JP5636937B2

JP5636937B2 - ディスクブレーキ装置

Info

Publication number: JP5636937B2
Application number: JP2010279332A
Authority: JP
Inventors: 晃市富田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP2012127418A

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置及びその制御方法、特に、ディスクブレーキ装置の摩擦部材の状態変化に対応した制御技術に関する。

従来、電気モータの駆動により推進するナット等の押圧部材によりホイールシリンダ内のピストンに推力を与えてブレーキパッドを車輪と共に回転するディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、液圧を各車輪のホイールシリンダに供給してピストンを推進させてブレーキパッドをディスクロータに押圧して常用制動力を発生させる液圧式ディスクブレーキと駐車制動力を発生させる電動ブレーキを組み合わせた車両用電動ディスクブレーキが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２８０７９９号公報特開２００８−０６４３１４号公報

ブレーキパッドは、複数の材料を成型した複合材料である摩擦部材を裏金で支持して構成されている。従って、摩擦部材部分は金属である裏板に比べると弾性変形する割合が大きい。また、摩擦部材は、制動を繰り返すことにより摩耗して厚みが薄くなる。この場合、摩耗が少なく摩擦部材の厚みが厚い状態と摩耗が進み厚みが薄くなった状態とでは、摩擦部材の剛性が異なる。つまり、摩擦部材の厚みが薄くなるのにしたがい摩擦部材の撓み量が少なくなり摩擦部材全体としての剛性が高まる。摩擦部材の剛性が高くなるとピストンによる押圧力の伝達ロスが減少し、摩擦部材の剛性が低いときよりも少ないピストンの推力で同等の制動力が発生できる。

ところで、従来のディスクブレーキ装置においては、摩擦部材の摩耗限界は検出していたが摩耗過程の摩擦部材の剛性変化についての検出は行っていなかった。そのため、従来のディスクブレーキ装置においては、摩擦部材が新品のときの剛性を基準として、その剛性の摩擦部材で所望の制動力（クランプ力）が得られるようにピストンの推力を決定し、その推力が発生できるように駆動源の制御を行っていた。つまり、摩擦部材の摩耗が進んで剛性が高くなった場合でも、初期状態と同じ制御を行っていた。その結果、ピストンに推力を発生させる駆動源は必要以上の電力を消費していたことになる。したがって、エネルギ効率の改善の点から摩擦部材の状態に応じた適切な制御を行いたいという要望があった。また、必要以上の制御は、駆動源や駆動機構の振動や異音の発生の原因になる。したがって、車両搭乗者に違和感を与えない制御を実行するという点からも摩擦部材の状態に応じた適切な制御を行うことが望まれている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、摩擦部材の状態変化に対応した適切な制御が実行できるディスクブレーキ装置およびその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスクブレーキ装置は、ホイールシリンダ内に配置されたピストンを推進させて、当該ピストンにより摩擦部材を車輪と共に回転するディスクロータに押圧して駐車制動力を発生させる電動推進手段と、作動液の供給により前記ピストンを推進させて、前記摩擦部材を前記ディスクロータに押圧して駐車制動力を発生させる液圧推進手段と、を含むブレーキ機構と、前記摩擦部材の摩耗量に対応する当該摩擦部材の剛性情報を取得する剛性取得手段と、前記電動推進手段と前記液圧推進手段とを協働させて前記ピストンを推進させて制動力を発生させる制御をする制御部と、を含む。前記制御部は、前記剛性情報に応じて前記電動推進手段の推力を制御し、前記剛性情報が前記摩擦部材の基準剛性値より高い剛性値を示す場合、その剛性値の高さに応じて前記液圧推進手段の昇圧勾配を前記摩擦部材が基準剛性値を有するときに適用する昇圧勾配より緩やかにする。

ディスクブレーキ装置は、電動推進手段によりピストンを推進させて走行中の車両に常用制動力を付与したり駐車制動力を付与する電動ディスクブレーキ装置でもよいし、液圧により常用制動力を付与して、電動推進手段により駐車制動力を発生させる駐車ブレーキ兼用ディスクブレーキ装置でもよい。剛性取得手段は、摩耗量を検出して剛性情報を取得してもよいし、別途検出手段を用いて摩擦部材の摩耗量に対応する剛性情報を取得してもよい。摩擦部材の剛性が高い場合、剛性が低い場合に比べて電動推進手段の推力の伝達ロスが少なくなるので、摩擦部材の剛性が高い場合は、剛性が低いときに摩擦部材をディスクロータに押圧する際の押圧力と同等の押圧力を少ない推力で実現できる。制御部は、剛性情報による剛性の高低に基づき電動推進手段の推力を調整する制御を行う。推力を調整する制御は電動推進手段に対する電流値の制御や電動推進手段の出力制御によって実施することができる。この態様によると、摩擦部材の剛性変化に応じた電動推進手段の制御が可能になる。その結果、必要な制動力を発生させつつディスクブレーキ装置の制御のためのエネルギ効率を改善できる。また、過剰な制御が抑制できるので、制御時の振動や異音の抑制に寄与できる。基準剛性値は、例えば、摩擦部材が新品のときの剛性としてもよいし、前回剛性情報を取得したときの剛性としてもよい。液圧推進手段は、電動推進手段によりピストンを推進させる推力を発生するときに推力を補填する。このように液圧推進手段により推力補填を行うことで電動推進手段の小型化や出力軽減ができる。摩擦部材の剛性が高まることで、電動推進手段が推進させるピストンの押圧により発生する制動力は摩擦部材の剛性が低い場合に比べ俊敏に高まる。したがって、液圧推進手段による推力補填をゆっくりと実施することが可能になる。つまり、液圧推進手段の液圧上昇がゆっくりできるので、液圧上昇に伴う振動や異音の発生を軽減できる。

