信号との間に予め定められた関係に従い、かつ、ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、モータを制御するように構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果】
この種の電動式ブレーキ装置においては、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキ操作値の時間的な増加勾配がほぼ一定であっても、ブレーキの制動トルクに一時的な急変が発生してしまい、ブレーキ操作フィーリングが悪化するおそれがある。以下、その一例を具体的に説明する。
【０００６】
この種の電動式ブレーキ装置においては、ブレーキ制御中、モータがフィードバック制御される場合がある。この場合、モータの駆動力の実際値である実駆動力と目標駆動力との差を監視しつつ、その差ができる限り早期に０になるように、モータに供給される信号が決定される。上記フィードバック制御の一例は、比例制御と微分制御と積分制御とを一緒に行うＰＩＤ制御である。
【０００７】
前述のように、ブレーキにおいては、一連のブレーキ操作の開始前にあっては、摩擦材が回転体から離間させられているため、それら摩擦材と回転体との間にクリアランス（以下、「ブレーキクリアランス」という）が存在する。そして、一連のブレーキ操作が開始されると、まず、モータの駆動によってブレーキクリアランスが減少させられる。ブレーキクリアランスが存在するうちは、モータの実駆動力は増加するがその増加量は少ない。モータが外部から受ける負荷が小さいからである。さらに、ブレーキクリアランスが存在するうちはもちろん、制動トルクは発生せず、車体減速度も発生しない。その後、ブレーキクリアランスが消滅させられると、モータが摩擦材から負荷を受けるため、モータの実駆動力が、ブレーキクリアランスの消滅前におけるより急な勾配で増加するとともに、制動トルクが発生し、車体減速度も発生する。
【０００８】
このように、この電動式ブレーキ装置においては、モータが外部から受ける負荷が、ブレーキクリアランスが消滅する後より消滅する前の方が小さい。それにもかかわらず、モータのフィードバック制御を、ブレーキクリアランスが消滅する前と後とで同じ規則に従って実行すると、次のような事態が生じる。
【０００９】
すなわち、ブレーキクリアランスが消滅する前においては、モータの負荷が小さいため、モータの実駆動力の増加勾配が不足し、そのため、実駆動力が目標駆動力をやや大きく下回る。その結果、フィードバック制御により、モータが比較的高速で作動させられ、摩擦材が回転体に強くかつ高速で衝突させられる。このようにして摩擦材が回転体に衝突させられてブレーキクリアランスが消滅した直後には、モータの実駆動力の増加勾配が過大になり、そのため、図７に示すように、時期ｔ1 において制動トルクが急増し、車体減速度も急増する。その結果、実駆動力（同図において「実加圧力Ｆ」に対応する）は今度は、目標駆動力（同図において「目標加圧力Ｆ* 」に対応する）をやや大きく上回ることになり、そのため、フィードバック制御により、モータの実駆動力が急減させられ、その結果、同図に示すように、制動トルクが急増から急減に転じ、車体減速度も急増から急減に転じる。
【００１０】
このように、一連のブレーキ操作の初期であって、摩擦材が回転体に接触しない状態から接触する状態に移行する際には、その移行に起因する変化すなわち制動トルクの急増および急減が生じる可能性があり、そのような制動トルクの変化はブレーキ操作フィーリングを悪化させる要因となる。そのような制動トルクの変化は、ブレーキ操作値の時間的変化に起因しない変化を車体減速度に生じさせることになるからである。
【００１１】
このような事情を背景として、本発明は、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキ操作に起因しない車体減速度の変化が一時的に生じてブレーキ操作フィーリングが悪化することを抑制することを課題としてなされたものであり、本発明によって下記各態様が得られる。各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
【００１２】
(1) 運転者により操作されるブレーキ操作部材と、
そのブレーキ操作部材の操作値を検出するブレーキ操作値センサと、
前記ブレーキ操作部材の一連のブレーキ操作の開始前には摩擦材が回転体に接触しない不接触状態にあり、前記一連のブレーキ操作の開始後に電力により駆動されるモータの駆動力により前記摩擦材が前記回転体に接触する接触状態に移行させられ、それにより、前記回転体に制動トルクを発生させ、その発生させた制動トルクにより車輪を制動するブレーキと、
前記ブレーキ操作部材の操作値と前記モータに供給される信号との間の予め定められた関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、モータを制御するコントローラと
を含む電動式ブレーキ装置において、
前記コントローラに、前記摩擦材の前記不接触状態から前記接触状態への移行に起因する前記制動トルクの変化が生じる可能性がある期間、前記モータを比較的低速で回転させ、その低速回転中のモータによって前記摩擦材を回転体に接触させ、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように、前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させ、前記モータの回転速度を前記低速回転中より増大させる関係変化部を設けたことを特徴とする電動式ブレーキ装置〔請求項１〕。
この電動式ブレーキ装置においては、一連のブレーキ操作の開始に伴い、摩擦材が回転体に接触しない不接触状態から接触する接触状態に移行するが、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が、その移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては小さくなり、その可能性のない期間においては大きくなるように、前記関係が変化させられる。
一方、ブレーキ操作値に対する制動トルクの応答性は、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が小さい場合において大きい場合におけるより低下する。したがって、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因して制動トルクが変化する量が、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が小さい場合において大きい場合におけるより少なくて済む。
したがって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じることが抑制される。すなわち、ブレーキクリアランスの消滅に起因した車体減速度の変化が抑制されるのであり、その結果、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
この電動式ブレーキ装置においては、ブレーキをドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
(2) 前記関係変化部が、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる時期を、前記摩擦材の摩耗量に追従して変化させる時期変化手段を含む(1) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項３〕。
摩擦材は使用につれて摩耗するのが一般的であり、また、摩擦材の摩耗量が多いほどブレーキクリアランスが大きくなる。また、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期は、摩擦材の摩耗量によって変化し、具体的には、摩擦材の摩耗量が大きいほど遅くなる。また、その移行時期が遅くなれば、それに合わせて、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を遅くすることが望ましい。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、前記関係を変化させる時期をブレーキクリアンスの実際値との関係において適正化し得る。
(3) 前記関係変化部が、前記モータの駆動力であるかまたはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の時間的変化勾配と、前記モータの作動位置であるかまたはそれに関連する量であるモータ作動位置関連量と、そのモータ作動位置関連量の時間的変化勾配との少なくとも一方に基づいて前記関係を変化させる関係変化手段を含む(1) または(2) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
摩擦材が不接触状態から接触状態に移行する時期においては、モータの駆動力または作動位置がある値に増加しているのが普通であり、さらに、その移行の前後で、モータの駆動力または作動位置の変化勾配が大きく変化するのが普通である。一方、その移行時期は、同じブレーキ操作値に対応するモータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を決定するために利用することが適当である物理量である。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を考慮することにより、前記関係を理想的な時期に変化させることが容易になる。
この電動式ブレーキ装置において「モータの駆動力に関連する量」は例えば、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力とすることができ、また、「モータの作動位置に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動位置とすることができる。
(4) 前記関係変化部が、前記モータの駆動力であるかまたはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の時間的変化勾配との少なくとも一方に基づいて前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる関係変化手段を含む(1) または(2) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項４〕。
