JP6150080B2 - 車両の電動制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の電動制動装置に関する。
従来より、「動力を発生する電気モータ」と、「車両の車輪と一体回転する回転部材(ブレーキディスク)に摩擦部材(パッド)を押し付ける押圧部材(ブレーキピストン)」と、「電気モータが発生する動力を押圧部材に伝達して摩擦部材に対する押圧部材の押圧力を発生する動力伝達機構」と、ロック機構(駐車ブレーキ機構)と、を備えた車両の電動制動装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
ここで、ロック機構とは、「動力伝達機構に含まれる動力伝達部材と一体で運動する被係合部(ラチェット歯車)」と、「被係合部と係合可能な係合可能位置と被係合部と係合不能な係合不能位置とに選択的に移動する係合部材(つめ部材)」と、を備え、「ロック状態」(係合部材が被係合部と係合することによって動力伝達部材の押圧力の減少方向への運動が不能となる状態)を実現する機構である。この「ロック状態」の実現によって、駐車ブレーキ機能が達成される。
上記文献に記載の装置では、押圧部材が摩擦部材を押圧している状態にて「ロック状態」を実現する際、係合部材を係合不能位置から係合可能位置に移動し、係合部材が係合可能位置に維持された状態で、電気モータに対する通電量を減少する「通電量減少制御」を行うことによって、動力伝達部材を押圧力の減少方向へ運動させて、係合部材を被係合部と係合させるように構成されている。
ところで、上記文献には、「通電量減少制御」を行う際における通電量の減少勾配(従って、動力伝達部材における押圧力の減少方向への運動速度)については何ら記載されていない。
通電量の減少勾配(従って、動力伝達部材の運動速度)が大きいと、係合部材と被係合部との間の相対運動速度が大きくなる。従って、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間を短くできる一方で、前記係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し易い。これに対し、通電量の減少勾配(従って、動力伝達部材の運動速度)が小さいと、両者間の相対運動速度が小さくなる。従って、前記係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難くなる一方で、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が長くなる。
特開2007−137182号公報
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、ロック機構における係合部材と被係合部との係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難く、且つ、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が短い、車両の電動制動装置を提供することである。
本発明に係る車両の電動制動装置は、動力を発生する電気モータ(MTR)と、車両の車輪と一体回転する回転部材(KTB)に摩擦部材(MSB)を押し付ける押圧部材(PSN)と、前記電気モータが発生する動力を前記押圧部材に伝達して前記摩擦部材に対する前記押圧部材の押圧力(Fba)を発生する動力伝達機構(INP、GSK、SFT、NJB)と、ロック機構(LOK)と、前記電気モータに対する通電量(Ima)、及び、前記係合部材の位置を制御する制御手段(ECU、DRV、SOL)と、を備えている。前記ロック機構は、前記動力伝達機構に含まれる動力伝達部材(INP)と一体で運動する被係合部(RCH)と、前記被係合部と係合可能な係合可能位置と前記被係合部と係合不能な係合不能位置とに選択的に移動する係合部材(TSU)と、を備え、前記係合部材が前記被係合部と係合することによって前記動力伝達部材の前記押圧力の減少方向への運動が不能となるロック状態を実現する。
ここで、前記動力伝達機構は、複数の動力伝達部材の機械的な連結のみを利用して電気モータの動力を前記押圧部材に伝達する構成を有していてもよいし、複数の動力伝達部材の機械的な連結、及び、液圧回路(マスタシリンダを含む)を利用して電気モータの動力を前記押圧部材に伝達する構成を有していてもよい。
前記制御手段は、前記押圧部材が前記摩擦部材を押圧している状態にて前記ロック状態を実現する際、前記係合部材を前記係合不能位置から前記係合可能位置に移動し、前記係合部材が前記係合可能位置に維持された状態で、前記「通電量減少制御」を行うことによって前記動力伝達部材を前記押圧力の減少方向へ運動させて前記係合部材を前記被係合部と係合させるように構成される。
本発明に係る電動制動装置の特徴は、前記制御手段が、前記通電量減少制御を行う際、前記通電量が第1勾配(>0)で減少する第1期間と、前記第1期間の後に前記通電量が前記第1勾配より小さい第2勾配(>0)で減少する第2期間と、を含むように、前記通電量を(フィードフォワード制御にて)減少するよう構成されたこと、にある。ここにおいて、前記第1、第2勾配(>0)は、一定であっても、徐々に減少してもよい。なお、前記「フィードフォワード制御」とは、前記第1期間及び前記第2期間において、前記電気モータに対する通電量を、時間に対する予め定められたパターンに基づいて減少させること、を意味する。
これによれば、第1勾配を大きく、第2勾配を小さく設定できる。従って、「係合部材が係合可能位置に維持され、且つ、係合部材と被係合部とが係合していない状態」にて「通電量減少制御」が開始されると、短い第1期間にて、前記通電量と前記押圧力との間の関係におけるヒステリシス特性の存在に起因して被係合部が運動を開始しない状態(或いは、被係合部が殆ど運動をしない状態。即ち、係合部材と被係合部とが係合しない状態)を維持しながら通電量が大きく減少され得る。加えて、その後の第2期間にて、被係合部が運動するとともに、係合部材と被係合部とが係合する瞬間における両者間の相対運動速度が小さくされ得る。この結果、両者の係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難く、且つ、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が短くされ得る。