前記制御部は、坂路において制動力を解除する場合であって、前記剛性情報が前記摩擦部材の基準剛性値より高い剛性値を示す場合、その剛性値の高さに応じて前記制動力の減少勾配を前記摩擦部材が基準剛性値を有するときに適用する減少勾配より緩やかにしてもよい。摩擦部材の剛性が高い場合、剛性が低い場合に比べて摩擦部材の撓みが少ないため、制動力を解除するときに電動推進手段の制御によるピストンの押圧を解除すると、剛性が低い場合より早く摩擦部材とディスクロータとの接触が解消され制動力が消失する。そこで、坂路で制動力を解除する場合は、剛性情報が摩擦部材の基準剛性値より高い剛性値を示す場合は、制動力の減少勾配が緩やかになるようする。例えば、電動推進手段によるピストンの押圧解除方向への移動をゆっくりと行う。この態様によれば、坂路における車両発進時の車両ずり下がりを防止できる。

前記電動推進手段は、電動モータで駆動されるねじ機構と当該ねじ機構により推進し前記ピストンを押圧するナット部材とを含んでもよい。前記ナット部材が基準位置から前記摩擦部材と前記ディスクロータとが接触するまで移動したときの移動時間を前記摩擦部材の摩耗状態が基準状態のときと摩耗進行状態のときとで比較することにより、前記摩擦部材の摩耗量を取得する摩耗量取得手段を含んでもよい。摩擦部材の摩耗状態が基準状態とは例えば摩擦部材の新品の状態、すなわち非摩耗状態としてもよい。ナット部材の移動時間を取得するときの基準位置は、例えばナット部材がねじ機構によってディスクロータから最も離間した状態とすることができる。摩擦部材が基準状態のときと摩耗進行状態のときで電動モータを同じ状態で駆動すれば、ナット部材を介してピストンが摩擦部材を押圧してディスクロータと接触するまでの移動時間は、摩擦部材の摩耗量に対応して変化する。つまり、移動時間の比較により摩擦部材の摩耗量を検出できる。

本発明によれば、摩擦部材の状態変化に対応した適切な制御が実行可能となり、エネルギ効率の改善や車両搭乗者に違和感を与えないディスクブレーキ装置の制御ができる。

実施の形態に係るディスクブレーキ装置を備える車両の概略構成を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置のキャリパの内部構造を説明する概略構造図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置の摩擦部材の非摩耗時と摩耗時のナット部材の押圧状態を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置における摩擦部材の摩耗量を取得するためにナット部材がディスクロータから離反した状態を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置における摩擦部材の摩耗量を取得するときモータ駆動電流の変化を摩擦部材の非摩耗時と摩耗時とで比較した例を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置におけるモータの駆動時間とナット部材のストロークとの関係を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置における摩擦部材の摩耗量と摩擦部材の剛性の関係を説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置において制動力を発生させるときのモータ駆動電流を摩擦部材が非摩耗状態のときと摩耗状態のときで変化させることを説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置において、同じクランプ力を発生させるときに摩擦部材の剛性に応じて通電時間が変化することを説明する説明図である。実施の形態に係るディスクブレーキ装置において、ピストンの推進をモータと液圧の協働で行う場合、摩擦部材の剛性に応じて液圧の昇圧勾配を変化させることを説明する説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）にかかるディスクブレーキ装置を備える車両１０の全体構成を示す図である。本実施形態では、ディスクブレーキ装置の一例として、液圧により常用制動力を発生させ、電動モータによるナット部材の推進により駐車制動力を発生させる複合型ディスクブレーキ装置を説明する。

車両１０は、車体１２の右前に設けられた右前輪１４ａ、車体１２の左前に設けられた左前輪１４ｂ、車体１２の右後ろに設けられた右後輪１４ｃ、および車体１２の左後ろに設けられた左後輪１４ｄ（以下、総称する場合は「車輪１４」という）を備える。なお、右前輪１４ａおよび左前輪１４ｂを総称して「前輪１４ａ、１４ｂ」と呼び、右後輪１４ｃおよび左後輪１４ｄを総称して「後輪１４ｃ、１４ｄ」と呼ぶ。各車輪１４は、タイヤ、ホイールおよびディスクロータを含んで構成される。また、制動力を発生させるブレーキ装置２０ａ、ブレーキ装置２０ｂ、ブレーキ装置２０ｃ、およびブレーキ装置２０ｄ（以下、総称する場合は「ブレーキ装置２０」という）は、それぞれ右前輪１４ａ、左前輪１４ｂ、右後輪１４ｃ、および左後輪１４ｄに設けられる。

本実施形態の場合、ブレーキ装置２０は、前輪用と後輪用とで異なる構成を有する。具体的には、前輪用のブレーキ装置２０ａ、２０ｂは液圧により主として車両１０を減速または停止させるための常用制動力を発生させる常用制動部を備えるディスクブレーキ機構で構成される。一方、後輪用のブレーキ装置２０ｃ、２０ｄは、常用制動部に加えて主として車両１０の停止状態を維持するための駐車制動力を発生させる駐車制動部を備える複合型ディスクブレーキ機構で構成される。つまり、図１は、駐車ブレーキ兼用の複合型ディスクブレーキ装置が後輪のみに搭載される。なお、他の実施例においては、前輪用及び後輪用のブレーキ装置２０として複合型ディスクブレーキ装置を採用してもよい。

本実施形態において搭載された複合型ディスクブレーキ装置は、ディスクブレーキ機構と、常用制動部用及び駐車制動部用の制御部として機能するＥＣＵ（電子制御装置）１００とで構成される。ディスクブレーキ機構は、摩擦部材として機能するブレーキパッド、ホイールシリンダ、ピストン等で構成されるキャリパを含む。また、ピストンを液圧で推進させるための常用制動部、ピストンをナット部材で推進させる駐車制動部で構成される。なお、前輪に搭載されるディスクブレーキ装置のディスクブレーキ機構はキャリパと常用制動部を含み、後輪用のディスクブレーキ装置を制御するＥＣＵ１００によって制御される。以下の説明において、ＥＣＵ１００は後輪の複合型ディスクブレーキ装置を制御する場合を主として説明し、前輪のディスクブレーキ装置の制御については、複合型ディスクブレーキ装置の常用制動力の発生制御と同じなのでその説明を省略する。