前記(3) 項に記載の説明から明らかなように、モータ駆動力またはそれの変化勾配は、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を取得するために利用することが適当である物理量である。また、ブレーキがディスク式である場合には一般に、モータ駆動力およびそれの変化勾配は、モータ作動位置またはそれの変化勾配とは異なり、ブレーキクリランスによって変化しない。一方、ブレーキがドラム式である場合には、摩擦材を回転体から離間させる向きに常時付勢するリターンスプリングが用いられるのが普通であるため、ディスク式である場合とは異なり、ブレーキクリアランスによって変化するが、モータ作動位置およびそれの変化勾配におけるほどには大きく変化しない。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、ブレーキクリアランスの変化に左右されることなく、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行時期を正確に把握可能となるとともに、その移行時期との関係において前記関係の変化を容易に適正化し得る。
この電動式ブレーキ装置において「モータの駆動力に関連する量」は例えば、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力とすることができ、また、「モータの作動位置に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動位置とすることができる。
(5) 前記関係変化手段が、前記摩擦材が不接触状態から接触状態に移行したときの前記モータ駆動力関連量を参照値として取得するとともに、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記関係を変化させる時期を、前記取得された参照値に基づいて決定する時期決定手段を含む(4) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
この電動式ブレーキ装置において「関係を変化させる時期」は例えば、取得された参照値に一定値を加算することによって取得された基準関連量までモータ駆動力関連量が増加した時期に決定することができる。
(6) 前記時期決定手段が、前記モータ駆動力関連量の時間的変化勾配を逐次取得するとともに、今回取得した時間的変化勾配の、前回取得した時間的変化勾配からの変化量である勾配変化量が基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する参照値決定手段を含む(5) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(7) 前記参照値決定手段が、前記モータ駆動力関連量の増加中に前記勾配変化量が前記基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する第１決定手段を含む(6) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(8) 前記参照値決定手段が、前記モータ駆動力関連量の減少中に前記勾配変化量が前記基準変化量に増加したときの前記モータ駆動力関連量を前記参照値に決定する第２決定手段を含む(6) または(7) 項に記載の電動式ブレーキ装置。
(9) 前記関係変化部が、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、前記ブレーキ操作値から前記モータの駆動力またはそれに関連する量の目標値を求めるためにそのブレーキ操作値に掛け算される制御ゲインを大きくする手段を含む(1) ないし(8) 項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置〔請求項２〕。
(10)前記モータが、相対回転可能なロータおよびステータと、そのロータの回転軸線まわりに並んだ複数のコイルとを有するとともに、それら複数のコイルが正回転方向に順に励磁されれば、モータが前記摩擦材を前記回転体に接近させる向きの力が増加する一方、それら複数のコイルが逆回転方向に順に励磁されれば、モータが摩擦材を回転体から離間させる向きの力が増加するものであり、
前記コントローラが、ブレーキ操作値の増加中であって、前記可能性のない期間のうち前記可能性がある期間に先行する部分において、前記可能性のない期間において利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータにそれの複数のコイルを正回転方向に順に励磁するための第１励磁信号を供給する第１励磁信号供給部を含み、
前記関係変化部が、前記可能性がある期間において、予め定められた時間の間、モータにそれの複数のコイルを逆回転方向に順に、予め定められた電力で励磁するための第２励磁信号を供給する第２励磁信号供給部を含む(1) 項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項５〕。
この電動式ブレーキ装置によれば、比較的低速で回転させられているモータにより摩擦材が回転体に接触させられるため、上記低速回転中ではないモータにより接触させられる場合に比較し、摩擦材が回転体に衝突する際の強さが軽減される。したがって、この電動式ブレーキ装置によれば、摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じることが抑制され、その結果、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
この電動式ブレーキ装置において「電力」は、電圧により表現したり、電流により表現することができる。また、この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ」は、ドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
(11)前記第２励磁信号供給部が、前記時間と前記電力との少なくとも一方を、前記ブレーキ操作値またはそれに関連する量と、前記モータの回転速度またはそれに関連する量との少なくとも一方に基づいて設定する設定手段を含む(10)項に記載の電動式ブレーキ装置〔請求項６〕。
摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては、複数のコイルを逆回転方向に順に励磁することが、モータを逆転させるためにではなく、減速させるために行われることが望ましい。モータが逆転させられると、モータの実駆動力の増加勾配が不足するおそれがあるからである。一方、モータの減速量の過不足を防止するためには、前記時間と前記電力との少なくとも一方を、モータの回転速度またはブレーキ操作値すなわちモータの目標駆動力に応じて設定することが望ましい。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、モータの減速量をモータの回転速度または目標駆動力との関係において適正化し得る。
この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ操作値に関連する量」は例えば、モータの駆動力の目標値としたり、モータにより摩擦材が回転体に対して加圧される加圧力の目標値としたり、モータの回転位置の目標値とすることができる。また、「モータの回転速度に関連する量」は例えば、モータにより駆動される部材（例えば、摩擦材）の作動速度とすることができる。
(12)前記設定手段が、前記時間と前記電力とのいずれかを、前記モータの回転速度が増加するにつれて増加するとともに、前記ブレーキ操作値が増加するにつれて増加するように変化させる手段を含む(11)項に記載の電動式ブレーキ装置。
モータの回転速度が大きいほど、摩擦材が回転体に強く衝突する傾向が強く、また、ブレーキ操作値が大きいほど、摩擦材が回転体に強く衝突する傾向が強い。一方、前記時間が長いほど、モータが大きく減速させられる傾向が強く、また、前記電力が大きいほど、モータが大きく減速させられる傾向が強い。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、前記時間または前記電力がモータ回転速度およびブレーキ操作値との関係において適正化され、モータの減速量も適正化される。
(13)前記第１励磁信号供給部が、前記第１励磁信号の供給を、一連のブレーキ操作の開始時に開始するものである(11)または(12)項に記載の電動式ブレーキ装置。
(14)前記第２励磁信号供給部が、前記第２励磁信号の供給を、前記モータの駆動力またはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の変化勾配との少なくとも一方に関して予め定められた条件が成立した時期に開始するものである(11)ないし(13)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
(15)前記第２励磁信号供給部が、前記第２励磁信号の供給を、前記ロータの回転速度またはそれに関連する量であるロータ回転速度関連量と、そのロータ回転速度関連量の変化勾配との少なくとも一方に関して予め定められた条件が成立した時期に開始するものである(11)ないし(13)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
(16)前記コントローラが、さらに、
(a) 前記ブレーキ操作部材の操作速度が基準値以上である急ブレーキ操作時に前記関係変化部が作動することを禁止する作動禁止部と、
(b) 急ブレーキ操作時に、その急ブレーキ操作時に利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータを制御する急ブレーキ操作時制御部と
を含む(1) ないし(15)項のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置〔請求項７〕。
摩擦材の不接触状態から接触状態への移行に起因する制動トルクの変化が生じる可能性がある期間においては、ブレーキ操作値に対する制動トルクの応答性が、前記関係変化部を作動させた場合において作動させない場合におけるより低下する。一方、急ブレーキ操作時において通常ブレーキ操作時におけるより、制動トルクの応答性を向上させる必要性が高い。
このような知見に基づいて本項に記載の電動式ブレーキ装置がなされたのであり、よって、この電動式ブレーキ装置によれば、急ブレーキ操作時に制動トルクの応答性を低下させることなく、通常ブレーキ操作時にブレーキ操作フィーリングの悪化が防止される。
この電動式ブレーキ装置において「ブレーキ」は、ドラム式としたり、ディスク式とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明の第１実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成が示されている。この電動式ブレーキ装置は、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとを備えた４輪車両に設けられている。左右前輪ＦＬ，ＦＲにはＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ディスクブレーキが設けられている。一方、左右後輪ＲＬ，ＲＲには、ＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ドラムブレーキが設けられている。ただし、本実施形態を通して本発明を理解するために説明することが特に必要であるのは電動式ドラムブレーキであるため、同図には、左右後輪の一方に設けられた電動式ドラムブレーキ（以下、単に「ブレーキ」という）１０のみが代表的に示されている。
