JP6428865B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動ブレーキ装置に関する。

一般的に、電動ブレーキ装置を搭載した車両におけるブレーキ使用時は、電動モータの駆動により発生した駆動力を遊星ギヤを介してブレーキパッドに伝達させてブレーキ力を得るが、このときに発生するギヤ音が、運転者にとって不快に感じられる場合が想定される。

特開２０００‐２８３１９３号公報 特開平０９‐３１５２７４号公報 特開２００２‐０６７９０６号公報

従来のコントローラによるモータ制御において、上述のギヤ音を低減する方法として、コントローラがモータに指示するモータ駆動力の変化の大きさに制限を設ける、すなわち、「今回演算するモータ駆動力」と「前回演算したモータ駆動力」との差分の大きさに上限値を設ける方法が挙げられる。ここでの上限値とは、ギヤ音が運転者にとって不快に感じられることのない範囲での最大値を意味する。なお、以下では上限値をａとする。

図３は、従来のコントローラを用いた場合の、モータ駆動力の時間変化を説明するグラフであり、縦軸はモータ駆動力、横軸は時間を表しており、縦軸と平行に付された複数の破線は、隣接する破線間の幅がコントローラの１演算周期の時間間隔を示すように付されたものである。また、当該グラフ中の一点鎖線は、運転者が要求するモータ駆動力を、実線は、従来のコントローラにより、上限値ａの範囲内で指示した、実際のモータ駆動力を、それぞれ表している。そして、当該グラフ中の複数の矢印は、その縦軸方向の幅が上限値ａを表している。

図３のグラフには、実線が一点鎖線に追従できていない状態が示されている。このように、従来のコントローラによるモータ制御において、上述の方法でギヤ音を低減しようとすると、運転者が要求するモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力が追従できないことがわかる。さらに、図３のグラフにおいて、運転者の要求するモータ駆動力を満たすために、上限値ａを設けずに実際のモータ駆動力を追従させると、１演算周期におけるモータ駆動力が上限値ａを超えるためギヤ音が発生する。

そこで、上記特許文献１では、電動キャリパ駆動装置をブレーキトルクにより発生する振動モード（ギヤ音）と逆位相で作動することで、振動を低減する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では大きな製造コストがかかってしまう。さらに、複数のギヤによる複数の振動モードが発生する場合には、より大きな製造コストがかかってしまう。

よって、本発明では、低コストでギヤ音を低減しつつ運転者が要求するモータ駆動力を得ることができる、電動ブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る電動ブレーキ装置は、
車両に搭載され、
ブレーキペダルストローク量に基づいて演算される駆動力をギヤを介して制動部材に伝達し、前記制動部材を被制動部材に押圧するモータと、
前記ブレーキペダルストローク量を検知するブレーキペダルストローク量検知部と、
前記ブレーキペダルストローク量の単位時間当たりの変化量であるブレーキペダルストローク量変化率を検知するブレーキペダルストローク量変化率検知部と、
前記ブレーキペダルストローク量に基づいて前記駆動力の大きさを第２時間間隔の周期で演算して今回演算した前記駆動力と前回演算した前記駆動力との差の絶対値が所定の上限値の範囲内となるように設定する駆動力演算部と
を備え、
前記駆動力演算部は、前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、演算周期を前記第２時間間隔より短い第１時間間隔にして今回演算した前記駆動力と前回演算した前記駆動力との差の絶対値が前記所定の上限値の範囲内となるように設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る電動ブレーキ装置は、
上記第１の発明に係る電動ブレーキ装置において、
前記ギヤの周辺温度を検知する温度検知部をさらに備え、
前記駆動力演算部は、
前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、前記周辺温度に応じて前記演算周期を変更する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る電動ブレーキ装置は、
上記第２の発明に係る電動ブレーキ装置において、
前記駆動力演算部は、
前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、前記周辺温度が低くなるほど前記演算周期が短くなるよう設定する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る電動ブレーキ装置は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る電動ブレーキ装置において、
前記駆動力演算部は、
前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値以下の場合は、前記演算周期を保持する
ことを特徴とする。