具体的には、前記制御手段は、前記第1期間にて、前記通電量を、前記通電量と前記押圧力との間の関係におけるヒステリシス特性に基づいて決定された値まで減少するように構成され得る。ここにおいて、前記ヒステリシス特性として、試験等を通して予め取得されているヒステリシス特性が使用されてもよいし、前記電気モータ及び前記動力伝達機構のそれぞれの諸元に基づいて得られる前記通電量と前記押圧力との間の関係(CHI、以下、「基準特性」と呼ぶ)が使用されてもよい。
これによれば、第1期間の終了時点における前記通電量が、「ヒステリシス特性を考慮した場合における現在の押圧力を維持できる範囲内の通電量の最小値」よりも必ず大きくなる(この点については、後に詳述する)。換言すれば、第1期間中において被係合部が運動を開始しないことが保証され得る。従って、第1期間における第1勾配を非常に大きい値に設定しても、被係合部が大きな相対運動速度をもって係合部材と係合開始する事態が発生しないことが保証されるので、第1期間を非常に短くできる。この結果、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間がより一層短くされ得る。
或いは、前記制御手段は、前記電気モータ、又は、前記動力伝達機構に含まれる動力伝達部材の位置(Mka)を検出する位置検出手段(MKA)を備え、前記通電量減少制御の前記第1期間にて前記通電量の減少中において、前記検出された位置が変化したことに基づいて、前記第1期間を終了して前記第2期間を開始するように構成され得る。又は、前記制御手段は、前記押圧力(Fba)を検出する押圧力検出手段(FBA)を備え、前記通電量減少制御の前記第1期間にて前記通電量の減少中において、前記検出された押圧力が変化したことに基づいて、前記第1期間を終了して前記第2期間を開始するように構成され得る。
これによれば、被係合部が運動を開始した直後にて、第1期間が終了する。換言すれば、第1期間中において被係合部が殆ど運動をしないことが保証される。従って、第1期間における第1勾配を非常に大きい値に設定しても、被係合部が大きな相対運動速度をもって係合部材と係合開始する事態が発生しないことが保証されるので、第1期間を非常に短くできる。この結果、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間がより一層短くされ得る。
また、本発明に係る電動制動装置では、前記制御手段が、前記動力伝達部材の運動速度(dMka/dt)を検出する運動速度検出手段(Mka)を備え、前記通電量減少制御を行う際、前記検出された動力伝達部材の前記押圧力の減少方向の運動速度(>0)が予め定められた値を超えないように、前記通電量を(フィードバック制御にて)減少するよう構成され得る。
これによれば、「通電量減少制御」の開始後の短期間では、前記ヒステリシス特性の存在に起因して動力伝達部材が運動を開始しないので、前記フィードバック制御における前記押圧力の減少方向のフィードバック量が増大することに起因して、前記通電量が急激に減少する。換言すれば、前記通電量の減少勾配が大きくなる。加えて、動力伝達部材が運動を開始した後は、動力伝達部材の運動速度が予め定められた値を超えないように(即ち、大きい値にならないように)、前記通電量がフィードバック制御される。この結果、前記通電量の減少勾配は小さくされる。
以上より、上記のように前記通電量をフィードバック制御すると、結果的には、上述した「大きい第1勾配(>0)で減少する第1期間と、小さい第2勾配(>0)で減少する第2期間と、を含むように前記通電量がフィードフォワード制御される」構成が採用された場合と同じように前記通電量が減少していく。即ち、係合部材と被係合部との係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難く、且つ、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が短くされ得る。
本発明の実施形態に係る車両の電動制動装置の全体構成図である。 主として動力伝達機構を説明するための部分断面図である。 駐車ブレーキ機構(ロック機構)LOKを説明するための主要断面図である。 目標押圧力と目標通電量との関係を規定するマップを示す図である。 通電量と押圧力との間の関係におけるヒステリシス特性が変動する様子を説明するためのグラフである。 駐車ブレーキが作動する場合における通電量減少制御の一例を示すタイムチャートである。 駐車ブレーキが作動する場合における通電量減少制御の他の例を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施形態に係る車両の電動制動装置について図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1に示すように、この電動制動装置を備える車両には、制動操作部材BP、操作量取得手段BPA、加速操作部材AP、加速操作量取得手段APA、駐車ブレーキ用スイッチMSW、車輪速度取得手段VWA、車速取得手段VXA、電子制御ユニットECU、制動手段(ブレーキアクチュエータ)BRK、回転部材(ブレーキディスク)KTB、及び、摩擦部材MSBが備えられている。この電動制御装置は、各輪にそれぞれ備えられている。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材BPの操作に応じて、制動手段BRKによって、車輪WHLの制動トルクが調整される。制動操作部材BPには、制動操作量取得手段BPAが設けられる。BPAによって、運転者による制動操作部材BPの操作量(制動操作量)Bpaが取得(検出)される。
制動操作量取得手段BPAとして、制動操作部材BPの操作力を検出するセンサ(ブレーキペダル踏力センサ)、及び、BPの変位量を検出するセンサ(ブレーキペダルストロークセンサ)のうち、少なくとも1つが採用される。従って、制動操作量Bpaは、ブレーキペダル踏力、及び、ブレーキペダルストロークのうちの少なくとも何れか1つに基づいて演算される。
加速操作部材(例えば、アクセルペダル)APは、運転者が車両を加速するために操作する部材である。加速操作部材APには、加速操作量取得手段APAが設けられる。APAは、運転者による加速操作部材APの操作量(加速操作量)Apaを取得(検出)する。APAとして、エンジンのスロットル開度を検出するセンサ(スロットル開度センサ)、加速操作部材APの操作力、及び/又は、変位量を検出するセンサ(アクセルペダル踏力センサ、アクセルペダルストロークセンサ)が採用される。従って、加速操作量Apaは、スロットル開度、アクセルペダル踏力、及び、アクセルペダルストロークのうちの少なくとも何れか1つに基づいて演算される。