【００１５】
電動式ブレーキ装置は、ブレーキ１０に加えて、ブレーキペダル１２をブレーキ操作部材として備えるとともに、図示しない反力付与機構を備えている。ブレーキペダル１２は、車両左右方向に延びる一軸線まわりに回動可能に車体に取り付けられている。反力付与機構は、ブレーキペダル１２の操作ストロークに応じた反力をブレーキペダル１２に発生させる。電動式ブレーキ装置はさらに、ブレーキ操作値センサ１４を備えている。ブレーキ操作値センサ１４は、ブレーキペダル１２の操作力または操作ストロークをブレーキ操作値として検出する。ブレーキ操作値センサ１４は、ブレーキペダル１２の操作力を歪みゲージ等により検出する形式としたり、ブレーキペダル１２の回動角をロータリポテンショメータにより検出する形式とすることができる。
【００１６】
電動式ブレーキ装置はさらに、モータ駆動力センサ１８を備えている。モータ駆動力センサ１８については後に詳述する。
【００１７】
電動式ブレーキ装置はさらに、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）２０と、電源としてのバッテリ２２とを備えている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、図４ないし図６にそれぞれにフローチャートで表されているブレーキ制御ルーチン，制御ゲイン決定ルーチンおよび参照値決定ルーチンを始めとして各種ルーチンが記憶されており、それらルーチンがＣＰＵによりＲＡＭを使用つつ実行されることにより、ブレーキ１０が制御される。バッテリ２２は、車両のエンジンの回転により充電させられる。
【００１８】
図２には、ブレーキ１０が拡大されて示されている。
【００１９】
ブレーキ１０は、図示しない車体に取り付けられた非回転部材としての、ほぼ円板状を成すバッキングプレート２００と、内周面に摩擦面２０２を備えて車輪と共に回転するドラム２０４とを備えている。同図には、車両前進時に車輪が回転するのに伴ってドラム２０４が回転するドラム回転方向が矢印で示されている。
【００２０】
バッキングプレート２００の一直径方向に隔たった２箇所には、それぞれアンカ部材としてのアンカピン２０６と中継リンクとしてのアジャスタ２０８とが設けられている。アンカピン２０６はバッキングプレート２００に位置固定に取り付けられている。一方、アジャスタ２０８はフローティング式とされている。それらアンカピン２０６とアジャスタ２０８との間には、各々円弧状を成す一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂがドラム２０４の内周面に対面するように取り付けられている。一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂは、シューホールドダウン装置２１２ａ，２１２ｂによってバッキングプレート２００にそれの面に沿って移動可能に取り付けられている。なお、バッキングプレート２００の中央に設けられた貫通穴には、図示しないアクスルシャフトが回転可能に突出して設けられるようになっている。
【００２１】
一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂは、一端部同士がアジャスタ２０８により相互に接近は不能、隔離は可能に連結される一方、各他端部がアンカピン２０６と当接させられており、それにより、各端部の回りに回動可能に支持されている。一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの一端部同士は、アジャスタスプリング２１４によりアジャスタ２０８を介して互いに接近する向きに付勢されている。一方、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの各他端部は各シューリターンスプリング２１５ａ，２１５ｂによりアンカピン２０６に向かって付勢されている。各ブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの外周面にブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂが保持され、それら一対のブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４の内周面に接触させられることにより、それらブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との間に摩擦力が発生する。アジャスタ２０８は、一対のブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との隙間を一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの摩耗に応じて自動的に調整する。
【００２２】
各ブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂはリム２２０とウェブ２２２とから構成されており、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂの一方のウェブ２２２には、レバー２３０がドラム２０４の回転軸線と交差する方向に回動可能に取り付けられている。ウェブ２２２にレバー支持部材としてのピン２３２が位置固定に取り付けられ、そのピン２３２にレバー２３０の一端部が回動可能に連結されているのである。このレバー２３０と他方のブレーキシュー２１０ｂとの互いに対向する部分の切欠きには、力伝達部材としてのストラット２３６の両端が係合させられている。このストラット２３６はその長さをねじ機構により調節するアジャスト機能を備えている。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、ブレーキ１０は、車体の前進時にも後退時にも、いずれのブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂにもセルフサーボ効果が発生するデュオサーボ型なのである。
【００２４】
レバー２３０の他端部（自由端部）にはケーブル２４０の一端部が連結されている。このケーブル２４０は、複数本のワイヤをより合わせて構成されており、フレキシブルである。このケーブル２４０は、バッキングプレート２００に取り付けられたシュー拡張アクチュエータ２５０により駆動される。シュー拡張アクチュエータ２５０は、図３に拡大して示すように、ＤＣモータ（以下、単に「モータ」という）２５１の回転軸に減速機２５２の入力軸が連結され、その減速機２５２の出力軸に運動変換機構としてのボールねじ機構２５４の入力部材が連結されて構成されており、そのボールねじ機構２５４の出力部材にケーブル２４０の他端部が連結されている。ボールねじ機構２５４は、モータ２５１の回転運動を直線運動に変換する機構である。図において符号２５６および２５８は共にブラケットを示し、また、符号２６０および２６２は共に、各ブラケット２５６，２５８をバッキングプレート２００へ取り付けるための取付けボルトを示している。
【００２５】
ボールねじ機構２５４は、入力部材としてのおねじ２６４に出力部材としてのナット２６６が図示しない複数個のボールを介して螺合されて構成されている。ナット２６６は固定部材としてのハウジング２６７に回転不能かつ軸方向移動可能に嵌合されている。それにより、おねじ２６４の回転運動がナット２６６の直線運動に変換される。ナット２６６の両端部のうちおねじ２６４の側とは反対側の端部に出力シャフト２６８が同軸に取り付けられている。それらおねじ２６４，ナット２６６および出力シャフト２６８の相互の摺動部へのダストの侵入が、ハウジング２６７および伸縮可能なダストブーツ２７０により阻止されている。
【００２６】
出力シャフト２６８とケーブル２４０の他端部との結合は次のような構成により行われる。すなわち、出力シャフト２６８の両端部のうちボールねじ機構２５４の側とは反対側の端部にケーブル取付け用おねじ２７２が形成される一方、ケーブル２４０の他端部にケーブル取付け用ナット２７４が結合されている。そのケーブル取付け用ナット２７４がケーブル取付け用おねじ２７２に螺合され、そのケーブル取付け用おねじ２７２に回り止め用ナット２７６が螺合されるとともに、その回り止め用ナット２７６がケーブル取付け用ナット２７４に押し付けられることにより、ケーブル取付け用ナット２７４の緩みが防止されている。
【００２７】
以上のように構成されたシュー拡張アクチュエータ２５０は、ブレーキペダル１２の操作時にケーブル２４０に引張力を付与し、それにより、レバー２３０がそれの他端部がブレーキシュー２１０ｂから離隔される向きに回動させられ、その結果、ストラット２３６により一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂが拡張される。
【００２８】
ブレーキ１０は、一対のブレーキシュー２１０ａ，２１０ｂをそれに発生するセルフサーボ効果に打ち勝って収縮させるのに効果的なシュー収縮機構を備えている。シュー収縮機構は、本実施形態においては、図２に示すように、レバー２３０とバッキングプレート２００との間に張り渡されたリターンスプリング２８０とされている。このリターンスプリング２８０は、ケーブル２４０と同軸に張り渡されるとともに、一端部がレバー２３０の他端部に、他端部がシュー拡張アクチュエータ２５０のうちの固定部分（例えば、ハウジング，ブラケット等）にそれぞれ係合させられている。したがって、ブレーキペダル１２の操作の解除時に、シュー拡張アクチュエータ２５０が初期位置に向かって戻されれば、レバー２３０はリターンスプリング２８０の圧縮力によって初期位置に向かって回動させられる。
【００２９】
前記モータ駆動力センサ１８は、レバー２３０に装着されている。モータ駆動力センサ１８は、歪みゲージ方式であり、レバー２３０に生じた歪みを検出するとともに、その検出した歪みに基づいてそのレバー２３０にモータ２５１が加えたモータ駆動力Ｄを検出する。
【００３０】
なお、モータ駆動力センサ１８は、他の方式でモータ駆動力Ｄを検出するものとすることが可能である。例えば、モータ２５１に供給された電流を検出するモータ電流センサをそのモータ２５１に設け、かつ、モータ２５１に供給された電流と、そのモータ２５１がレバー２３０に加えたモータ駆動力Ｄとの間に成立する一定の関係を利用することにより、モータ電流センサにより検出された電流からモータ駆動力Ｄを検出することが可能なのである。
【００３１】
以上説明したブレーキ１０のモータ２５１はＥＣＵ２０のコンピュータにより制御される。以下、この制御を説明するが、まず、概略的に説明し、次に、図４ないし図６のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。
【００３２】
ＥＣＵ２０は、ブレーキ操作値Ａに基づき、ブレーキ１０により発生させる車体減速度の目標値である目標減速度Ｇ* を決定する。
【００３３】
