JP4768376B2

JP4768376B2 - 電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法

Info

Publication number: JP4768376B2
Application number: JP2005273498A
Authority: JP
Inventors: 秀明高橋; 公夫高橋
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP2007083812A; DE102006044461A1; US20070062764A1; US7806241B2

Description

本発明は、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキに関する。

従来、自動車等の車両においてはガソリン等を燃料とする内燃機関が高出力が得られる動力源として多用されてきたが、近年では、環境対策や省燃費の観点から、電気自動車やハイブリッドエンジンとして電動モータが主動力ないし補助動力として採用されるようになった、そのようなことから、電力を供給された電動モータを駆動源とした電動ブレーキも多用されるようになっている。電動モータを駆動源とした電動ブレーキでは、一般的に、モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行うように構成されている。そのために、電動ブレーキでは直線運動に変換されたピストン部材等を介した摩擦部材のブレーキロータへの押圧力すなわち移動量は、電動モータの回転量を解析することで制御することができる。

一般に、制動時には、ブレーキロータ等の回転体に対してピストン部材等を介して摩擦部材を押し付けることになるが、その際に、ピストン部材等により摩擦部材を押圧するには、摩擦部材を構成するブレーキパッドの裏面に装着されたプレッシャプレートをピンポイントにて押圧することになる。そのようなことから、プレッシャプレートが反り返ってブレーキパッドがブレーキロータ等の回転体に均一に接触せず、ブレーキパッドやブレーキロータの偏摩耗を招く虞れがあった。そこで、電動モータを採用した電動ブレーキにあっても、ブレーキパッド等の偏摩耗を防止する技術が提案された（例えば下記特許文献１参照）。
特開２０００−７４１０６号公報（特許請求の範囲参照）

前記特許文献１に開示された電動式ブレーキ装置を図４を用いて簡単に説明する。ブレーキパッド７４と一体のプレッシャプレート７８を、スピンドル７２との当接面が凸状曲面部７８ａとなるように形成し、該凸状曲面部７８ａをスピンドル７２との当接部位が球面状の大曲率部７８ｂと、凸状曲面部７８ａの当接部位以外の部位が前記大曲率部７８ｂの曲率に比して小さな曲率を有する小曲率部７８ｃとから構成されるように形成する。大曲率部７８ｂの中心がスピンドル７２の軸上となるようにプレッシャプレート７８をマウンティングブラケットに固定したものである。

このような構成によって、電動モータを動力源として制動力を得る電動式ブレーキ装置において、ブレーキパッドの押圧方向への反り返りを抑制することで、ブレーキパッド７４の偏摩耗を防止できることとなった。しかしながら、このようにブレーキパッド７４のプレッシャプレート７８に対する押圧方向への反り返りを抑制することができても、通常発生するところの、回転するブレーキロータ４２に対してブレーキパッド７４が押圧される際に発生する巻込み荷重については、何らの考慮はなされていない。そのため、ブレーキパッドの偏摩耗を確実に防止するには依然として不充分であった。

そこで本発明は、前記従来の電動ブレーキ装置の課題を解決して、制動時のロータ回転へのブレーキパッドの巻込みを防止して、ブレーキパッドの偏摩耗を抑制できる電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法を提供することを目的とする。

このため本発明は、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことを特徴とする。また本発明は、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の両面において回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことを特徴とする。また本発明は、前記ピストン部材の位置検出にモータ内部の磁極位置検出用センサを用いたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことにより、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を回転体の回転方向に対して入口側と出口側の２か所としたので、押圧力を分散させてモータの容量を小さくできるとともに、出口側のピストン部材の軸力制御に基づいた入口側のピストン部材の位置制御を行うことで、入口側に発生する巻込み荷重に対して摩擦部材に過度の軸力を発生させることを有効に防止できて、ブレーキパッドの偏摩耗を防止することができる。

また、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の両面において回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことにより、回転体の両面からのブレーキパッド等の摩擦部材を当接してさらに均一かつ確実な制動が可能な形式の電動ブレーキに対しても、前述同様に、押圧力をさらに分散させてモータの容量を小さくできるとともに、出口側のピストン部材の軸力制御に基づいた入口側のピストン部材の位置制御を行うことで、入口側に発生する巻込み荷重に対して摩擦部材に過度の軸力を発生させることを有効に防止できて、ブレーキパッドの偏摩耗を防止することができる。

さらに、前記ピストン部材の位置検出にモータ内部の磁極位置検出用センサを用いた場合は、回転角度検出センサ等のレゾルバやそれに代わる同様の格別のセンサが不要となり、部品点数が削減されて構造が簡素化される。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の第１実施例を示す全体構造図、図２はその制御フローチャート図である。図３は本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の第２実施例を示す要部構造図である。

本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の基本的な構成は、図１に示すように、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材１１を回転体１０に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材１１へのピストン部材３、７の押圧点を、回転体１０の回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材３は軸力制御を行い、入口側のピストン部材７は前記出口側のピストン部材３の位置に基づいた位置制御を行うことを特徴とする。