駐車ブレーキ用スイッチ(単に、スイッチともいう)MSWは、運転者によって操作されるマニュアルスイッチであり、スイッチMSWのオン/オフ(ON/OFF)の信号Mswを出力する。Mswのオン(ON)状態で駐車ブレーキの作動が指示され、Mswのオフ(OFF)状態で駐車ブレーキの解除が指示される。
車速取得手段VXAは、車両の速度(車速)Vxaを取得(検出)する。車速Vxaは、車輪速度取得手段VWAの検出信号(車輪速度)Vwa、及び、公知の方法に基づいて演算され得る。例えば、各車輪の回転速度Vwaのうちで最速のものが車両速度Vxaとして演算され得る。
制動操作量Bpa、加速操作量Apa、車両速度Vxa、及び、指示信号Mswは、電子制御ユニットECUに入力される。なお、Bpa、Apa、Vxa、及び、Mswは他の電子制御ユニットにて演算、又は、取得され、その演算値(信号)が通信バスを介して、電子制御ユニットECUに送信され得る。
電子制御ユニットECUは、車体に固定される。電子制御ユニットECUのCPU内には、目標押圧力演算ブロックFBT、駐車ブレーキ要否判定ブロックFPK、自動加圧制御演算ブロックFAT、及び、選択ブロックSLTがプログラムされている。
FBTでは、Bpa、及び、予め設定された演算マップCHfbに基づいて、摩擦部材(ブレーキパッド)MSBが回転部材(ブレーキディスク)KTBを押す力(押圧力)に関する目標押圧力Fbtが演算される。目標押圧力Fbtは、車両の状態に基づいて修正され得る。例えば、車両の停車時では、車両が停車している路面の勾配に基づいて、停車状態の維持に必要な押圧力の下限値を算出し、前記算出された押圧力の下限値を超えないように、目標押圧力Fbtが制限され得る。演算されたFbtは、SLTを介して、車輪側に固定される駆動回路DRVに送信される。
FPKでは、Msw等に基づいて、駐車ブレーキの要否が判定される。具体的には、駐車ブレーキの作動、或いは、解除を指示するための信号FLpkが決定される。「FLpk=0」が駐車ブレーキの不要状態、「FLpk=1」が駐車ブレーキの必要状態を表す。指示信号FLpkは、SLTを介して、駆動回路DRVに送信される。
マニュアルモードでは、運転者によって操作されるマニュアルスイッチMSWの操作信号Mswに基づいて、駐車ブレーキの要否が判定される。例えば、スイッチMSWのオフ状態によって、「駐車ブレーキの不要状態(FLpk=0)」が選択され、MSWのオン状態によって、「駐車ブレーキの必要状態(FLpk=1)」が選択される。
自動モードでは、運転者のスイッチMSWの操作には依らず、加速操作部材(アクセルペダル)APの操作等に連動して、自動で駐車ブレーキの要否(作動又は解除)が判定される。具体的には、自動モードでは、車両速度Vxa、及び、加速操作量Apa等に基づいて、駐車ブレーキの要否が決定される。
例えば、車両の走行中(Vxa>0)には、駐車ブレーキの不要状態(FLpk=0)が判定されている。車両が停止した(即ち、Vxaがゼロになった)時点で、駐車ブレーキの必要状態が判定され、制御フラグFLpkが、「0」から「1」に切り替えられる。また、運転者が加速操作部材APを操作し、加速操作量Apaが所定値ap1を超過する時点で、駐車ブレーキの不要状態が判定され、制御フラグFLpkが、「1」から「0」に切り替えられる。
FATでは、制動操作部材BPの操作にかかわらず(BPの操作がなされていない場合においても)制動力(押圧力)を発生させる自動加圧制御を実行するため、車両の状態を示す各種センサからの信号等に基づいて、押圧力に関する目標押圧力Fatが演算される。自動加圧制御とは、典型的には、車輪の横滑りや車輪のスリップの抑制、装置が正常か否かの判定(イニシャルチェック)、坂路(登坂路)上における車両のずり下がりの抑制(ヒルホールド制御)、及び、後述する自動ヒステリシス特性検出動作の実行、等のために実行される制御である。演算されたFatは、SLTを介して、駆動回路DRVに送信される。
SLTでは、車両の状態に基づいて、周知の選択手法の一つによって、信号Fbt、FLpk、及び、Fatのうち何れか一つの信号が選択され、選択された信号が駆動回路DRVに送信される。
制動手段(ブレーキアクチュエータ)BRKは、車輪WHLに設けられ、車輪WHLに制動トルクを与え、制動力を発生させる。車両は、走行中に、BRKによって減速される(通常ブレーキとして機能する)。また、車両の停止中には、その停止状態を維持する駐車ブレーキ(押圧力増大手段)として機能する。
BRKとして、所謂、ディスク型制動装置(ディスクブレーキ)の構成が例示されているが、この場合、摩擦部材MSBはブレーキパッドであり、回転部材KTBはブレーキディスクである。制動手段BRKは、ドラム型制動装置(ドラムブレーキ)であってもよい。ドラムブレーキの場合、摩擦部材MSBはブレーキシューであり、回転部材KTBはブレーキドラムである。
制動手段BRKは、ブレーキキャリパCRP、押圧部材PSN、電気モータMTR、位置取得手段MKA、減速機GSK、シャフト部材SFT、ねじ部材NJB、押圧力取得手段FBA、駐車ブレーキ用ロック機構LOK、及び、駆動回路DRVにて構成される。
ブレーキキャリパ(単に、キャリパともいう)CRPは、2つの摩擦部材(ブレーキパッド)MSBを介して、回転部材(ブレーキディスク)KTBを挟み込むように構成される。キャリパCRPは、内部に空間(スペース)を有し、この空間に各種部材(駆動回路DRV等)が収納される。
キャリパCRPの内部にて、押圧部材(ブレーキピストン)PSNが、回転部材KTBに対して移動(前進、又は、後退)される。押圧部材PSNの移動によって、摩擦部材MSBが回転部材KTBに押し付けられて摩擦力が発生する。例えば、PSNは円筒形状をもち、中心軸Jpsを有する。従って、PSNは、軸Jpsの方向に移動される。
押圧部材PSNの移動は、電気モータMTRの動力によって行われる。具体的には、電気モータMTRの出力(モータ軸まわりの回転動力)が、減速機GSKを介して、シャフト部材SFTに伝達される。そして、シャフト部材SFTの回転動力(シャフト軸まわりのトルク)が、動力変換部材NJBによって、直線動力(押圧部材の軸方向の推力)に変換され、押圧部材PSNに伝達される。その結果、押圧部材PSNが、回転部材KTBに対して移動(前進又は後退)される。ここで、PSNの中心軸Jpsと、SFTの回転軸とは一致する。
押圧部材PSNの移動によって、摩擦部材MSBが、回転部材KTBを押す力(押圧力)が調整される。回転部材KTBは車輪WHLに固定されているので、摩擦部材MSBと回転部材KTBとの間に摩擦力が発生し、車輪WHLの制動力が調整される。