ＥＣＵ１００には、常用制動力の発生を制御する液圧ブレーキアクチュエータ２８と駐車制動力の発生を制御する電動モータ３０が接続されている。電動モータ３０は、電動ブレーキアクチュエータとして機能する。常用制動力及び駐車制動力の発生メカニズムは後述する。なお、ＥＣＵ１００は、駐車制動部により駐車制動力を発生させる通常制動モードと、摩擦部材の摩耗状態を取得する摩耗検出モードを切替制御することができる。通常制動モードと摩耗検出モードの詳細は後述する。ＥＣＵ１００には、電動駐車ブレーキスイッチ１８、センサ類３２、イグニッションスイッチ３４等が接続されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、マイクロコンピュータによる演算を行う演算ユニット、各種の処理プログラムを記憶するＲＯＭ、一時的にデータやプログラムを記憶してデータ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、データを記憶する記憶装置、および各種信号の送受信を行うための入出力ポート等を有する。このＥＣＵ１００は、センサ類３２、イグニッションスイッチ３４、あるいは他の電子機器類などから送られてくるデータに基づいて、液圧ブレーキアクチュエータ２８、電動モータ３０あるいは図示しない他の車両機器類を制御する。

電動駐車ブレーキスイッチ１８は、運転者等が駐車ブレーキの作動や解除を指示するスイッチであり、運転者等によって操作可能な運転席周囲の位置に配置され、入力された駐車ブレーキのＯＮ／ＯＦＦに関する信号をＥＣＵ１００に供給する。

センサ類３２は、各種の状態量を検出して検出結果をＥＣＵ１００に送信するセンサ類全般を含むものである。本実施形態のセンサ類３２は、シフトセレクトスイッチの状態を検出するシフト位置センサ、車両１０の傾き状態を検出する傾斜検出センサ、車両１０の車速を検出する車速センサ等を含む。

イグニッションスイッチ３４は、イグニッションのＯＮまたはＯＦＦを検出し、ＥＣＵ１００にイグニッションのＯＮ／ＯＦＦに関する信号を供給する。イグニッションスイッチ３４がＯＮされると、本実施形態に係るＥＣＵ１００が起動するものとしてもよい。また、ＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ３４の状態に拘わらず、電動駐車ブレーキスイッチ１８の操作時やブレーキペダルの操作時に起動するものとしてもよい。

図２は、実施形態に係る複合型ディスクブレーキ装置のキャリパの内部構造を説明する概略構造図である。なお、後輪１４ｃ、１４ｄのブレーキ装置２０ｃ、２０ｄのキャリパ２００の基本的構造は同じである。
本実施形態のキャリパ２００は、キャリパ自身を車体側に固定するための車体固定マウント（不図示）に取り付けられ、ディスクロータ２０６に押圧され制動力を発生するブレーキパッド２０２と、ブレーキパッド２０２を押圧するために押圧手段として機能するシリンダ部２０４とで構成されている。車輪と共に回転するディスクロータ２０６は図２に示すように、一対のブレーキパッド２０２の間に存在する。ディスクロータ２０６の側面２０６ａ、２０６ｂは摩擦摺動面を構成し、一対のブレーキパッド２０２がディスクロータ２０６を挟んで対向配置される。このブレーキパッド２０２は、ディスクロータ２０６の側面２０６ａ、２０６ｂと直接接触する摩擦部材２０８と、この摩擦部材２０８の裏側、すなわちディスクロータ２０６と接触しない側を支持するパッド裏金２１０によって構成されている。

キャリパ２００は、図２おいて左右方向に変位可能に車体固定マウントを介して車体側に取り付けられている。キャリパ２００のシリンダ部２０４には、有底の穴２１２が穿設されており、この穴２１２には、ピストン２１４が摺動可能に嵌挿されている。穴２１２の底にはポート２１６が設けられ、液圧配管２１８を介してマスターシリンダ、アキュムレータ、圧送装置等の液圧源（不図示）側に接続されている。例えば運転者がブレーキペダルを操作するとマスターシリンダやアキュムレータから作動液であるブレーキフルードがポート２１６内に流入し、ピストン２１４を駆動するようになっている。また、後述するが、駐車制動力を発生する場合で、液圧の供給アシストを受けてピストン２１４を推進させる場合はアキュムレータや圧送装置からブレーキフルードが流入するようになっている。

ここで、まずキャリパ２００が常用制動力を発生させる常用制動部として機能する場合を説明する。ブレーキフルードがポート２１６内に流入すると、ピストン２１４が図２に示す非動作状態から矢印Ｍ方向、すなわちピストン２１４がパッド裏金２１０ａを押圧する方向に摺動し、パッド裏金２１０ａを介して摩擦部材２０８ａをディスクロータ２０６の側面２０６ａに押圧する。摩擦部材２０８ａがディスクロータ２０６に押圧されると、ピストン２１４は摺動を停止する。ピストン２１４が摺動を停止した後も、ブレーキフルードがポート２１６内に流入すれば穴２１２内の液圧がさらに上昇する。その結果、液圧はシリンダ部２０４を構成するシリンダハウジング２０４ａを矢印Ｎ方向に押圧する。その結果、液圧の上昇に伴って、シリンダハウジング２０４ａが矢印Ｎ方向に変位する。

シリンダハウジング２０４ａの非シリンダ形成側には爪部２２０が形成されており、シリンダハウジング２０４ａの矢印Ｎ方向への変位に伴って、爪部２２０がパッド裏金２１０ｂを介して摩擦部材２０８ｂをディスクロータ２０６の側面２０６ｂに押圧する。したがって、ディスクロータ２０６を一対の摩擦部材２０８ａ，２０８ｂにより押圧挟持（クランプ）する状態となり、ディスクロータ２０６を効率的に制動させる常用制動力を発生することが可能となる。なお、ここまでの説明は、ブレーキ装置２０ａ、２０ｂにも共通する。