本発明のブレーキ装置は、電気的エネルギーを動力源とした電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキに関する。以下に動作とともにその構造を説明する。ペダル１５の踏動が踏力センサ１６により検出されると、所定の踏力Ｆ’が制御器ＥＣＵ１４に入力される。一方、ブレーキ装置のボディ１３には２つのブラシレス電動モータ１、５が固定されている。これらのモータ１、５の回転運動は、ギヤ列を介して２つのピストン３、７の直線運動に変換されて、回転体であるブレーキロータ１０の回転方向に対して入口側と出口側の２か所にてブレーキパッド１１を押圧する。

各モータのギヤ列を介したピストンの動作について詳述すると、回転体であるブレーキロータ１０の回転方向に対して出口側に位置する出口側ブラシレスモータ１がボディ１３に固定される、その軸に固定された小径の出口側ギヤ２には、出口側ブラシレスモータ１の軸と平行に配置された出口側ピストン３の軸３’に固定された大径のギヤ２’が噛合されている。該大径のギヤ２’の回転によりその軸３’とボディ１３との間のねじ機構（図示省略）により、前記出口側ブラシレスモータ１の回転運動が大径のギヤ２’の軸３’の直線運動に変換される。この軸３’の直線運動により出口側ピストン３がブレーキパッド１１の出口側部分を押圧する。

回転体であるブレーキロータ１０の回転方向に対して入口側に位置する入口側ブラシレスモータ５がボディ１３に固定される、その軸に固定された小径の出口側ギヤ６には、入口側ブラシレスモータ５の軸と平行に配置された入口側ピストン７の軸７’に固定された大径のギヤ６’が噛合されている。該大径のギヤ６’の回転によりその軸７’とボディ１３との間のねじ機構（図示省略）により、前記入口側ブラシレスモータ５の回転運動が大径のギヤ６’の軸７’の直線運動に変換される。この軸７’の直線運動により入口側ピストン７がブレーキパッド１１の入口側部分を押圧する。回転体であるブレーキロータ１０およびその両面に対向配設されたブレーキパッド１１、１１はブレーキ装置のサポート１２に支持される。

前記出口側ピストン３の軸３’に関して大径のギヤ２’の背面側（ピストン３と反対側）には、ピストン３の押圧力の反力を検出する押圧センサ９が設置されるとともに、直線運動に変換されたピストン３の移動量に対応する出口側ピストン３の軸３’の位置すなわち回転角度を検出する出口側レゾルバ（回転角度センサ）４が配設される。また、前記入口側ピストン７の軸７’に関して大径のギヤ６’の背面側には、直線運動に変換されたピストン７の移動量に対応する入口側ピストン７の軸７’の位置すなわち回転角度を検出する入口側レゾルバ（回転角度センサ）８が配設される。

所定の踏力Ｆ’が入力された前記制御器ＥＣＵ１４から、踏力Ｆ’に応じた出口側モータへの操作電圧Ｅ0 が出力される。該操作電圧Ｅ0 に応じて出口側ブラシレスモータ1 が所定量だけ回転する。減速ギヤ列２、２’を介して大径のギヤ２’の軸３’を回転駆動すると、軸３’は所定の回転角度がレゾルバ４により検出されるとともに、ボディ１３との間のねじ機構により軸３’の直線運動に変換されて出口側ピストン３がブレーキパッド１１の出口側を押圧して、押圧センサ９により押圧力が検出される。

本発明では、出口側ピストン３の所定の押圧力に対応した軸力値Ｆを含む軸３’の位置すなわち出口側回転角度の検出値θ0 を前記ＥＣＵ１４にフィードバックして、出口側ピストン３を軸力制御するとともに、入口側ピストン７については、前記出口側ピストン３の軸力値Ｆおよび出口側回転角度の検出値θ0 に基づいて位置制御（回転角度制御）を行うものである。その際、入口側ピストン７の軸７’に配設した入口側レゾルバ８によって検出した入口側回転角度θ1 をフィードバックして得られた制御器ＥＣＵ１４からの入口側モータ操作電圧Ｅ1 により回転角度制御がなされる。

図２は本発明の制御方法の制御フローチャート図である。図１を参照しつつ、ステップ１にてペダル１５踏動が検出されると（ペダル踏力Ｆ’＞０）と、踏力センサ１６からペダル踏力Ｆ’が制御器ＥＣＵ１４に入力される。ステップ２に移行して、押圧センサ９から出力される軸力値Ｆが制御器ＥＣＵ１４にフィードバックされる。ステップ３では、制御器ＥＣＵ１４内にて、ペダル踏力Ｆ’と押圧センサ９から出力される軸力値Ｆに基づき、出口側モータ操作電圧Ｅ0 を算出する。操作電圧Ｅ0 の算出例としては、一般的なＰＩＤ制御式である。