電気モータMTRは、押圧部材PSNを駆動(移動)するための動力源である。例えば、電気モータMTRとして、ブラシ付モータ、又は、ブレシレスモータが採用され得る。電気モータMTRの回転方向において、正転方向が、摩擦部材MSBが回転部材KTBに近づいていく方向(押圧力が増加し、制動トルクが増加する方向)に相当し、逆転方向が、摩擦部材MSBが回転部材KTBから離れていく方向(押圧力が減少し、制動トルクが減少する方向)に相当する。
位置取得手段(例えば、回転角センサ)MKAは、電気モータMTRのロータ(回転子)の位置(例えば、回転角)Mkaを取得(検出)する。例えば、MKAは、電気モータMTRの内部であって、MTRの回転軸Jmt上に設けられる。検出された位置(回転角)Mkaは、駆動回路DRVに入力される。
入力部材INP、減速機GSK、シャフト部材SFT、及び、ねじ部材NJBは、電気モータMTRの動力を押圧部材PSNに伝達するための動力伝達機構を構成している。入力部材INPは、オルダム継手OLDを介して、電気モータMTRの出力軸MOTと同軸的に連結されている。GSKは、INPの回転を減速してSFTに伝達する。減速機GSKの介在によって、SFTの回転トルクは、電気モータMTRの回転トルクにGSKの減速比(>1)を乗じた値に増大される。
図2に示すように、減速機GSKとして、2段の減速機が採用され得る。図2に示す例では、第1段の減速が、「INPに固定された小径歯車SK1と、中間軸CHUに固定された大径歯車DK1と、の組」によって行われ、第2段の減速が、「CHUに固定された小径歯車SK2と、SFTに固定された大径歯車DK2と、の組」によって行われている。
再び、図1を参照して、シャフト部材SFTは、回転軸部材であって、減速機GSKから伝達された回転動力をねじ部材NJBに伝達する。ねじ部材NJBは、シャフト部材SFTの回転動力を、直線動力に変換する動力変換機構(回転・直動変換部材)である。例えば、NJBとして、滑りねじ(台形ねじ等)、又は、転がりねじ(ボールねじ等)が採用され得る。
押圧力取得手段(例えば、押圧力センサ)FBAは、押圧部材PSNが摩擦部材MSBを押す力(押圧力)Fbaを取得(検出)する。検出された実際の押圧力Fbaは、駆動回路DRVに入力される。例えば、押圧力取得手段FBAは、シャフト部材SFTとキャリパCRPとの間に設けられる。即ち、シャフト部材SFTの回転軸上に設けられ、キャリパCRPに固定される。
なお、図1、及び、図2に示す例では、動力伝達機構として、複数の動力伝達部材の機械的な連結のみを利用して電気モータMTRの動力を押圧部材PSNに伝達する構成が採用されているが、複数の動力伝達部材の機械的な連結、及び、液圧回路(マスタシリンダを含む)を利用して電気モータMTRの動力を押圧部材PSNに伝達する構成が採用されてもよい。具体的には、例えば、ねじ部材NJBと、押圧部材PSNとの間に、マスタシリンダを含む液圧回路が介装され、ねじ部材NJBがマスタシリンダを加圧する構成が採用され得る。
駐車ブレーキ機構(ロック機構ともいう)LOKは、車両の停止状態を維持するブレーキ機能(所謂、駐車ブレーキ)を発揮させるため、電気モータMTRを、逆転方向に回転しないようにロックする機構である。この結果、摩擦部材MSBによる回転部材KTBの押圧状態が維持される。
図2、及び図3に示すように、ロック機構LOKは、電気モータMTRと減速機GSKとの間に(即ち、電気モータMTRと同軸に)設けられ得る。図2及び図3に示す例では、ロック機構LOKは、ラチェット歯車(つめ歯車ともいう)RCH、つめ部材TSU、及び、ソレノイドアクチュエータ(単に、ソレノイドともいう)SOLにて構成される。
ラチェット歯車RCHは、入力部材INPに、INPと同軸で固定されている。RCHは、一般的な歯車(例えば、平歯車)とは異なり、歯が方向性をもつ。ソレノイドSOLは、キャリパCRPに固定されている。ソレノイドSOLの非通電状態では、弾性部材(復帰スプリング)SPRの付勢力によって、つめ部材TSUは、ラチェット歯車RCHと係合不能な位置(係合不能位置)に維持される(図3(a)を参照)。
一方、SOLの通電状態では、ソレノイドSOLの一部であるプッシュバーPBRがつめ部材TSUをRCHに向けて押圧する電磁力が発生し、TSUは、SPRの付勢力に対抗しながら、RCHと係合可能な位置(係合可能位置)に移動し、係合可能位置に維持される(図3(b)を参照)。押圧部材PSNの押圧力Fba(>0)が発生し且つTSUが係合可能位置に維持された状態にて、TSUの先端部TmeがRCHの歯と係合すると、RCHの逆転方向Rvsの回転運動が不能となる。これにより、押圧部材PSNの押圧力Fbaの減少方向への移動が不能となる。この結果、制動手段BRK(電気モータMTR)への通電が停止されても、押圧力Fbaが保持され、駐車ブレーキ機能が発揮される。
駆動回路(電気回路)DRVは、電気モータMTR、及び、ソレノイドアクチュエータ(単に、ソレノイドともいう)SOLを駆動する電気回路(プリント基板)である。DRVは、キャリパCRPの内部に配置(固定)される。
(通常ブレーキ機能)
通常ブレーキとは、運転者の制動操作部材BPの操作に応じた制動力を発生するブレーキ機能である。通常ブレーキ機能は、選択ブロックSLTにて目標押圧力Fbtが選択された場合において、Fbt(前記選択後押圧力に相当)に基づいて、駆動回路DRVによって電気モータMTRが駆動されることによって発揮される。
具体的には、DRVは、制動操作量Bpaに基づいて決定された目標押圧力Fbt、及び、予め設定された図4に示す演算特性(演算マップ)CHs1、CHs2に基づいて、目標通電量Imtを演算する。目標通電量Imtは、目標押圧力Fbtを達成するための、電気モータMTRへの通電量の目標値である。図4に示すように、Imtの演算マップは、制動手段BRKにおける「通電量と押圧力との間の関係におけるヒステリシス」を考慮して、増圧側の特性CHs1と、減圧側の特性CHs2と、で構成されている。このヒステリシスについては後述する。
なお、通電量とは、電気モータMTRの出力トルクを制御するための状態量(変数)である。電気モータMTRは電流に概ね比例するトルクを出力するため、通電量の目標値として電気モータMTRの電流目標値が用いられ得る。また、電気モータMTRへの供給電圧を増加すれば、結果として電流が増加されるため、目標通電量として供給電圧値が用いられ得る。さらに、パルス幅変調におけるデューティ比によって供給電圧値が調整され得るため、このデューティ比が通電量として用いられ得る。また、MTRの出力トルクを正確に制御するために、トルクセンサ又は電流センサ等の手段によって得られた情報に基づいて、通電量が補正又はフィードバック制御され得る。