次に、キャリパ２００が駐車制動部として機能する場合の構成を説明する。ピストン２１４は、図２に示すように断面形状が例えばカップ状に形成され、そのカップ内部にナット部材２２２が配置されている。このナット部材２２２は、ねじ機構２２４を構成する棒ねじ部材２２４ａと螺合していて棒ねじ部材２２４ａの回転により、矢印Ｍ，Ｎ方向に移動可能になっている。棒ねじ部材２２４ａの一端は、シリンダ部２０４の穴２１２の底部から突出してシリンダハウジング２０４ａ内に配置された減速ギア２２４ｂと接合されている。減速ギア２２４ｂは、電動モータ３０の出力軸に固定された駆動ギア２２４ｃと噛合している。従って、電動モータ３０が回転駆動された場合、電動モータ３０の回転速度は、駆動ギア２２４ｃ、減速ギア２２４ｂ、棒ねじ部材２２４ａ、ナット部材２２２のギア比で定まる減速比で減速される。そして、ナット部材２２２を棒ねじ部材２２４ａの軸方向に電動モータ３０の駆動に応じた速度及び移動量で進退させることができる。なお、棒ねじ部材２２４ａが穴２１２の底部から導出されている部分には、適切なシール構造が設けられ、シリンダ部２０４内部のブレーキフルードが漏れ出さないような構造になっている。同様に、シリンダ部２０４とピストン２１４との間にはもリング状のシール部材２２６が配置され、ブレーキフルードが漏れ出さないような構造になっている。シール部材２２６は、ピストン２１４に対するブレーキフルードやナット部材２２２による押圧力が解除された場合に、ピストン２１４を矢印Ｎ方向に押し戻す付勢力を発生する機能も有している。ピストン２１４がシール部材２２６によって矢印Ｎ方向に押し戻されることにより、ディスクロータ２０６が回転を始めた場合に、その回転力によりピストン２１４の拘束のないブレーキパッド２０２を側面２０６ａ、２０６ｂから弾き飛ばし容易に離反させて、回転時のブレーキパッド２０２の引き摺りを抑制している。

図３（ａ）、図３（ｂ）は駐車制動部のナット部材２２２の押圧状態を説明する説明図である。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）は、ナット部材２２２の移動状態を説明するために駐車制動部を構成する主要部材のみを簡略的に図示している。

図３（ａ）は、摩擦部材２０８が非摩耗状態、例えば新品の状態の摩擦部材２０８がディスクロータ２０６にピストン２１４を介したナット部材２２２によって押圧されている状態である。運転者が電動駐車ブレーキスイッチ１８を操作して駐車ブレーキをＯＮした場合、ＥＣＵ１００は電動モータ３０を例えば正転方向に回転駆動する。電動モータ３０の回転駆動は、各ギアの減速比で定まる速度とトルクでナット部材２２２を推進させてピストン２１４を矢印Ｍで示す押圧方向に移動させる。その結果、ピストン２１４は摩擦部材２０８ａのパッド裏金２１０ａをブレーキフルードで押圧されたときと同じように押圧する。また、ナット部材２２２による押圧を継続させることでシリンダハウジング２０４ａを矢印Ｎ方向に移動させ、爪部２２０（図２参照）がパッド裏金２１０ｂを介して摩擦部材２０８ｂを押圧して、ディスクロータ２０６に対して制動力を発生する。つまり、ナット部材２２２及びねじ機構２２４の協働により駐車制動力が発生できる。ＥＣＵ１００は、ナット部材２２２の押圧開始後のトルク上昇により電動モータ３０の駆動電流値が所定の閾値を超えた場合に、十分な駐車制動力が発生できたと見なし、駆動電流の供給を停止する。電動モータ３０は駆動電流の供給が停止した後もギアの噛合により停止時の状態を維持するので、ナット部材２２２も停止位置を維持し、駐車制動力の発生を維持する。

運転者が電動駐車ブレーキスイッチ１８を操作して駐車ブレーキをＯＦＦした場合、ＥＣＵ１００は、電動モータ３０を駐車制動力を発生させた場合と逆転方向に回転駆動する。ナット部材２２２はピストン２１４の押圧方向とは逆の離反方向に移動させられる。その結果、ディスクロータ２０６の拘束は解除され、ディスクロータ２０６が回転可能な状態である非駐車制動状態となる。なお、ナット部材２２２の矢印Ｎ方向への移動は、ピストン２１４がブレーキパッド２０２のパッド裏金２１０ａから離間した後、ブレーキパッド２０２がディスクロータ２０６に引き摺られることなく回転できる程度の最小限のリリース設定値だけ移動するようにしている。このようにリリース設定値を最小限の値とすることで、次回電動駐車ブレーキスイッチ１８が操作され、駐車ブレーキをＯＮする場合、ナット部材２２２の少ない移動距離で駐車制動力が発生できるので、迅速な制御ができると共に、電動モータ３０による電力消費を最小限にすることができる。