ＥＣＵ２０はさらに、モータ２５１がレバー２３０を介してブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂをドラム２０４に加圧する加圧力の目標値である目標加圧力Ｆ* を決定する。すなわち、ＥＣＵ２０は、その目標加圧力Ｆ* を、決定された目標減速度Ｇ* に制御ゲインｋ（係数）を掛け算することにより、決定するのであり、具体的には、
Ｆ* ＝ｋ×Ｇ*
なる式を用いて決定する。
【００３４】
なお、目標減速度Ｇ* は、ブレーキ操作値Ａに対応する値であることから、モータ２５１にとって入力を意味し、一方、目標加圧力Ｆ* は、モータ２５１にとって出力を意味する。そして、それら入力と出力との比率を表すのが制御ゲインｋである。すなわち、本実施形態においては、制御ゲインｋが「関係」を構成しているのである。
【００３５】
ＥＣＵ２０は、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを、小値ｂから大値ａに変化させる。以下、このようにする理由を具体的に説明する。
【００３６】
図７には、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを変化させない場合に、ブレーキ操作値Ａが滑らかに増加するために目標加圧力Ｆ* も滑らかに増加するにもかかわらず実加圧力Ｆおよび制動トルクＴに一時的急変が生じる様子が２つのグラフで示されている。それらグラフにおいて「ｔ0 」は、一連のブレーキ操作が開始された時期を表している。また、「ｔ1 」は、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂとドラム２０４との間のブレーキクリアランスが消滅し、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触し始めた時期を表している。また、「ｔ2 」は、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない変化が実加圧力Ｆおよび制動トルクＴにそれぞれ発生する可能性がある領域から、その可能性がない領域に移行する時期を表している。
【００３７】
このような事実に基づき、ＥＣＵ２０は、図８にグラフで示すように、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに発生する可能性がある領域（時期ｔ0 〜ｔ2 ）では、小値ｂと等しくなり、その可能性がない領域（時期ｔ2 以後）では、大値ａとなるように変化させられる。その可能性がある領域は、一連のブレーキ操作の開始時から開始されるとともに、時期ｔ2 に終了する。
【００３８】
ＥＣＵ２０は、時期ｔ2 を、モータ２５１がレバー２３０に加える駆動力の実際値である実駆動力Ｄが、その時期ｔ2 に取るべき基準値である基準駆動力Ｄ00に到達したか否かを判定することによって決定する。基準駆動力Ｄ00は、時期ｔ1 における実駆動力Ｄの値である参照値Ｄ0 に一定増分ΔＤを加算することによって演算される。参照値Ｄ0 は、後に詳述する参照値決定ルーチンにより決定される。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、さらに、モータ２５１がレバー２３０に加える駆動力の目標値である目標駆動力Ｄ* を決定する。ところで、レバー２３０には、モータ２５１からの駆動力に他に、リターンスプリング２８０の弾性力がブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂをドラム２０４から離間させる向きに常時付与されている。このことが図９の(a) にグラフで示されている。このグラフは、実駆動力Ｄがリターンスプリング２８０の弾性力ｆ0 に到達するまでは、ブレーキクリアランスが存在するために、実加圧力Ｆが０に維持され、弾性力ｆ0 に到達したときに、ブレーキクリアランスが消滅し、以後、実加圧力Ｆが増加することを示している。ＥＣＵ２０は、このことを考慮して目標駆動力Ｄ* を、
Ｄ* ＝Ｆ* ／α＋ｆ0
なる式を用いて決定する。ここに「α」は定数である。
【００４０】
ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂは、その使用により摩耗が生じる。摩耗が生じると、ブレーキクリアランスが増加する。このことは、非作用位置にあるブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触するまでにレバー２３０が回動する角度が増加することを意味し、さらに、リターンスプリング２８０の引張長さが長くなってそれの弾性力ｆ0 が増加することを意味する。図９の(b) には、摩耗発生前の弾性力がｆ0 、摩耗発生後の弾性力がｆ0 ’でそれぞれ示されており、摩耗発生後において発生前におけるより弾性力が増加することが分かる。
【００４１】
このような事情を考慮し、ＥＣＵ２０は、参照値Ｄ0 を可変値として決定する。具体的には、図８の(c) にグラフで示すように、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触する前と後とでは、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく異なるという事実に着目することにより、実駆動力Ｄの変化勾配ｍを逐次取得するとともに、今回取得した変化勾配ｍ(i) の、前回取得した変化勾配ｍ(i-1) からの変化量Δｍ(i) が基準値Δｍ0 を超えたか否かを判定し、超えたときの実駆動力Ｄを参照値Ｄ0 に決定する。
【００４２】
ただし、ＥＣＵ２０は、急ブレーキ操作中である場合には、制御ゲインｋを大値ａに維持する。制御ゲインｋを小値ｂにすることは、ブレーキ操作値Ａに対する制動トルクＴの応答性が低下し、車体減速度Ｇの応答性も低下することを意味する。一方、運転者が急ブレーキ操作を行う際には、制動トルクＴの応答性が高いことが制動距離短縮の観点から望ましい。よって、急ブレーキ操作中である場合には、制御ゲインｋが大値ａに維持され、これにより、本来のブレーキの機能が損なわれることがないようにされている。すなわち、本実施形態においては、大値ａは、急ブレーキ操作時に利用されるものとして予め定められた「関係」でもあるのである。
【００４３】
ＥＣＵ２０は、さらにまた、モータ２５１に供給すべき制御電圧（これが「信号」の一例である）を決定する。モータ制御電圧は、フィードバック制御方式の一例であるＰＩＤ制御方式により決定される。そのため、ＥＣＵ２０は、モータ駆動力センサ１８により実駆動力Ｄを検出し、その検出された実駆動力Ｄと、上記決定された目標駆動力Ｄ* との差に基づき、モータ制御電圧を決定する。
【００４４】
次に、ブレーキ制御ルーチンを図４に基づいて具体的に説明する。
【００４５】
本ルーチンは、車両の走行開始指令スイッチとしてのイグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。他のステップについても同じ）において、所定のイニシャル処理が行われる。このイニシャル処理は、モータ２５１を制御するために必要な初期値をＲＯＭからＲＡＭに転送する処理を含んでいる。次に、Ｓ２において、所定時間が経過するのが待たれる。本ルーチンが一定の周期（例えば、５ms）で実行されるようにするためである。所定時間が経過したならば、Ｓ２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３において、入力処理が行われる。この入力処理は、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａを入力する処理と、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄを入力する処理とを含んでいる。その後、Ｓ４において、目標加圧力Ｆ* が演算される。
【００４６】
このＳ４の詳細が目標加圧力演算ルーチンとして図１０にフローチャートで表されている。
【００４７】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１１において、前記入力されたブレーキ操作値Ａに基づいて目標減速度Ｇ* が決定される。ＥＣＵ２０のコンピュータのＲＯＭには、ブレーキ操作値Ａが変化するにつれて目標減速度Ｇ* が変化する関係がテーブル，マップ等の形態で記憶されており、その関係に従い、今回のブレーキ操作値Ａに対応する今回の目標減速度Ｇ* が決定される。その関係は例えば、ブレーキ操作値Ａが増加するにつれてリニアに目標減速度Ｇ* が増加するように設定される。
【００４８】
その後、Ｓ１２において、ＲＡＭに記憶されている制御ゲインｋが読み込まれる。制御ゲインｋは、後述の制御ゲイン決定ルーチンにより決定されて記憶される。
【００４９】
続いて、Ｓ１３において、目標駆動力Ｄ* が、その読み込まれた制御ゲインｋと、前記決定された目標減速度Ｇ* との積として決定される。
【００５０】
以上でＳ４の実行が終了し、続いて、図４のＳ５において、モータ制御電圧が演算される。このＳ５の詳細が図１１にモータ制御電圧演算ルーチンとしてフローチャートで表されている。
【００５１】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ２１において、前記定数αと弾性力ｆ0 とが前記コンピュータのＲＯＭから読み込まれるとともに、それら定数αおよび弾性力ｆ0 と、前記演算された目標加圧力Ｆ* とを、前述の、目標駆動力Ｄ* を算出する式に代入することにより、目標駆動力Ｄ* が演算される。次に、Ｓ２２において、その演算された目標駆動力Ｄ* と、前記入力された実駆動力Ｄとの差に基づき、ＰＩＤ制御方式により、モータ制御電圧が演算される。
【００５２】
以上でＳ５の実行が終了し、続いて、図４のＳ６において、出力処理が行われる。この出力処理は、上記演算されたモータ制御電圧をモータ２５１に出力する処理を含んでいる。以上でこのブレーキ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５３】
次に、制御ゲイン決定ルーチンを図５に基づいて具体的に説明する。
【００５４】
本ルーチンも、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ３１において、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａが入力される。次に、Ｓ３２において、現在、急ブレーキ操作中であるか否かが判定される。具体的には、ブレーキ操作値Ａの今回値Ａ(i) の前回値Ａ(i-1) からの変化量ΔＡが正のしきい値ΔＡ0 より大きいか否かが判定され、大きい場合には急ブレーキ操作中であると判定され、大きくない場合には急ブレーキ操作中ではなく、通常ブレーキ操作中であると判定される。今回は、急ブレーキ操作中であると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ３３ないしＳ３５がスキップされ、Ｓ３７において、制御ゲインｋが大値ａに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５５】