図4に示す演算特性に基づいて算出された目標通電量Imtは、「演算ブロックFBT(図1を参照)により算出される目標押圧力(目標値)Fbt、及び、押圧力センサFBAにより検出される押圧力(実際値)Fbaに基づいて算出されるフィードバック量」に基づいて補正され得る。
目標通電量Imtの符号(値の正負)に基づいて電気モータMTRの回転方向が決定され、目標通電量Imtの大きさに基づいて電気モータMTRの出力(回転動力)が制御される。具体的には、目標通電量Imtの符号が正符号である場合(Imt>0)には、電気モータMTRが正転方向Fwd(押圧力の増加方向、図3を参照)に駆動され、Imtの符号が負符号である場合(Imt<0)には、電気モータMTRが逆転方向Rvs(押圧力の減少方向、図3を参照)に駆動される。また、目標通電量Imtの絶対値が大きいほど電気モータMTRの出力トルクが大きくなるように制御され、Imtの絶対値が小さいほど出力トルクが小さくなるように制御される。これにより、押圧力Fba(従って、制動力)が、運転者の制動操作部材BPの操作に応じて調整される。
(駐車ブレーキ機能)
駐車ブレーキ機能は、選択ブロックSLTにて指示信号(制御フラグ)FLpkが選択された場合において、FLpkに基づいて、駆動回路DRVによって電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLが制御されることによって発揮される。駐車ブレーキには、駐車ブレーキを非作動状態から作動状態に切り替える「開始作動」、及び、駐車ブレーキを作動状態から非作動状態に切り替える「解除作動」の2つの作動が存在する。開始、及び、解除は、指示信号FLpkの変化(0→1、又は、1→0)に基づいて決定される。
開始作動では、開始作動用の目標通電量Imt、及び、ソレノイドSOLへの通電を指示するソレノイド指示信号FLsが出力される。ここで、開始作動用の目標通電量Imtは、予め設定された特性に従って決定される。信号FLsは、制御フラグであって、「FLs=0」がソレノイドSOLへの非通電、「FLs=1」がソレノイドSOLへの通電を指示する。
具体的には、開始作動では、DRVは、開始作動用の目標通電量Imtを、坂路上で車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値(>0)に設定する。この開始作動用の目標通電量Imt(>0)に基づいて電気モータMTRが正転駆動される。これにより、押圧力Fbaが、坂路上で車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値(前記選択後押圧力に相当)まで増大する。
その後、信号FLsが、「0」から「1」へ切り替えられる。これにより、つめ部材TSUが「係合不能位置」(図3(a)を参照)から「係合可能位置」(図3(b))に移動する。このように、押圧力Fba(>0)が発生し且つTSUが係合可能位置に維持された状態にて、目標通電量Imtを減少する「通電量減少制御」を実行することによって、RCHが逆転方向Rvs(図3を参照)に回転させられる。これにより、TSUの先端部TmeがRCHの歯と係合する。この係合によって、RCHの逆転方向Rvsの回転運動が不能となり、電気モータMTRへの通電が停止されても押圧力Fbaが現在値に保持される状態となる。その後、電気モータMTRへの通電が停止される。即ち、駐車ブレーキ機能が開始・維持される。
解除作動では、DRVは、解除作動用の目標通電量Imtを、ラチェット歯車RCHを正転駆動するために必要な値(>0)に設定する。そして、TSUの先端部TmeとRCHの歯とが係合した状態にて、この解除作動用の目標通電量Imtに基づいて電気モータMTRが正転駆動される。RCHが正転方向Fwdに回転すると、TSUの先端部TmeとRCHの歯とが係合が解除される。この結果、弾性部材SPRの付勢力によって、TSUが係合可能位置(図3(b)を参照)から係合不能位置(図3(a)を参照)に戻る。これにより、維持されてきた駐車ブレーキ機能が解除される。
(自動加圧制御機能)
自動加圧制御機能は、上述した自動加圧制御を達成するために制動力を発生するブレーキ機能である。自動加圧制御機能は、選択ブロックSLTにて目標押圧力Fatが選択された場合において、Fat(前記選択後押圧力に相当)に基づいて、駆動回路DRVによって電気モータMTRが駆動されることによって発揮される。
具体的には、DRVは、目標押圧力Fatに基づいて、周知の手法の一つを利用して、自動加圧制御用の目標通電量Imtを演算する。自動加圧制御用の目標通電量Imtは、目標押圧力Fatを達成するための、電気モータMTRへの通電量の目標値である。この自動加圧制御用の目標通電量Imtに基づいて電気モータMTRの出力(回転動力)が制御される。これにより、押圧力Fba(従って、制動力)が、自動加圧制御が達成されるように調整される。
(ヒステリシス特性)
「電気モータMTRに対する通電量(実際値)Ima」と、「押圧力(実際値)Fba」との間には、制動手段BRK内の「動力伝達機構」(入力部材INP、減速機GSK、シャフト部材SFT、及び、ねじ部材NJB)の内部での摺動部分の摩擦等に起因して、図5に示すようなヒステリシス特性が不可避的に発生する。一例として、図5に太い実線で示すヒステリシス特性は、増圧側の特性CHS1と、減圧側の特性CHS2と、で構成される。
ここで、図5に示す特性CHIは、通電量Imaと押圧力Fbaとの間にヒステリシスがないと仮定したときの、電気モータMTR、及び「動力伝達機構」のそれぞれの諸元のみに基づいて一義的に得られる特性(以下、「基準特性」と呼ぶ)である。本実施形態では、基準特性CHIは、下記(1)式にて示すことができる。
Fba=(K・G/L)・Ima …(1)
上記(1)式にて、「K」は、電気モータMTRのトルク定数(Nm/A)であり、「G」は、減速機GSKの減速比(無次元)であり、「L」は、ねじ部材NJBのリード(m/rad)である。
一般に、「動力伝達機構」内の摺動部分の摩擦係数は、経年変化及び温度変化等によって不可避的に変動する。この摩擦係数の変動等によって、ヒステリシス特性も、基準特性CHIを中心に変動する。具体的には、図5に示すグラフにおいて、前記摩擦係数が大きくなるにつれて、増圧側の特性がCHIから右に移動し且つ減圧側の特性がCHIから左に移動していく。例えば、上述した図5に太い実線で示すヒステリシス特性が得らえる状況において、経年変化及び温度変化等によって前記摩擦係数が増大すると、ヒステリシス特性は、図5に破線で示すように、増圧側の特性がCHS1からCHW1に移動し、減圧側の特性がCHS2からCHW2に移動する。