Ｅ0 ＝比例ゲイン×（Ｆ’−Ｆ）＋積分ゲイン×∫（Ｆ’−Ｆ）＋微分ゲイン×ｄ（Ｆ’−Ｆ）／ｄｔが採用される。

ステップ４では、制御器ＥＣＵ１４から出口側ブラシレスモータ１の出口側モータ操作電圧Ｅ0 を出力する。以上のステップ１〜４により、出口側ピストン３は押圧センサ９により軸力値をフィードバックした軸力制御が行われる。

ステップ５では、出口側レゾルバ４により出口側回転角度θ0 を検出する。ステップ６に移行し、入口側レゾルバ８により入口側回転角度θ1 が制御器ＥＣＵ１４にフィードバックされる。ステップ７では制御器ＥＣＵ１４内にて、出口側回転角度θ0 と入口側回転角度θ1 に基づき、入口側モータ操作電圧Ｅ1 を算出する。操作電圧Ｅ1 の算出例としては、一般的なＰＩＤ制御式である。

Ｅ1 ＝比例ゲイン×（θ0 −θ1)＋積分ゲイン×∫（θ0 −θ1 ）＋微分ゲイン×ｄ（θ0 −θ1 ）／ｄｔが採用される。

ステップ８では、制御器ＥＣＵ１４から出口側ブラシレスモータ５に入口側モータ操作電圧Ｅ1 を出力する。以上のステップ５〜８により、入口側ピストン７は、出口側ピストン３の位置に基づいた位置制御が行われ、制動時には、ブレーキパッド１１のロータ１０の回転方向に対して入口側に、入口側ピストン７からの軸力と、ロータ１０に巻き込まれようとする力が加わるものの、入口側ピストン７は位置制御されているために、必要以上の過度の軸力が加わることがなく、偏摩耗を有効に防止することができる。

図３は本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の第２実施例を示す要部構造図である。本実施例のものは、摩擦部材であるブレーキパッド１１へのピストン部材３、７の押圧点を、回転体であるブレーキロータ１０の両面において回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材３、３は軸力制御を行い、入口側のピストン部材７、７は前記出口側のピストン部材３、３の位置に基づいた位置制御を行うことにより、ブレーキロータ１０の両面からのブレーキパッド等の摩擦部材を当接してさらに均一かつ確実な制動が可能な形式の電動ブレーキに対しても、前述同様に、押圧力をさらに分散させてモータの容量を小さくできるとともに、出口側のピストン部材３、３の軸力制御に基づいた入口側７、７の位置制御を行うことで、入口側に発生する巻込み荷重に対してブレーキパッド１１に過度の軸力を発生させることを有効に防止できて、ブレーキパッド１１の偏摩耗を防止することができる。なお、ブレーキペダルの踏力の入力と制御器ＥＣＵ１４とモータ１、５および押圧センサ９ならびに各レゾルバ４、８との関連構成は前記図１の第１実施例のものと同様である。

さらに、前記ピストン部材３、７の位置検出のために、モータ内部の磁極位置検出用センサを用いることもできる。この場合は、回転角度検出センサ等のレゾルバ４、８やそれに代わる同様の格別のセンサが不要となり、部品点数が削減されて構造を簡素化することができる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、ペダルの踏動を検出する踏力センサの形式、ブレーキ装置へのモータの固定形態、モータの形式、回転運動の直線運動への変換形態、ピストン部材の形状、形式、摩擦部材および回転体の形状、形式、摩擦部材へのピストン部材による押圧形態（片面および両面）、出口側のピストン部材の軸力制御形態（軸力値に応じた制御器によるフィードバック制御形態）、入口側のピストン部材の位置制御形態（出口側ピストン部材の位置に基づいた制御器によるフィードバック位置制御形態）、ピストン部材の位置検出形態（モータ内部の磁極位置検出用センサによってもよい）、軸力値検出センサおよびピストンの回転角度検出センサの形式等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の第１実施例を示す全体構造図である。同、その制御フローチャート図である。本発明の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法の第２実施例を示す要部構造図である。従来の電動式ブレーキ装置の要部断面およびブレーキパッドの正面図である。

符号の説明

１出口側モータ
２出口側ギヤ
２’ 大径のギヤ
３出口側ピストン
３’ 軸
４出口側回転角度センサ
５入口側モータ
６入口側ギヤ
６’ 大径のギヤ
７入口側ピストン
７’ 軸
８入口側回転角度センサ
９押圧センサ
１０ブレーキロータ
１１ブレーキパッド
１２サポ−ト部材
１３ボディ
１４制御器
１５ブレーキペダル
１６踏力センサ

Claims

ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことを特徴とする電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法。
ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、摩擦部材へのピストン部材の押圧点を、回転体の両面において回転方向に対して入口側と出口側の２か所とするとともに、出口側のピストン部材は軸力制御を行い、入口側のピストン部材は前記出口側のピストン部材の位置に基づいた位置制御を行うことを特徴とする電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法。
前記ピストン部材の位置検出にモータ内部の磁極位置検出用センサを用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキの偏摩耗を防止する制御方法。