これに対して、今回は、急ブレーキ操作中ではないと仮定すれば、Ｓ３２の判定がＮＯとなり、Ｓ３３以下に移行する。Ｓ３３においては、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄが入力され、その後、Ｓ３４において、ＲＡＭから参照値Ｄ0 が読み込まれる。参照値Ｄ0 は、後に詳述する参照値決定ルーチンの実行により決定されてＲＡＭに記憶される。続いて、Ｓ３５において、上記入力された実駆動力Ｄが、参照値Ｄ0 と一定増分ΔＤとの和である基準駆動力Ｄ00より大きいか否かが判定される。ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生じる可能性がないか否かが判定されるのである。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であるため、実駆動力Ｄが基準駆動力Ｄ00より大きくはないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ３６において、制御ゲインｋが小値ｂに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。今回は、ブレーキクリアランスの消滅前であるため、制御ゲインｋが小値ｂに設定され、それにより、制動トルクＴがブレーキ操作値Ａに対して鈍感に変化するようにされる。その後、Ｓ３３に戻る。
【００５６】
その後、Ｓ３３ないしＳ３６の実行が繰り返されるうちに、実駆動力Ｄが基準駆動力Ｄ00より大きくなったと仮定すれば、Ｓ３５の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３７において、制御ゲインｋが大値ａに設定されるとともに、それがＲＡＭに記憶される。ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクT に生じる可能性がない状態に移行したため、制御ゲインｋが増加させられるのであり、このことは、制御ゲインｋが正規値に復帰させられることとして把握することが可能である。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００５７】
次に、参照値決定ルーチンを図６に基づいて具体的に説明する。
【００５８】
本ルーチンもイグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ５１において、ブレーキ操作値Ａの増加中であるか否かが判定される。本ルーチンは、ブレーキ操作値Ａの増加中である場合に限り、実駆動力Ｄの変化勾配に基づいて参照値Ｄ0 を決定するように設計されているからである。ブレーキ操作値Ａの増加中であるか否かは、ブレーキ操作値Ａの今回値Ａ(i) から前回値Ａ(i-1) を引き算した値ΔＡを考慮することにより判定され、その値ΔＡが正であれば、増加中であると判定され、正でなければ、増加中ではないと判定される。今回は、ブレーキ操作値Ａの増加中ではないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了するが、今回は、ブレーキ操作値Ａの増加中であると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ５２以下に移行する。
【００５９】
Ｓ５２においては、所定時間が経過するのが待たれる。本ルーチンが一定の周期Δｔ（例えば、５ms）で実行されるようにするためである。所定時間が経過したならば、Ｓ５２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５３において、モータ駆動力センサ１８から実駆動力Ｄが入力されるとともに、それが今回値Ｄ(i) とされる。その後、Ｓ５４において、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが演算されるとともに、それが今回値ｍ(i) とされる。変化勾配の今回値ｍ(i) は、実駆動力Ｄの今回値Ｄ(i) と、ＲＡＭから読み出された前回値Ｄ(i-1) との差に基づき、かつ、
ｍ(i) ＝（Ｄ(i) −Ｄ(i-1) ）／Δｔ
なる式を用いて演算される。
【００６０】
なお、前回値Ｄ(i-1) は、後述のＳ５６によりＲＡＭに記憶されることになるが、そのＳ５６の初回の実行前においては、前記イニシャル処理によりＲＯＭからＲＡＭに転送された初期値、すなわち、０が使用される。このことは、前回値ｍ(i-1) についても同様である。
【００６１】
続いて、Ｓ５５において、変化勾配ｍの今回値ｍ(i) の、ＲＡＭから読み出された前回値Ｄ(i-1) からの変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きいか否かが判定される。実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく変化したか否かが判定されるのである。今回は、変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きくはないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ５６において、今回値Ｄ(i) が前回値Ｄ(i-1) としてＲＡＭに記憶される。続いて、Ｓ５７において、今回値ｍ(i) が前回値ｍ(i-1) としてＲＡＭに記憶される。その後、Ｓ５２に戻る。
【００６２】
その後、Ｓ５２ないしＳ５７の実行が繰り返されるうちに、変化量Δｍの絶対値が基準値Δｍ0 より大きくなれば、Ｓ５５の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５８において、最新の参照値Ｄ0 が前回値Ｄ(i-1) に決定される。続いて、Ｓ５９において、ＲＡＭに記憶されている参照値Ｄ0 が、その最新の参照値Ｄ0 と等しくなるように更新される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【００６３】
図１２には、本実施形態の効果が３つのグラフで示されている。それらグラフから明らかなように、本実施形態によれば、一連のブレーキ操作の初期において、ブレーキクリアランスの消滅に起因した一時的急変が実加圧力Ｆに発生せずに済み、その結果、制動トルクＴにもそのような一時的急変が発生せずに済む。それにより、ブレーキ操作フィーリングがブレーキクリアランスの消滅に起因して悪化することが抑制される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ＥＣＵ２０が「コントローラ」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５の制御ゲイン決定ルーチンを実行する部分が「関係変化部」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３４を実行する部分と、図６の参照値決定ルーチンを実行する部分とが互いに共同して「時期変化手段」を構成しているのである。また、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３３ないしＳ３７を実行する部分がモータ駆動力センサ１８と共同して「関係変化手段」を構成し、ＥＣＵ２０のうち図５のＳ３１およびＳ３２を実行する部分がブレーキ操作値センサ１４と共同して「作動禁止部」を構成し、同図のＳ３７を実行する部分が「急ブレーキ操作時制御部」を構成しているのである。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と、参照値決定ルーチンのみが異なり、他の要素については共通であるため、共通する要素については同一の符号を使用することによって詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。
【００６６】
第１実施形態においては、実駆動力Ｄの増加中に参照値Ｄ0 が決定されるが、本実施形態においては、実駆動力Ｄの減少中に参照値Ｄ0 が、第１実施形態におけると同じ原理により、決定される。
【００６７】
ブレーキペダル１２の操作が終了し、その結果、ブレーキ操作値Ａが０に減少すると、図８の(c) のグラフを用いて説明すれば、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂが時期ｔ3 において、ドラム２０４に接触する状態から接触しない状態に移行する。図８の(c) のグラフには、時期ｔ3 より手前の期間においては、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触している状態にあるため、実駆動力Ｄが大きな勾配で減少するのに対して、時期ｔ3 より後の期間においては、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４に接触しない状態にあるため、実駆動力Ｄが小さい勾配で減少する。そして、時期ｔ3 が、ブレーキライニング２１６ａ，２１６ｂがドラム２０４から離間し始めた時期であり、ブレーキクアリンランスが発生し始めた時期でもある。このように、時期ｔ3 の前後では、時期ｔ1 の前後におけると同様に、実駆動力Ｄの変化勾配ｍが大きく異なっている。このような事実に着目することにより、本実施形態においては、実駆動力Ｄの減少中に参照値Ｄ0 が決定される。
【００６８】
図１３には、本実施形態である電動式ブレーキ装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される参照値決定ルーチンがフローチャートで表されている。本ルーチンは、図６のルーチンと同様に、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ８１において、一連のブレーキ操作が終了したか否かが判定される。一連のブレーキ操作の終了は、ブレーキ操作値Ａが０でない値から０に減少したこととして検出したり、ブレーキ操作を検出しないときにはＯＦＦ、検出したときにはＯＮに変化するブレーキスイッチの信号がＯＦＦからＯＮに変化したこととして検出することができる。今回は、一連のブレーキ操作が終了してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了する。これに対して、今回は、一連のブレーキ操作が終了したと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ８２以下が実行される。なお、Ｓ８２以下のステップは、図６におけるＳ５３以下のステップと同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
本実施形態においては、各回の一連のブレーキ操作の末期において参照値Ｄ0 が決定される。したがって、各回の一連のブレーキ操作において参照値Ｄ0 が決定されるのを待っていたのでは、同じ回の一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋを変化させるタイミングを決定することができない。一方、本実施形態においては、制御ゲインｋを変化させるタイミングは、ＲＡＭから最新の参照値Ｄ0 を読み出してその値を利用することによって決定される。したがって、本実施形態においては、今回の一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋが変化させられるタイミングが、前回の一連のブレーキ操作の末期において決定された最新の参照値Ｄ0 を用いて決定されることになる。