(駐車ブレーキの開始作動における通電量減少制御)
上述のように、駐車ブレーキの開始作動における「通電量減少制御」は、押圧力Fbaが「車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値」に調整・保持されている状態にて開始される。以下、この「通電量減少制御」を行う際における通電量の減少勾配(従って、ラチェット歯車RCHにおける押圧力の減少方向への回転速度)をどのように調整するのが好ましいか、について検討する。
通電量の減少勾配(従って、RCHの回転速度)が大きいと、つめ部材TSUの先端部TmeとRCHの歯との間の相対運動速度が大きくなる。従って、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間を短くできる一方で、前記係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し易い。これに対し、通電量の減少勾配(従って、RCHの回転速度)が小さいと、両者間の相対運動速度が小さくなる。従って、前記係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難くなる一方で、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が長くなる。
「通電量減少制御」が開始される直前の状態、即ち、押圧力Fbaが「車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値」に保持されている状態では、上述した「通電量Imaと押圧力Fbaとの間のヒステリシス」の存在に起因して、押圧力Fbaを現在値に維持できる通電量Imaには、ヒステリシス特性に応じた範囲が存在する。従って、通電量Imaが「押圧力Fbaを現在値に維持できる通電量Imaの範囲内」で減少している間では、ラチェット歯車RCHは、回転を開始しない。
例えば、図5に示すように、ヒステリシス特性が、増圧側の特性CHS1と、減圧側の特性CHS2と、で構成される場合において、押圧力Fbaを値fba1に維持できる通電量Imaの範囲は、Has(ims〜imu)で表される。従って、「通電量減少制御」が開始される直前にて、押圧力Fbaが値fba1に維持され且つ通電量Imaがimuとなっている場合、通電量Imaがimuからimsに減少するまでの間は、RCHが回転を開始しないことが保証される。
従って、通電量Imaが「押圧力Fbaを現在値に維持できる通電量Imaの範囲内」で減少している間では、通電量Imaの減少勾配を非常に大きい値に設定しても、RCHの歯が大きな相対運動速度をもってTSUの先端部Tmeと係合開始する事態が発生しないことが保証される。従って、この間における通電量imaの減少勾配を非常に大きくすることによって、「通電量減少制御」に要する時間を短くすることができる。
その後において、通電量Imaが「押圧力Fbaを現在値に維持できる通電量Imaの範囲」を超えて減少していく段階では、RCHが回転を開始して、RCHの歯がTSUの先端部Tmeに近づいていく。従って、この段階では、通電量Imaの減少勾配を小さくすることによって、RCHの歯とTSUの先端部Tmeとの係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生する事態を防止することができる。
図6は、係る知見に基づいて「通電量減少制御」が実行される場合の一例を示す。この例では、時刻t1にて駐車ブレーキの開始作動が開始される。即ち、時刻t1以降、目標通電量Imt(従って、通電量Ima)が「0」から増大されることによって、電気モータMTRの回転角Mka(及び、押圧力Fba)も、「0」から増大している(即ち、ラチェット歯車RCHが正転方向Fwdに回転している)。
時刻t2にて、Imt(従って、Ima)が値im1(車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値)に達すると、回転角Mka(押圧力Fba)も、車両を停止状態に維持するために必要な制動力に応じた値mk1(fb1)に達する。時刻t2以降、Imt(Ima)が値im1に維持されることによって、Mka(Fba)もmk1(fb1)に維持されている。
時刻t3にて、信号FLsが「0」から「1」に変更される。これにより、時刻t3以前にて「係合不能位置」に維持されてきたつめ部材TSUが、時刻t3にて、「係合可能位置」に移動し、時刻t3以降、「係合可能位置」に維持されている。
時刻t4にて、「通電量減少制御」が開始される。時刻t4以降、Imt(ima)が値im2に達する時刻t5までは、Imt(Ima)が大きな減少勾配をもって減少され、時刻t5以降、Imt(Ima)が小さな減少勾配をもって減少している。
ここで、時刻t5にて、Mka(Fba)が減少を開始していない。即ち、値im2は、上述したヒステリシス特性に基づいて、ラチェット歯車RCHが逆転方向Rvs(図3を参照)に回転を開始しない範囲内の値に決定されている。従って、時刻t4以降のImt(Ima)の減少勾配を非常に大きい値としてもよい(時刻t4にて、Imt(Ima)がim1からim2にステップ的に減少してもよい)。
具体的には、例えば、図6の値fb1が図5の値fba1に相当する場合、値im2は、図5の値imsと同じ値、或いは、値imsより若干大きい値に決定され得る。なお、このヒステリシス特性として、試験等を通して予め取得されているヒステリシス特性(工場出荷時のヒステリシス特性)が使用されてもよいし、所定時点の到来毎に実際に取得された最新のヒステリシス特性が使用されてもよい。
また、値im2は、上述した基準特性CHI(図5を参照)に基づいて決定され得る。具体的には、値im2は、「基準特性CHIにおける、現在の押圧力Fbaに対応する値」に設定され得る。或いは、値im2は、「基準特性CHIを、想定され得る範囲内で最小のヒステリシス特性の範囲に相当する分だけ通電量imaの減少方向(図5において左方向)にずらして得られる特性」(即ち、ヒステリシス特性の範囲が想定され得る範囲内で最小となるヒステリシス特性における減圧側の特性)における、現在の押圧力Fbaに対応する値、に設定されてもよい。