図３（ｂ）は、摩耗状態が進行した摩擦部材２０８をディスクロータ２０６に押圧している状態を示している。基本的な動作は図３（ａ）で説明した場合と同じであるが、摩擦部材２０８が摩耗により薄くなっている。そのため、ピストン２１４は図３（ａ）の状態に比べシリンダ部２０４からディスクロータ２０６に向かう突出量を大きくする必要がある。また、駐車ブレーキがＯＦＦされて制動力を解除するときも、ピストン２１４のリリース位置は駐車ブレーキがＯＮされた場合に迅速に駐車制動力を発生できるように、上述したように最小限の値とすることが望ましい。したがって、リリース時においてもピストン２１４は、摩擦部材２０８が厚い場合に比べシリンダ部２０４からディスクロータ２０６に向かう突出量が大きくなっている。このように、摩擦部材２０８の摩耗量に応じたリリース位置の調整は、パッド裏金２１０とピストン２１４との当接位置を基準に、リリース量を決定することにより設定できる。例えば、ＥＣＵ１００はナット部材２２２を制動状態から矢印Ｎ方向にリリースする場合、摩擦部材２０８の摩耗量に拘わらず電動モータ３０を同量だけ駆動させれば、パッド裏金２１０に対するピストン２１４のリリース量はほぼ一定となる。その結果、摩擦部材２０８の摩耗量に拘わらずほぼ同じ駆動時間で駐車制動力を発生させることが可能となる。なお、後述するように摩擦部材２０８の摩耗状態によって摩擦部材２０８の剛性が変化して摩擦部材２０８の厚み方向の撓み量が変化するが、このたわみ量はリリース量に比べて小さいのでリリース量の制御では無視してもよい。

次に、本実施形態において、摩擦部材２０８の状態に応じて、制動力を発生させる場合の制御を適正化するために必要な摩擦部材２０８の摩耗量を検出する手法を図３〜図６を用いて説明する。本実施形態の場合、例えば非摩耗状態の摩擦部材２０８がディスクロータ２０６を押圧し始めるときのナット部材２２２の位置と、摩耗状態の摩擦部材２０８がディスクロータ２０６を押圧し始めるときのナット部材２２２の位置とを比較することにより、摩耗状態の摩擦部材２０８の厚み、つまり摩耗量を検出している。なお、本実施形態の場合、摩擦部材２０８ａと摩擦部材２０８ｂは同じように摩耗すると仮定し、摩擦部材２０８ａの摩耗状態で摩擦部材２０８の状態を推定して制御に反映させる例を示す。

摩擦部材２０８の摩耗は、長期間の間に徐々に進む。したがって、摩擦部材２０８の摩耗量の検出は、例えば、数ヶ月ごとや数年ごと、走行距離や制動回数、イグニッションのＯＮ／ＯＦＦ回数等が所定回数を超えた場合に実施すれば十分である。実施のタイミングは、例えばＥＣＵ１００に予め設定することが可能であり、そのタイミングが訪れ、かつ検出許可条件が揃った場合に実行されるようにすることができる。図４（ａ）、図４（ｂ）で説明するが、摩擦部材２０８の摩耗量の検出は、ナット部材２２２を通常とは異なる挙動で作動させるため、本実施形態においては検出許可条件を設定している。例えば、検出タイミングに達した後、検出許可条件として、車両が平坦路と見なせる所定勾配路以下の場所でイグニッションＯＮの状態で停車していること、シフトポジションがパーキングポジションであること、フットブレーキを踏んでいないこと等が設定できる。つまり、駐車制動力が一時的に得られない場合でも車両の安全な停止状態が確保できる場合に摩擦部材２０８の摩耗量の検出を行い、後述する摩擦部材２０８の剛性に対応したブレーキ装置２０の制御の適正化を行う。なお、ブレーキ装置２０の制御の適正化は、車両を安全に走行させる上で必ずしも早急に実施しなければならないことではないので、検出許可条件が揃わない場合は、摩耗量の検出を条件が揃うまで遅延させてもよい。

上述した摩擦部材２０８の摩耗量の検出タイミングに達し、かつ検出許可条件が満たされた場合、ＥＣＵ１００は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ピストン２１４が通常のリリース位置に移動するときのナット部材２２２の離反位置を超えて矢印Ｎ方向に移動させる。

図４（ａ）は、本実施形態のディスクブレーキ装置における摩擦部材２０８が非摩耗状態のときに、摩耗検出モードに移行して摩擦部材２０８の厚み（基準状態）を検出するためにナット部材２２２が基準位置に移動した状態を示している。この摩耗検出モードは、車両搭乗者に特に通知されることなくバックグラウンドの処理として実行される。基準状態の検出は、例えば、新たな摩擦部材２０８の装着が行われた場合に行うことが望ましい。また、別の実施例では、前回の摩耗検出モードのときに検出した状態を基準状態にしてもよい。

摩耗検出モードにおいて、ＥＣＵ１００は、まず、ナット部材２２２をシリンダ部２０４の穴２１２の底まで移動させる。この場合、シリンダ部２０４の穴２１２の底をナット部材２２２がディスクロータ２０６側から離間する方向に移動するときに当接する当接部２２８として機能させている。このように、当接部２２８を設けることにより、摩耗検出モードにおけるナット部材２２２の作動の基準位置を定めることができる。つまり、ナット部材２２２が当接部２２８に当接する位置まで移動することで、摩耗検出を一定の位置から開始することができる。なお、この場合、ナット部材２２２を矢印Ｎ方向に移動させるための電動モータ３０の制御を正確に行う必要はない。例えば、ナット部材２２２が穴２１２の底に当接したことにより、電動モータ３０の駆動電流値の変化が所定態様になった場合に、当接したと見なして電動モータ３０の駆動を停止するようにできる。この場合の所定態様は、例えば電動モータ３０の駆動電流値が所定値に達した場合やナット部材２２２が穴２１２の底に当接することにより増加する駆動電流値の電流勾配が所定値に達した場合とすることができる。駆動電流値の変化が所定態様になった場合に駆動停止すればよい。この場合、電動モータ３０を含むねじ機構２２４やナット部材２２２にナット部材２２２の位置を検出するためのセンサを設ける必要がなく、部品点数やコスト削減に寄与できる。当接部２２８は、穴２１２の底としてもよいし、穴２１２の底やその周辺にナット部材２２２が当接する突起部を別途設けて当接部２２８としてもよい。また、棒ねじ部材２２４ａの一部に当接部２２８を設けてもよい。