【００７０】
一連のブレーキ操作の初期であって、実駆動力Ｄが０から増加させられる期間においては、その増加勾配が、各回のブレーキ操作ごとに異なる傾向が強いのに対して、一連のブレーキ操作が終了した後においては、実駆動力Ｄの減少勾配が、各回のブレーキ操作ごとに異なる傾向が弱い。一連のブレーキ操作の終了後には、ブレーキペダル１２を非操作位置に付勢する図示しないリターンスプリングの弾性力によってブレーキペダル１２が非操作位置に復帰させられ、そのため、実駆動力Ｄの減少勾配が依存するブレーキ操作値Ａの減少勾配が運転者に依存しないからである。したがって、ブレーキクリアランスが回復し始める時期は、ブレーキクリアランスが消滅した時期より高い精度で検出可能であり、よって、本実施形態によれば、参照値Ｄ0 を、第１実施形態におけるより高い精度で決定可能である。
【００７１】
なお付言すれば、本実施形態においては、一連のブレーキ操作の末期においてのみ参照値Ｄ0 が決定され、また、第１実施形態においては、一連のブレーキ操作の初期においてのみ参照値Ｄ0 が決定されるが、同じ回の一連のブレーキ操作の初期と末期との双方において参照値Ｄ0 をそれぞれ暫定値として決定し、それら２個の暫定値を総合的に考慮した値、例えば、それらの平均値を最終値として決定することが可能である。
【００７２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００７３】
図１４には、第３実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成が示されている。この電動式ブレーキ装置は、第１実施形態と同様に、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとを備えた４輪車両に設けられている。左右前輪ＦＬ，ＦＲにはＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ディスクブレーキが設けられている。一方、左右後輪ＲＬ，ＲＲには、ＤＣモータを駆動源とするとともに流体圧を使用しない電動式ドラムブレーキが設けられている。ただし、本実施形態を通して本発明を理解するために説明することが特に必要であるのは電動式ディスクブレーキであるため、同図には、左右前輪の一方に設けられた電動式ディスクブレーキ（以下、単に「ブレーキ」という）３００のみが代表的に示されている。
【００７４】
電動式ブレーキ装置は、第１実施形態と同様に、ブレーキ３００に加えて、ブレーキペダル１２と、図示しない反力付与機構と、ブレーキ操作値センサ１４とを備えている。さらに、電動式ブレーキ装置は、モータ駆動力センサ３０４とモータ回転速度センサ３０６とを備えているが、それらについては後に詳述する。
【００７５】
電動式ブレーキ装置はさらに、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）３０８と、電源としてのバッテリ３１０とを備えている。ＥＣＵ３０８は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、図１７にフローチャートで表されているブレーキ制御ルーチンを始めとして各種ルーチンが記憶されており、それらルーチンがＣＰＵによりＲＡＭを使用つつ実行されることにより、ブレーキ３００が制御される。バッテリ３１０は、車両のエンジンの回転により充電させられる。
【００７６】
図１５には、ブレーキ３００が拡大されて示されている。
【００７７】
このブレーキ３００は、ＤＣモータ（以下、単に「モータ」という）３１２を駆動源として備えている。モータ３１２は、ステータ３１４とロータ３１６とが同軸に相対回転可能に配置されて構成されている。ステータ３１４は、ロータ３１６の周方向に並んだ複数のコイル３１８がコア３２０に巻き付けられて構成されている。これに対して、ロータ３１６は、周方向においてＮ極とＳ極とに交互に着磁された永久磁石３２２をステータ３１４に対向する位置に備えている。
【００７８】
このブレーキ３００は、さらに、(a) 車輪と共に回転するディスク（回転体）３３０と、(b) そのディスク３３０の両側においてディスク３３０を挟むように配置された一対のブレーキパッド（摩擦材）３３２ａ，３３２ｂと、(c) ディスク３３０を跨いでそれら一対のブレーキパッド３３２ａ，３３２ｂを保持するキャリパ３３４とを備えている。キャリパ３３４は図示しない固定部材に、ディスク３３０に対してそれの軸線方向に摺動可能に取り付けられる。このキャリパ３３４には、一方のブレーキパッド３３２ａに背後から係合するリアクション部３３６と、他方のブレーキパッド３３２ｂに背後から係合する押圧ロッド３４０（加圧部材）を、それの軸線方向に移動可能に支持する押圧部３４２とが形成されている。その押圧部３４２にモータ３１２が内蔵されている。
【００７９】
このブレーキ３００においては、モータ３１２の回転力が、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構の一例であるローラねじ機構３５０を経て押圧ロッド３４０に伝達される。ローラねじ機構３５０は、国際公開明細書ＷＯ９６／０３３０１に開示されたローラねじ機構や、特開平１０−１５９９３１号公報に記載されたローラねじ機構と類似するため、簡単に説明する。
【００８０】
ローラねじ機構３５０は、ロータ３１６と一体的に回転するナット３５２と、そのナット３５２の内側に同軸に配置されたねじシャフト３５４とを備えている。本実施形態においては、ナット３５２がキー３５５によりロータ３１６と結合されている。また、ナット３５２は押圧部３４２により、複数個のベアリング３５６，３５８を介して回転可能に支持されている。ローラねじ機構３５０は、さらに、それらナット３５２とねじシャフト３５４との間においてそれらとかみ合わされる複数本のねじローラ３６０を備えている。それら複数本のねじローラ３６０は図示しないリテーナ（ケージ）に保持され、それにより、それらねじローラ３６０はねじシャフト３５４に対して、それと平行な姿勢で、かつ、周方向において互いに等間隔な位置において回転可能とされている。ナット３５２のねじ面には、それと同軸に延びる溝（図示しない）が形成されている。ナット３５２とねじシャフト３５４とが相対回転すれば、ねじローラ３６０がナット３５２内を公転し、それに伴って、ねじローラ３６０が軸線方向に移動する。ねじローラ３６０がナット３５２内を公転して上記溝に嵌入すれば、ねじローラ３６０がナット３５２とねじシャフト３５４との双方から離脱する。離脱したねじローラ３６０は、ナット３５２に固定の戻し部材（図示しない）によって元の軸方向位置に戻され、再びナット３５２とねじシャフト３５４との間に入り込んで公転を開始する。ねじシャフト３５４は押圧ロッド３４０と一体に形成されている。その結果、ナット３５２の回転運動がねじシャフト３５４および押圧ロッド３４０の直線運動に変換される。
【００８１】
前記モータ駆動力センサ３０４は、押圧ロッド３４０の先端部に装着されている。モータ駆動力センサ３０４は、押圧ロッド３４０がブレーキパッド３３２ｂを押圧する力を実駆動力Ｄとして検出する。ブレーキ３００においては、第１実施形態におけるブレーキ１０とは異なり、レバー２３０に相当する押圧ロッド３４０をディスク３３０から離間させる向きに常時付勢するリターンスプリングが設けられてはいない。よって、モータ駆動力センサ３０４により検出される実駆動力Ｄは、モータ３１２によりブレーキパッド３３２ａがディスク３３０に加圧される実加圧力と実質的に一致する。
【００８２】
前記モータ回転速度センサ３０６は、ロータ３１６の回転位置を検出するセンサとして構成されている。具体的には、モータ回転速度センサ３０６は、図１６に示すように、複数個の永久磁石３８６と、少なくとも１個の磁気検出素子としての複数個のホール素子３８８とを備えている。本実施形態においては、複数個の永久磁石３８６がロータ３１６にそれと同軸な一円周に沿って等間隔で取り付けられ、一方、複数個のホール素子３８８が、キャリパ３３４に、複数個の永久磁石３８６に少ない隙間を隔てて対向する位置において取り付けられている。
【００８３】
以上説明したブレーキ３００のモータ３１２はＥＣＵ３０８のコンピュータにより制御される。以下、この制御を説明するが、まず、概略的に説明し、次に、図１７のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。
【００８４】
ＥＣＵ３０８は、第１実施形態と同様にして、ブレーキ操作値Ａに応じて目標減速度Ｇ* を決定し、さらに、その決定した目標減速度Ｇ* と制御ゲインｋとの積として目標加圧力Ｆ* を決定する。ただし、第１実施形態とは異なり、制御ゲインｋは常に一定とされる。したがって、本実施形態においては、目標加圧力Ｆ* がブレーキ操作値Ａに相当する物理量であるということができる。
【００８５】
ＥＣＵ３０８は、さらに、目標駆動力Ｄ* を、
Ｄ* ＝Ｆ* ／β
なる式を用いて決定する。ここに「β」は定数である。
【００８６】
ブレーキ３００は、第１実施形態におけるブレーキ１０とは異なり、レバー２３０に相当する押圧ロッド３４０をディスク３３０から離間する向きに常時付勢するリターンスプリングを備えていない。そのため、何ら対策を講じないと、ブレーキ操作が解除された後であってもブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触し続ける現象、いわゆるブレーキの引きずりが生じるおそれがある。そこで、本実施形態においては、モータ３１２を制御するモードとしてモータ逆転モードが設定されるとともに、ブレーキ操作が解除された場合には、モータ逆転モードに移行してモータ３１２が逆転させられ、それにより、押圧ロッド３４０が初期位置に復帰させられてブレーキクリアランスが回復させられる。
【００８７】
本実施形態においては、一連のブレーキ操作中、制御ゲインｋが変化させられない。そのため、何ら対策を講じないと、一連のブレーキ操作の初期に、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に強く衝突し、その結果、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない一時的急変がブレーキ３００の制動トルクＴに生ずるおそれがある。ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂとディスク３３０との間のブレーキクリアランスの消滅に起因した変化がブレーキ３００の制動トルクＴに生じるおそれがあるのである。
【００８８】
そこで、本実施形態においては、ブレーキ操作の解除前であっても、そのような一時的急変が生じる可能性がある期間においては、モータ逆転モードに移行させられ、それにより、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に衝突することを緩和する衝突緩和制御が行われる。