このように、「基準特性CHI」に基づいて値im2が設定され得るのは、以下の理由に基づく。即ち、上述のように、動力伝達機構内の摺動部分の摩擦係数の変動等によって、ヒステリシス特性は、「基準特性CHI」を中心に変動する(図5において、左右方向に変動する)。従って、「基準特性CHIにおける、現在の押圧力Fbaに対応する通電量ima」は、「ヒステリシス特性を考慮した場合における現在の押圧力Fbaを維持できる範囲内の通電量の最小値」よりも必ず大きくなる。換言すれば、値Im2を、「基準特性CHIにおける現在の押圧力Fbaに対応する値」に設定すれば、RCHが逆転方向Rvsに回転を開始する事態の発生を確実に防止できる。
再び、図6を参照して、時刻t5以降の短時間後において、Mka(Fba)が減少を開始している(即ち、RCHが逆転方向Rvsに回転を開始している)。そして、時刻t6にて、RCHの歯がTSUの先端部Tmeと係合している。この結果、時刻t6以降、Mka(Fba)が一定に維持されている。時刻t5以降、Imt(Ima)の減少勾配が小さいので、時刻t6における両者の係合の瞬間における両者間の相対運動速度が小さい。従って、時刻t6において、両者の係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生する事態を防止することができる。
時刻t7にて、「Mka(Fba)が一定に維持される状態の継続時間が所定時間以上に達した」と判定されると、電気モータMTRへの通電が終了される。そして、時刻t7の後の時刻t8にて、信号FLsが「1」から「0」に戻される。これにより、時刻t3以降にて「係合可能位置」に維持されてきたつめ部材TSUが、時刻t8にて、「係合不能位置」に戻され、時刻t8以降、「係合不能位置」に維持される。
以上、図6に示す例では、「通電量減少制御」が実行される時刻t4〜t7において、時刻t4〜t5ではImt(Ima)の減少勾配が大きく、且つ、時刻t5〜t7ではImt(Ima)の減少勾配が小さくされる。この結果、RCHの歯とTSUの先端部Tmeとの係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難く、且つ、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が短くされ得る。
以上、図6に示す例では、値im2が、上述したヒステリシス特性に基づいて、Mka(Fba)が減少を開始しない範囲内の値(即ち、ラチェット歯車RCHが逆転方向Rvsに回転を開始しない範囲内の値)に決定されている。これに対し、図7に示すように、値im2が、Mka(Fba)が減少を開始したと判定された時点(時刻t5)での値とされてもよい。換言すれば、Mka(Fba)が減少を開始したと判定されたことに基づいて、Imt(Ima)の減少勾配を小さくしてもよい。これによっても、図6に示す例と同じ作用・効果が奏され得る。
以上、本実施形態では、「通電量減少制御」を行う際、「通電量が大きい第1勾配(>0)で減少する第1期間と、小さい第2勾配(>0)で減少する第2期間と、を含むように、通電量がフィードフォワード制御されている」といえる。
これに対し、「通電量減少制御」を行う際、ラチェット歯車RCHの逆転方向Rvsの回転速度が予め定められた値を超えないように(即ち、大きい値にならないように)、通電量がフィードバック制御にて減少されてもよい。RCHの回転速度は、例えば、回転角Mkaの時間微分値(dMka/dt)、或いは、押圧力Fbaの時間微分値(dFba/dt)に基づいて取得され得る。
これによれば、「通電量減少制御」の開始後の短期間では、前記ヒステリシス特性の存在に起因してRCHが運動を開始しないので、フィードバック制御における「押圧力Fbaの減少方向のフィードバック量」が増大することに起因して、通電量が急激に減少する。換言すれば、通電量の減少勾配が大きくなる。加えて、RCHが運動を開始した後は、RCHの回転速度が予め定められた値を超えないように(即ち、大きい値にならないように)、通電量がフィードバック制御される。この結果、通電量の減少勾配が小さくされる。
以上より、上記のように通電量をフィードバック制御すると、結果的には、上述した「大きい第1勾配で減少する第1期間と、小さい第2勾配で減少する第2期間と、を含むように通電量がフィードフォワード制御される」構成が採用された場合と同じように通電量が減少していく。即ち、RCHの歯とTSUの先端部Tmeとの係合の瞬間にて両者の係合部に比較的大きな衝撃荷重が発生し難く、且つ、「通電量減少制御の開始」から「両者の係合」までに要する時間が短くされ得る。
以上、説明した実施形態では、前記「被係合部」として、回転運動するラチェット歯車RCHが採用され、前記「係合部材」として、ソレノイドSOLにて駆動されるつめ部材TSUが採用されているが、前記「被係合部」として、並進運動する部材(例えば、ねじ部材NJB)が採用され、前記「係合部材」として、電気モータ、及び、圧電アクチュエータ等にて駆動される部材が採用されてもよい。
MTR…電気モータ、KTB…回転部材、MSB…摩擦部材、PSN…押圧部材、INP、GSK、SFT、NJB…動力伝達機構、LOK…駐車ブレーキ機構、RCH…ラチェット歯車、TSU…つめ部材、SOL…ソレノイド、CTL…制御手段、FBA…押圧状態量取得手段、MKA…位置検出手段、BP…制動操作部材

Claims (5)

  1. 動力を発生する電気モータと、
    車両の車輪と一体回転する回転部材に摩擦部材を押し付ける押圧部材と、
    前記電気モータが発生する動力を前記押圧部材に伝達して前記摩擦部材に対する前記押圧部材の押圧力を発生する動力伝達機構と、
    前記動力伝達機構に含まれる動力伝達部材と一体で運動する被係合部と、前記被係合部と係合可能な係合可能位置と前記被係合部と係合不能な係合不能位置とに選択的に移動する係合部材と、を備え、前記係合部材が前記被係合部と係合することによって前記動力伝達部材の前記押圧力の減少方向への運動が不能となるロック状態を実現する、ロック機構と、
    前記電気モータに対する通電量、及び、前記係合部材の位置を制御する制御手段と、
    を備えた車両の電動制動装置であって、
    前記制御手段は、
    前記押圧部材が前記摩擦部材を押圧している状態にて前記ロック状態を実現する際、前記係合部材を前記係合不能位置から前記係合可能位置に移動し、前記係合部材が前記係合可能位置に維持された状態で、前記電気モータに対する通電量を減少する通電量減少制御を行うことによって前記動力伝達部材を前記押圧力の減少方向へ運動させて前記係合部材を前記被係合部と係合させるように構成され、
    前記制御手段は、