別の実施例では、ナット部材２２２を穴２１２の底に当接するまで移動させなくてもよい。前述したように、ナット部材２２２の矢印Ｎ方向への離反位置が次回の摩耗検出時と同じであればよい。この場合、ナット部材２２２を所定位置で停止させるために、ナット部材２２２の位置や電動モータ３０の回転状態を検出するセンサを設けてもよい。

ＥＣＵ１００は、図４（ａ）のナット部材２２２の移動状態から図３（ａ）のナット部材２２２の移動状態になるように電動モータ３０を駆動する。つまり、ナット部材２２２を図４（ａ）の基準位置から図３（ａ）の制動力発生状態位置まで移動させる。このときの電動モータ３０の駆動電流値の推移例を図５に実線３００で示す。基準位置に静止しているナット部材２２２を矢印Ｍ方向に移動させる場合、まず、静止状態のナット部材２２２を動かすために必要な突入電流Ａが流れ、その後ナット部材２２２が移動を開始すると定常電流Ｂが流れる。そして、ナット部材２２２がピストン２１４に当接し、続いてピストン２１４がパッド裏金２１０ａに当接し、さらにパッド裏金２１０に固定された摩擦部材２０８がディスクロータ２０６を押圧するようになる。つまり、電動モータ３０に負荷がかかり始めて電動モータ３０のトルク増加に伴い駆動電流値が増加する。つまりロック電流Ｃが流れる。

一方、図４（ｂ）は、本実施形態のディスクブレーキ装置における摩擦部材２０８が摩耗状態のときに、摩耗検出モードに移行して摩擦部材２０８の厚み（基準状態）を検出するためにナット部材２２２が基準位置に移動した状態を示している。この場合も、ＥＣＵ１００は、図４（ｂ）のナット部材２２２の移動状態から図３（ｂ）のナット部材２２２の移動状態になるように電動モータ３０を駆動する。つまり、ナット部材２２２を図４（ｂ）の基準位置から図３（ｂ）の制動力発生状態位置まで移動させる。このときの電動モータ３０の駆動電流値の推移例を図５に一点鎖線３０２で示す。この場合、図４（ｂ）のナット部材２２２の後退位置は非摩耗時と同じである。また、静止中のナット部材２２２を動かすための突入電流Ａも同様に流れる。しかし、摩擦部材２０８の摩耗により、ナット部材２２２が動き出してから摩擦部材２０８がディスクロータ２０６を押圧し始めるまでの距離が長くなるので、定常電流Ｂの流れる時間が長くなる。ところで、摩擦部材２０８は、複数の材料を成型した複合材料で構成され、金属製の裏金で支持されている。従って、摩擦部材部分２０８はパッド裏金２１０に比べると弾性変形する割合が大きい。そして、摩耗が少なく摩擦部材２０８の厚みが厚い状態と摩耗が進み厚みが薄くなった状態とでは、摩擦部材２０８の剛性が異なる。つまり、摩擦部材２０８の厚みが薄くなるのにしたがい摩擦部材２０８の撓み量が少なくなり摩擦部材２０８全体としての剛性が高まる。摩擦部材２０８の剛性が高くなるとピストン２１４による押圧力の伝達ロスが減少し、摩擦部材２０８の剛性が低いときよりも少ない推力で同等の制動力が発生できる。また、制動力が発生するときの制動力の増加勾配も摩擦部材２０８の剛性が低い場合に比べて急峻になる。つまり、図５に示すように、ロック電流Ｃは、摩耗が少ない摩擦部材２０８の駆動電流値（実線３００）に比べ摩耗が進んだ摩擦部材２０８の駆動電流値（一点鎖線３０２）の変化が急峻になり、ロックが完了するまでの時間も短くなる。

このように、摩耗が少ない摩擦部材２０８と摩耗が進んだ摩擦部材２０８では、駆動電流の流れ始めからロック電流Ｃが流れ始めるまでの通電時間が異なる。そして、両者の差が摩擦部材２０８の摩耗量に対応することになる。なお、ロック電流Ｃの流れ始めの検出は、例えば、定常電流Ｂが流れ始めてから駆動電流値が一定値以上に達した場合、または、駆動電流値の電流勾配が一定値以上になった場合に検出するとすることができる。図５の場合、定常電流Ｂが流れた後に所定の閾値Ｐを超えた場合にロック電流Ｃの流れ始めを検出している例を示している。図５の場合、摩耗が少ない新品の摩擦部材２０８のロック完了までの通電時間をＴ0で示し、摩耗が進んだ摩擦部材２０８ロック完了までの通電時間をＴ1で示している。また、摩耗が少ない新品の摩擦部材２０８のロック電流の流れ始めまでの通電時間をｔ0で示し、摩耗が進んだ摩擦部材２０８のロック電流の流れ始めまでの通電時間をｔ1で示している。

図６は、電動モータ３０によりナット部材２２２を移動させる場合の通電時間とナット部材２２２の移動量の関係を示している。通電時間とナット部材２２２の移動量の関係は、実験値や設計値に基づいて予め定めることができる。なお、通電時間とナット部材２２２の移動量の関係は、電動モータ３０の駆動時の電流値、電圧、温度等により変化する場合がある。したがって、基準値Ｌ0を定めたときの電流値、電圧、温度等の条件と実際に検出を行ったときで条件が異なる場合、基準値Ｌ0の代わりに実際の検出時の電流や電圧、温度等を考慮して補正を加えた補正基準値Ｌ1を用いてもよい。図６は、基準値Ｌ0と補正基準値Ｌ1を示している。なお、図６は、補正概念を示すものであり、例えば、電流について補正した値、電流について補正した値、温度について補正した値、またそれらの組合せで補正した値等準備してもよい。また、補正基準値を予め準備するのではなく、検出のときに電流値、電圧、温度等により補正基準値Ｌ1を算出してもよい。