【００８９】
本実施形態においては、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない変化が制動トルクＴに生じる可能性が、一連のブレーキ操作の開始時τ0 から発生するのではなく、実駆動力Ｄの増加勾配が一連のブレーキ操作中に最初に、基準値を超えた時期τ1 から発生するとともに、その時期τ1 から一定時間が経過した時期τ2 に消滅すると考えられている。ここに、時期τ1 は、ブレーキクリアランスが消滅した時期と一致する。
【００９０】
したがって、ブレーキ操作値Ａの時間的変化に起因しない制動トルクＴの変化を防止するためのモータ逆転モードへの移行は、一連のブレーキ操作が開始されてから少しの時間が経過した後に行われ、よって、その移行前には、モータ３１２が正転させられてブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接近する過程にある。このような状態でモータ逆転モードへ移行するため、モータ３１２が直ぐに逆転に転じてしまうことはないが、モータ逆転モードの実行時にモータ３１２に供給されるモータ制御電圧Ｅが高すぎる場合や、モータ逆転モードの連続実行時間、すなわち、衝突緩和制御時間Δτが長すぎる場合には、モータ３１２が逆転に転じてしまう。モータ３１２が逆転に転じてしまうと、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接近することが阻害されてしまう。
【００９１】
そこで、本実施形態においては、モータ制御電圧Ｅの高さと衝突緩和制御時間Δτとの少なくとも一方が、目標加圧力Ｆ* とモータ回転速度Ｎとの少なくとも一方に基づいて設定される。
【００９２】
図２０には、モータ制御電圧Ｅと、モータ回転速度Ｎと、衝突緩和制御時間Δτと、目標加圧力Ｆ* との関係の一例がグラフで示され、一方、図２１には、別の例がグラフで示されている。図２０に示す関係に従えば、モータ制御電圧Ｅの高さが、モータ回転速度Ｎおよび目標加圧力Ｆ* とは無関係に一定とされる一方、衝突緩和制御時間Δτが、モータ回転速度Ｎが増加するにつれて増加するとともに、目標加圧力Ｆ* が増加するにつれて増加するように決定される。一方、図２１に示す関係に従えば、衝撃緩和制御時間Δτの長さが、モータ回転速度Ｎおよび目標加圧力Ｆ* とは無関係に一定とされる一方、モータ制御電圧Ｅが、モータ回転速度Ｎが増加するにつれて増加するとともに、目標加圧力Ｆ* が増加するにつれて増加するように決定される。
【００９３】
次に、ブレーキ制御ルーチンを図１７のフローチャートを参照しつつ具体的に説明する。ただし、本ルーチンは図４のブレーキ制御ルーチンと共通するステップが多いため、共通するステップについては簡単に説明し、異なるステップについてのみ詳細に説明する。
【００９４】
本ルーチンは、図４のルーチンと同様に、イグニションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作された後、繰返し実行される。各回の実行時には、まず、Ｓ１０１において、前記Ｓ１と同様に、イニシャル処理が行われる。次に、Ｓ１０２において、前記Ｓ２と同様に、所定時間が経過するのが待たれる。所定時間が経過したならば、Ｓ１０３において、入力処理が行われる。この入力処理は、ブレーキ操作値センサ１４からブレーキ操作値Ａを入力する処理と、モータ駆動力センサ３０４から実駆動力Ｄを入力する処理と、モータ回転速度センサ３０６からモータ回転速度Ｎを入力する処理とを含んでいる。
【００９５】
その後、Ｓ１０４において、目標加圧力Ｆ* が演算される。具体的には、まず、ブレーキ操作値Ａに応じて目標減速度Ｇ* が、第１実施形態と同様にして決定され、次に、目標加圧力Ｆ* が、その決定された目標減速度Ｇ* と固定値である制御ゲインｋの積として決定される。続いて、Ｓ１０５において、モータ制御電圧Ｅが演算される。
【００９６】
このＳ１０５の詳細がモータ制御電圧演算ルーチンとして図１８にフローチャートで表されている。
【００９７】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１２１において、衝突緩和制御の実行中であるか否かが判定される。具体的には、ＲＡＭに設けられたフラグであって、ＯＦＦで衝突緩和制御中ではないことを示し、ＯＮで衝突緩和制御中であることを示す衝突緩和制御中フラグがＯＮであるか否かが判定される。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であると仮定すれば、衝突緩和制御が実行されてはいないため、判定がＮＯとなり、Ｓ１２２に移行する。
【００９８】
Ｓ１２２においては、実加圧力Ｆの今回値Ｆ(i) と前回値(i-1) との差が基準値より大きいか否かを判定することにより、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生したか否かが判定される。実加圧力Ｆは、モータ駆動力センサ３０４により検出された実駆動力Ｄで代用される。このＳ１２２は、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触した直後であるか否かを判定するステップであると考えることができる。今回は、一連のブレーキ操作の開始直後であるため、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１２３に移行する。
【００９９】
このＳ１２３の詳細が基本制御ルーチンとして図１９にフローチャートで表されている。
【０１００】
本ルーチンにおいては、まず、Ｓ１４１において、ブレーキ操作が解除されたか否かが判定される。例えば、ブレーキペダル１２が非操作位置にあればＯＦＦ、操作位置にあればＯＮに信号が変化するストップスイッチ（図示しない）からの信号がＯＮからＯＦＦに変化した直後であるか否かが判定され、そうであれば、ブレーキ操作が解除されたと判定される。今回は、ブレーキ操作が解除されてはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ１４２において、目標駆動力Ｄ* が、目標加圧力Ｆ* に基づいて前述のようにして演算される。その後、Ｓ１４３において、その演算された目標駆動力Ｄ* と、前記入力された実駆動力Ｄとの差に基づき、ＰＩＤ制御方式により、モータ制御電圧Ｅが演算される。このとき、モータ制御電圧Ｅは、目標駆動力Ｄ* と実駆動力Ｄとの差と、モータ制御電圧Ｅとの間の関係であって、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に接触することに起因する変化が制動トルクＴに生じる可能性がない期間において利用されるものとして予め定められた関係に従って演算される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０１】
これに対して、今回は、ブレーキ操作が解除された直後であると仮定すれば、Ｓ１４１の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１４４において、モータ制御モードとしてモータ逆転モードが設定され、その後、Ｓ１４５において、モータ逆転モードのためのモータ制御電圧Ｅが設定される。モータ制御電圧Ｅは、押圧ロッド３４０が適当な速度で初期位置に復帰するのに適当な高さに設定される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０２】
このＳ１４３の実行が終了すると、図１８のルーチンの一回の実行が終了する。その後、図１７のＳ１０６において、出力処理が行われる。この出力処理は、モータ逆転モードが設定されていない場合には、モータ３１２に第１モータ電圧信号が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の正回転方向または逆回転方向に順に励磁されるように出力される。実駆動力Ｄを増加させることが必要である場合には、複数のコイル３１８をロータ３１６の正回転方向に順に励磁するための第１モータ電圧信号がモータ３１２に出力され、これに対して、実駆動力Ｄを減少させることが必要である場合には、複数のコイル３１８をロータ３１６の逆回転方向に順に励磁するための第１モータ電圧信号がモータ３１２に出力される。
【０１０３】
これに対して、モータ逆転モードが設定されている場合には、モータ３１２に第２モータ電圧信号が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の逆回転方向に順に励磁されるように出力される。以上でこのブレーキ制御ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０４】
本実施形態においては、第１モータ電圧信号が、複数のコイル３１８をロータ３１６の正回転方向に順に励磁するための信号と、複数のコイル３１８をロータ３１６の逆回転方向に順に励磁するための信号とから構成されているが、先の信号のみが「第１励磁信号」に相当する。
【０１０５】
また、本実施形態においては、第２モータ電圧信号が、ブレーキ操作の解除を原因として出力される場合と、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生じる可能性があることを原因として出力される場合とがある。前者の場合には、モータ３１２が逆転させられて押圧ロッド３４０がディスク３３０に対して後退させられるのに対して、後者の場合には、モータ３１２が正転状態のまま減速させられる。よって、後者の場合に出力される第２モータ電圧信号のみが、「第２励磁信号」に相当する。
【０１０６】
その後、このブレーキ制御ルーチンが何回か実行され、その結果、図１８のＳ１２１ないしＳ１２３の実行が何回か繰り返され、そのうちに、実加圧力Ｆの立ち上がりエッジが発生したと仮定すると、Ｓ１２２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２４以下に移行する。
【０１０７】
Ｓ１２４においては、衝突緩和制御中フラグがＯＮにされ、その後、Ｓ１２５において、モータ制御モードとしてモータ逆転モードが設定される。続いて、Ｓ１２６において、モータ制御電圧Ｅが設定され、Ｓ１２７において、衝突緩和制御時間Δτが設定される。それらモータ制御電圧Ｅおよび衝突緩和制御時間Δτは、図２０または図２１に示す関係に従い、前記演算された目標加圧力Ｆ* と、前記入力されたモータ回転速度Ｎとに基づいて設定される。以上で本ルーチンの一回の実行が終了する。
【０１０８】
その後、図１７のＳ１０６において、出力処理が実行されれば、今回はモータ逆転モードが設定されているため、モータ３１２に第２モータ電圧信号（これが「第２励磁信号」の一例である）が、前記演算されたモータ制御電圧Ｅの下、複数のコイル３１８がロータ３１６の逆回転方向に順に励磁されるように出力される。今回の場合には、その第２モータ電圧信号の出力に先立ち、ロータ３１６が正転させられている。したがって、ロータ３１６はその慣性により、正転し続けようとする。よって、ロータ３１６は、ブレーキ操作の解除時とは異なり、正転から逆転に転じることはなく、正転の回転速度が減少するのみであり、その結果、ブレーキパッド３２２ａ，３２２ｂがディスク３３０に適当に小さな速度で衝突することとなる。したがって、本実施形態によれば、ブレーキクリアランスの消滅に起因した変化が制動トルクＴに生ずることが抑制され、一連のブレーキ操作の初期においてブレーキ操作フィーリングが悪化することが抑制される。