    前記通電量減少制御を行う際、前記通電量が第1勾配で減少する第1期間と、前記第1期間の後に前記通電量が前記第1勾配より小さい第2勾配で減少する第2期間と、を含むように、前記通電量を減少するよう構成された、車両の電動制動装置。
  2. 請求項1に記載の車両の電動制動装置において、
    前記制御手段は、
    前記第1期間にて、前記通電量を、前記通電量と前記押圧力との間の関係におけるヒステリシス特性に基づいて決定された値まで減少するように構成された、車両の電動制動装置。
  3. 請求項1に記載の車両の電動制動装置において、
    前記制御手段は、
    前記電気モータ、又は、前記動力伝達機構に含まれる動力伝達部材の位置を検出する位置検出手段を備え、
    前記通電量減少制御の前記第1期間にて前記通電量の減少中において、前記検出された位置が変化したことに基づいて、前記第1期間を終了して前記第2期間を開始するように構成された、車両の電動制動装置。
  4. 請求項1に記載の車両の電動制動装置において、
    前記制御手段は、
    前記押圧力を検出する押圧力検出手段を備え、
    前記通電量減少制御の前記第1期間にて前記通電量の減少中において、前記検出された押圧力が変化したことに基づいて、前記第1期間を終了して前記第2期間を開始するように構成された、車両の電動制動装置。
  5. 動力を発生する電気モータと、
    車両の車輪と一体回転する回転部材に摩擦部材を押し付ける押圧部材と、
    前記電気モータが発生する動力を前記押圧部材に伝達して前記摩擦部材に対する前記押圧部材の押圧力を発生する動力伝達機構と、
    前記動力伝達機構に含まれる動力伝達部材と一体で運動する被係合部と、前記被係合部と係合可能な係合可能位置と前記被係合部と係合不能な係合不能位置とに選択的に移動する係合部材と、を備え、前記係合部材が前記被係合部と係合することによって前記動力伝達部材の前記押圧力の減少方向への運動が不能となるロック状態を実現する、ロック機構と、
    前記電気モータに対する通電量、及び、前記係合部材の位置を制御する制御手段と、
    を備えた車両の電動制動装置であって、
    前記制御手段は、
    前記押圧部材が前記摩擦部材を押圧している状態にて前記ロック状態を実現する際、前記係合部材を前記係合不能位置から前記係合可能位置に移動し、前記係合部材が前記係合可能位置に維持された状態で、前記電気モータに対する通電量を減少する通電量減少制御を行うことによって前記動力伝達部材を前記押圧力の減少方向へ運動させて前記係合部材を前記被係合部と係合させるように構成され、
    前記制御手段は、
    前記動力伝達部材の運動速度を検出する運動速度検出手段を備え、
    前記通電量減少制御を行う際、前記検出された動力伝達部材の前記押圧力の減少方向の運動速度が予め定められた値を超えないように、前記通電量を減少するよう構成された、車両の電動制動装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6443354B2 (ja) * 2016-01-22 2018-12-26 株式会社アドヴィックス 車両の電動制動装置
JP6508178B2 (ja) * 2016-12-02 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 車両用ブレーキシステム
KR101935030B1 (ko) 2017-05-23 2019-01-03 인제대학교 산학협력단 전기기계식 브레이크용 잠금장치
JP6743780B2 (ja) * 2017-07-31 2020-08-19 株式会社アドヴィックス 制動制御装置
JP7224222B2 (ja) * 2019-03-28 2023-02-17 Ntn株式会社 電動式アクチュエータおよび電動ブレーキ装置
JP7245729B2 (ja) * 2019-06-21 2023-03-24 Ntn株式会社 電動ブレーキ装置
US11414061B2 (en) * 2019-11-11 2022-08-16 Hyundai Motor Company Variable type flex brake system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10233673A1 (de) * 2001-07-31 2003-03-20 Tokico Ltd Elektrische Bremsvorrichtung
JP4254332B2 (ja) * 2003-04-28 2009-04-15 株式会社日立製作所 電動ディスクブレーキ装置
JP4512868B2 (ja) * 2004-03-31 2010-07-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ブレーキ装置
JP4618534B2 (ja) * 2004-03-31 2011-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ブレーキ装置
US7540571B2 (en) * 2004-05-19 2009-06-02 Hitachi, Ltd. Motor-driven disk brake system
JP4569762B2 (ja) * 2004-08-31 2010-10-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ディスクブレーキ装置
JP5000893B2 (ja) * 2005-01-27 2012-08-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ブレーキ制御装置及び電動ブレーキ制御方法
JP4912670B2 (ja) * 2005-11-16 2012-04-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ブレーキシステム
JP5057164B2 (ja) * 2008-08-29 2012-10-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動ディスクブレーキ
JP5898035B2 (ja) * 2012-09-28 2016-04-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 ディスクブレーキ装置

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