このように、摩耗が少ない新品の摩擦部材２０８と摩耗が進んだ摩擦部材２０８のナット部材２２２の移動量をそれぞれ取得し、その差を取ることにより摩擦部材２０８の摩耗量が算出できる。前述したように摩擦部材２０８の摩耗が進むにつれて摩擦部材２０８の剛性が高くなる。摩耗量と剛性の関係は、摩擦部材２０８の作成方法や構成材料によって予め実験等により定めることができる。図７は、摩擦部材２０８の摩耗量の変化と剛性の変化の一例を示している。この場合、摩耗が進むに連れて剛性が線形で増加する例である。摩擦部材２０８の作成方法や構成材料によっては、摩擦部材２０８の摩耗量の変化と剛性の変化は非線形で表される場合もある。

前述したように、摩擦部材２０８の剛性が高くなると剛性が低い場合に比べて、ピストン２１４の押圧ロスが少なくなるので、剛性が低い場合に比べて少ない押圧力で同等の制動力が発生できる。つまり、摩擦部材２０８の剛性が高くなっている場合に駐車制動力を発生させる場合、ＥＣＵ１００は摩擦部材２０８の剛性が低い場合に比べてピストン２１４の推力を低減した制御が実行できる。すなわち、電動モータ３０を用いたピストン２１４の駆動の場合、同じ制動力を発生させるために必要な駆動電流を軽減できる。

図８は、摩擦部材２０８の剛性に応じて電動モータ３０の駆動電流値パターンを変化させる例を示している。摩耗が少ない新品状態の摩擦部材２０８、すなわち剛性が低い状態では電流パターンＲ0で電動モータ３０を駆動する。また、摩耗が進んだ摩擦部材２０８、すなわち剛性が高くなった状態では電流パターンＲ1で電動モータ３０を駆動する。さらに摩耗が進み剛性がさらに高くなった状態では、電流パターンＲ2で電動モータ３０を駆動する。このように、摩擦部材２０８の剛性の変化に対応して電動モータ３０を制御するための電流パターンを決定する。その結果、摩耗が進み剛性が高くなった状態でも摩耗が少ない新品状態の摩擦部材２０８、すなわち剛性が低い状態で使用していた電流パターンＲ0で電動モータ３０を駆動したいた従来制御に比べて、エネルギ効率の改善が可能なり、適切なディスクブレーキ装置の制御が実現できる。なお、この制御は、摩擦部材２０８の摩耗が進んでも十分な制動力の発生が可能な範囲で実行され、摩擦部材２０８が予め定められた摩耗限界に達した場合には、実行しないことが望ましく、早急な摩擦部材２０８の交換を促すように警報等灯を提示することが望ましい。

図８の例では、摩擦部材２０８の剛性に応じて、実際に供給する駆動電流値を同じにして、駆動電流の通電時間を短くする例を示した。他の例では、例えば、通電時間を同じにして駆動電流値を低下させてもよい。この場合、電動モータ３０による摩擦部材２０８のクランプ力（制動力）の増加勾配を低下させることになる。つまり、電動モータ３０をゆっくりと回転駆動させることができる。その結果、駆動電流値を全体的に低くすることが可能になり突入電流を低減させて車両の電源（バッテリ）の負荷を抑えることができる。また、電動モータ３０の駆動がゆっくりとなるので、振動や駆動音、異音等の低減にも寄与できる。

ところで、本実施形態のブレーキ装置２０ｃ、２０ｄの場合、図２に示すように、液圧駆動の常用制動部に加えて、電動モータ３０で駆動する駐車制動部を備える複合型ディスクブレーキ機構で構成される。したがって、電動モータ３０による推力と液圧による推力を協働させてピストン２１４を推進させて駐車制動力を発生させることができる。例えば、常用制動力を発生させる場合にアキュムレータに蓄圧したブレーキフルードを用いるシステムを備えている場合は、液圧はアキュムレータから提供してもよい。また、アキュムレータを持たないシステムの場合は、モータ等により大気圧からブレーキフルードを昇圧する圧送装置を用いて液圧を提供してもよい。このような、駐車制動力を発生させる場合に、液圧でアシストするシステムの場合、そのアシスト量に応じて電動モータ３０の能力を小さくすることが可能となり、電動モータ３０の小型化やコストの低減に寄与できる。

このような電動モータ／液圧協働型のディスクブレーキ装置においても、従来は摩擦部材２０８の剛性の変化は考慮されておらず、摩擦部材２０８が非摩耗の初期の状態で剛性が低い場合の制御量で、摩耗が進行して剛性の高まった場合の制御を同じように行っている。その結果、摩擦部材２０８の剛性が高くなった状態では、電動モータによる制御及び液圧による制御のいずれにおいても、必要以上の駆動力で制御が行われていた。

前述したように、摩擦部材２０８の剛性が増大するとピストン２１４の押圧力の伝達ロスが減少するため、制動力の増加勾配が急峻になる。この現象は、液圧によりピストン２１４を推進させる場合も同様に発生する。図９は、摩擦部材２０８の剛性に応じて液圧の供給時間と液圧の供給による摩擦部材２０８のクランプ力の変化を説明する図である。図９の場合、摩擦部材２０８の剛性が低い場合を実線で示し、剛性が高い場合を一点鎖線で示している。図９に示すように、同じクランプ力を発生させる場合、摩擦部材２０８の剛性が高い方がクランプ力の昇圧勾配が急峻であり、昇圧時間が短くなる。したがって、剛性値が摩擦部材２０８の基準剛性値、すなわち、非摩耗のときの剛性値より高い剛性値を示す場合、その剛性値の高さに応じて供給する液圧の昇圧勾配を変化させることができる。すなわち、摩擦部材２０８が基準剛性値を有するときに適用する昇圧勾配より緩やかにすることができる。図１０は、摩擦部材２０８の剛性値と液圧の昇圧勾配値の対応関係を概念的に示す。このように、摩擦部材２０８の剛性が高い場合に昇圧勾配を緩やかにすることで、昇圧時の振動や駆動音、異音等を軽減できる。また、従来のように大きな液圧を発生させる場合、液圧配管系のブレーキフルードの移動によりブレーキペダルが引き込まれる現象が発生する場合があるが、昇圧勾配を緩やかにすることで、この引き込み現象を軽減することが可能になり、運転者に与える違和感を軽減できる。図１０の場合、剛性値の増加に伴い昇圧勾配値が線形で変化する例を示しているが、非線形で低下するように変化させてもよい。