【０１０９】
その後、再度、ブレーキ制御ルーチンが実行され、それのＳ１０５において、図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが実行されると、Ｓ１２１において、衝突緩和制御の実行中であるか否かが判定される。今回は、衝突緩和制御中フラグがＯＮにされているため、判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２８において、前記設定された衝突緩和制御時間Δτが経過したか否かが判定される。今回は経過してはいないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちに本ルーチンの一回の実行が終了するが、今回は経過したと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ１２９において、衝突緩和制御中フラグがＯＦＦにされる。
【０１１０】
したがって、その後、図１７のＳ１０６が実行されれば、今回は、衝突緩和制御中フラグがＯＦＦにされており、このことは、モータ逆転モードの設定が解除されたことを意味するため、モータ３１２への第２モータ電圧信号の出力が停止させられる。
【０１１１】
その後、図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが実行されれば、Ｓ１２１の判定はＮＯ、Ｓ１２２の判定もＮＯとなり、Ｓ１２３において、図１９の基本制御ルーチンが実行される。モータ３１２が、一連のブレーキ操作の開始直後と同じ状態で制御されることになるのである。
【０１１２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、ＥＣＵ３００が「コントローラ」を構成し、ＥＣＵ３００のうち図１８のＳ１２３を実行する部分がモータ駆動力センサ３０４と共同して「第１励磁信号供給部」を構成し、同図のＳ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２４ないしＳ１２９を実行する部分がモータ回転速度センサ３０６と共同して「第２励磁信号供給部」を構成しているのである。
【０１１３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および発明の効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を加えた形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成を示す系統図である。
【図２】図１における電動式ドラムブレーキを示す正面図である。
【図３】図２におけるシュー拡張アクチュエータを拡大して示す正面図である。
【図４】図１のＥＣＵのコンピュータにより実行されるブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】上記コンピュータにより実行される制御ゲイン決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】上記コンピュータにより実行される参照値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインを変化させない場合にブレーキ操作フィーリングが悪化する様子の一例を示すグラフである。
【図８】図５の制御ゲイン決定ルーチンにより、一連のブレーキ操作の初期において制御ゲインｋが時間と共に変化させられる様子を示すグラフである。
【図９】図２の電動式ドラムブレーキにおける実駆動力Ｄと実加圧力Ｆとの関係を説明するためのグラフである。
【図１０】図４のＳ４の詳細を目標加圧力演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１１】図４のＳ５の詳細をモータ制御電圧演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１２】上記第１実施形態の効果を説明するためのグラフである。
【図１３】本発明の第２実施形態である電動式ブレーキ装置のＥＣＵのコンピュータにより実行される参照値決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態である電動式ブレーキ装置の全体構成を示す系統図である。
【図１５】図１４における電動式ディスクブレーキを示す部分断面正面図である。
【図１６】図１４におけるモータ回転速度センサを拡大して示す正面図である。
【図１７】図１４のＥＣＵのコンピュータにより実行されるブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】図１７のＳ１０５の詳細をモータ制御電圧演算ルーチンとして示すフローチャートである。
【図１９】図１８のＳ１２３の詳細を基本制御ルーチンとして示すフローチャートである。
【図２０】図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが使用するモータ回転速度と目標加圧力とモータ制御電圧と衝突緩和制御時間との関係の一例を示すグラフである。
【図２１】図１８のモータ制御電圧演算ルーチンが使用するモータ回転速度と目標加圧力とモータ制御電圧と衝突緩和制御時間との関係の別の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 電動式ドラムブレーキ
１２ ブレーキペダル
１４ ブレーキ操作値センサ
１８，３０４ モータ駆動力センサ
２０，３０８ 電子制御ユニットＥＣＵ
２０４ ドラム
２１６ａ，２１６ｂ ブレーキライニング
２５１，３１２ ＤＣモータ
３００ 電動式ディスクブレーキ
３０６ モータ回転速度センサ
３１４ ステータ
３１６ ロータ
３１８ コイル
３３０ ディスク
３３２ａ，３３２ｂ ブレーキパッド
Claims (7)
- 運転者により操作されるブレーキ操作部材と、
そのブレーキ操作部材の操作値を検出するブレーキ操作値センサと、
前記ブレーキ操作部材の一連のブレーキ操作の開始前には摩擦材が回転体に接触しない不接触状態にあり、前記一連のブレーキ操作の開始後に電力により駆動されるモータの駆動力により前記摩擦材が前記回転体に接触する接触状態に移行させられ、それにより、前記回転体に制動トルクを発生させ、その発生させた制動トルクにより車輪を制動するブレーキと、
前記ブレーキ操作部材の操作値と前記モータに供給される信号との間の予め定められた関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、モータを制御するコントローラと
を含む電動式ブレーキ装置において、
前記コントローラに、前記摩擦材の前記不接触状態から前記接触状態への移行に起因する前記制動トルクの変化が生じる可能性のある期間、前記モータを比較的低速で回転させ、その低速回転中のモータによって前記摩擦材を回転体に接触させ、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように、前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させ、前記モータの回転速度を前記低速回転中より増大させる関係変化部を設けたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。 - 前記関係変化部が、前記可能性のある期間から前記可能性のない期間に移行するのに応じて、前記ブレーキ操作値から前記モータの駆動力またはそれに関連する量の目標値を求めるためにそのブレーキ操作値に掛け算される制御ゲインを大きくする手段を含む請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
- 前記関係変化部が、同じブレーキ操作値に対応する前記モータの駆動力と作動速度との少なくとも一方が増加するように前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる時期を、前記摩擦材の摩耗量に追従して変化させる時期変化手段を含む請求項１または２に記載の電動式ブレーキ装置。
- 前記関係変化部が、前記モータの駆動力であるかまたはそれに関連する量であるモータ駆動力関連量と、そのモータ駆動力関連量の時間的変化勾配との少なくとも一方に基づいて前記ブレーキ操作値と前記モータに供給される信号との関係を変化させる関係変化手段を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
- 前記モータが、相対回転可能なロータおよびステータと、そのロータの回転軸線まわりに並んだ複数のコイルとを有するとともに、それら複数のコイルが正回転方向に順に励磁されれば、モータが前記摩擦材を前記回転体に接近させる向きの力が増加する一方、それら複数のコイルが逆回転方向に順に励磁されれば、モータが摩擦材を回転体から離間させる向きの力が増加するものであり、
前記コントローラが、ブレーキ操作値の増加中であって、前記可能性のない期間のうち前記可能性がある期間に先行する部分において、前記可能性のない期間において利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータにそれの複数のコイルを正回転方向に順に励磁するための第１励磁信号を供給する第１励磁信号供給部を含み、
前記関係変化部が、前記可能性がある期間において、予め定められた時間の間、モータにそれの複数のコイルを逆回転方向に順に、予め定められた電力で励磁するための第２励磁信号を供給し、前記第１励磁信号のみが供給される状態に比較して前記モータの平均回転速度を低下させる第２励磁信号供給部を含む請求項１または２に記載の電動式ブレーキ装置。 - 前記第２励磁信号供給部が、前記時間と前記電力との少なくとも一方を、前記ブレーキ操作値またはそれに関連する量と、前記モータの回転速度またはそれに関連する量との少なくとも一方に基づいて設定する設定手段を含む請求項５に記載の電動式ブレーキ装置。
- 前記コントローラが、さらに、
(a) 前記ブレーキ操作部材の操作速度が基準値以上である急ブレーキ操作時に前記関係変化部が作動することを禁止する作動禁止部と、
(b) 前記急ブレーキ操作時に、その急ブレーキ操作時に利用されるものとして予め定められた前記関係に従い、かつ、前記ブレーキ操作値センサにより検出されたブレーキ操作値に基づき、前記モータを制御する急ブレーキ操作時制御部と
を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
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