また、別の例としては、液圧による推力アシストを従来と同様に行う一方で、電動モータ３０の回転数を低減させてもよい。この場合、電動モータ３０の駆動による推力が低下するので、電動モータ３０によるクランプ力（押圧力）の増加勾配が緩やかになる。しかし、その分を液圧による推力で補い電動モータの回転数を変化させない場合と同様な制動力を発生させることができる。前述したように、電動モータ３０の回転数を低減させることにより、駆動電流値を全体的に低くすることが可能になり突入電流を抑制できる。その結果、車両電源の負荷を抑えることができると共に、電動モータ３０の駆動音や振動も軽減できる。

ところで、駐車制動力を解除する場合、摩擦部材２０８の剛性に応じた解除制御が好ましい場合がある。摩擦部材２０８の摩耗が進行して剛性が高くなった場合、摩擦部材２０８の撓み量が減少しピストン２１４の押圧ロスが減少するために、制動力の増加勾配が急峻になる。その一方で、摩擦部材２０８の剛性が高いときに制動力を解除する場合、摩擦部材２０８の撓みが少ないためディスクロータ２０６からの摩擦部材２０８の離反も急速に行われ駐車制動力の消滅が急速になされる。この場合、車両が平坦路に駐車されていた場合は特に問題ないが、坂路に駐車されていた場合、アクセルペダルの踏み込み前にずり下がり現象が生じる場合がある。そこで、ＥＣＵ１００は、傾斜センサ等からの情報やナビゲーションシステム等からの情報により、現在の駐車位置が所定の坂路勾配を超えている場合、坂路において制動力を解除する場合は、電動モータ３０のリリース方向への駆動制御を変更する。例えば、摩擦部材２０８の剛性が摩擦部材２０８の基準剛性値より高い剛性値を示す場合、ＥＣＵ１００は剛性値の高さに応じて制動力の減少勾配を摩擦部材２０８が基準剛性値を有するときに適用する減少勾配より緩やかになるように電動モータ３０を制御する。すなわち、坂路で駐車制動力を解除する場合は、ナット部材２２２のリリース方向（図２のＮ方向）への移動を平坦路に駐車している場合に比べてゆっくりにする。その結果、摩擦部材２０８の制動力の急激な消失を抑制して、車両のずり下がりが防止できる。なお、この場合、摩擦部材２０８の剛性の変化に加え、坂路勾配を考慮して電動モータ３０のリリース時の駆動電流値を決定するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、摩擦部材２０８の基準剛性値を摩擦部材２０８が新品のときに検出し、それをＥＣＵ１００で記憶しておき、次回検出したときの値と比較する例をしました。別の実施例においては、摩耗が進行した状態のある時点の摩擦部材２０８の剛性値を記憶しておき基準剛性値として、その次に検出した剛性値と比較してもよい。

また、本実施形態では、液圧により常用制動力を発生させ、電動モータによるナット部材の推進により駐車制動力を発生させる複合型ディスクブレーキ装置を一例として説明した。別の実施例では、電動モータによるナット部材の推進により常用制動力及び駐車制動力を発生させるディスクブレーキ装置に本構成を適用してもよく、同様の効果を得ることができる。また、電動モータによるナット部材の推進により常用制動力を発生させると共に、液圧と電動モータの協働により駐車制動力を発生させるディスクブレーキ装置に本構成を適用してもよく、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を上述の実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態や変形例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

１４車輪、１８電動駐車ブレーキスイッチ、２０ブレーキ装置、２８液圧ブレーキアクチュエータ、３０電動モータ、１００ＥＣＵ、２００キャリパ、２０２ブレーキパッド、２０４シリンダ部、２０６ディスクロータ、２０８摩擦部材、２１４ピストン、２２２ナット部材、２２４ねじ機構、２２４ａ棒ねじ部材、２２８当接部。

Claims

ホイールシリンダ内に配置されたピストンを推進させて、当該ピストンにより摩擦部材を車輪と共に回転するディスクロータに押圧して駐車制動力を発生させる電動推進手段と、作動液の供給により前記ピストンを推進させて、前記摩擦部材を前記ディスクロータに押圧して駐車制動力を発生させる液圧推進手段と、を含むブレーキ機構と、
前記摩擦部材の摩耗量に対応する当該摩擦部材の剛性情報を取得する剛性取得手段と、
前記電動推進手段と前記液圧推進手段とを協働させて前記ピストンを推進させて制動力を発生させる制御をする制御部と、を含み、
前記制御部は、前記剛性情報に応じて前記電動推進手段の推力を制御し、
前記制御部は、前記剛性情報が前記摩擦部材の基準剛性値より高い剛性値を示す場合、その剛性値の高さに応じて前記液圧推進手段の昇圧勾配を前記摩擦部材が基準剛性値を有するときに適用する昇圧勾配より緩やかにすることを特徴とするディスクブレーキ装置。
前記制御部は、坂路において制動力を解除する場合であって、前記剛性情報が前記摩擦部材の基準剛性値より高い剛性値を示す場合、その剛性値の高さに応じて前記制動力の減少勾配を前記摩擦部材が基準剛性値を有するときに適用する減少勾配より緩やかにすることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
前記電動推進手段は、電動モータで駆動されるねじ機構と当該ねじ機構により推進し前記ピストンを押圧するナット部材とを含み、
前記ナット部材が基準位置から前記摩擦部材と前記ディスクロータとが接触するまで移動したときの移動時間を前記摩擦部材の摩耗状態が基準状態のときと摩耗進行状態のときとで比較することにより、前記摩擦部材の摩耗量を取得する摩耗量取得手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ装置。