上記第１の発明に係る電動ブレーキ装置によれば、モータを滑らかに駆動でき、低コストでギヤ音を低減しつつ運転者が要求するモータ駆動力を得ることができる。

上記第２，３の発明に係る電動ブレーキ装置によれば、さらに、ギヤ温度が低い場合には、ギヤ音をより低減しつつ、運転者が要求するモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力を追従させることができる。

上記第４の発明に係る電動ブレーキ装置によれば、さらに、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が小さい場合は演算周期を長く設定できるので、モータの駆動力を演算するＥＣＵの負荷を低減でき、ＥＣＵの発熱防止及び省電力化が可能となる。

本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を示す概略図である。 本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を用いた場合の、モータ駆動力の時間変化を説明するグラフである。 従来のコントローラを用いた場合の、モータ駆動力の時間変化を説明するグラフである。

以下、本発明に係る電動ブレーキ装置を実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を示す概略図である。本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置は、車両に搭載されており、まず、モータ１４、ギヤ音低減装置２１、ブレーキペダルストローク量検知部２４及びブレーキペダルストローク量変化率検知部２５を備えている。また、ギヤ音低減装置２１は、駆動力演算部２２及び演算周期設定部２３から構成されている。

図１中のディスクロータ１２（被制動部材）は、車輪（図示略）と共に回転するものである。また、ブレーキパッド１１（制動部材）は、キャリパ１３に組み込まれ、ディスクロータ１２の摩擦摺動面の内側と外側に各々相対して配設されるものである。さらに、電動ピストン１６は、ブレーキパッド１１に当接し、軸方向に移動可能であり、内部にギヤ（図示略）を有するものである。そして、ギヤ１５は、モータ１４の駆動力を電動ピストン１６に伝達するように配設されている。

上述のようなブレーキ機構では、ギヤ１５を介してモータ１４の駆動力が電動ピストン１６に伝達されると、電動ピストン１６がブレーキパッド１１をディスクロータ１２に押圧する。そして、ブレーキパッド１１とディスクロータ１２の摩擦摺動面との摩擦により、ディスクロータ１２を制動する。

ここでは、上述のように複数のギヤが存在するブレーキ機構に、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を設けるものとする。

上記モータ１４は、後述するブレーキペダルストローク量に基づいて演算される駆動力（モータ駆動力）を、ギヤ１５を介してブレーキパッド１１に伝達し、ブレーキパッド１１をディスクロータ１２に押圧するものである。

上記ブレーキペダルストローク量検知部２４は、ブレーキペダルストローク量を検知するものである。

上記ブレーキペダルストローク量変化率検知部２５は、ブレーキペダルストローク量の単位時間当たりの変化量であるブレーキペダルストローク量変化率を検知するものである。

上記駆動力演算部２２は、ブレーキペダルストローク量に基づいてモータ駆動力の大きさを周期的に演算し、モータ１４に指示するものである。より詳しくは、今回演算するモータ駆動力と、前回演算したモータ駆動力との差分の絶対値に、所定の上限値ａを設け、上限値ａの範囲内で、ブレーキペダルストローク量に基づいて演算したモータ駆動力に対して実際のモータ駆動力が追従するように、モータ１４にモータ駆動力を指示するものである。なお、この上限値ａは、既に説明した従来技術の上限値ａと同値とする。

上記演算周期設定部２３は、駆動力演算部２２におけるモータ駆動力の大きさを演算する演算周期を設定するものである。より詳しくは、駆動力演算部２２にて今回演算するモータ駆動力と前回演算したモータ駆動力との差の絶対値が、上限値ａの範囲内となるように、ブレーキペダルストローク量変化率に応じて演算周期を設定する。

上述の「ブレーキペダルストローク量変化率に応じて演算周期を設定」とは、一例として、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が、所定値より大きい場合には、駆動力演算部２２の演算周期を短く設定し、所定値以下の場合には、駆動力演算部２２の演算周期を通常通りに設定するということである。

「駆動力演算部２２の演算周期を短く設定」するとは、上限値ａの範囲内で、ブレーキペダルストローク量に基づくモータ駆動力に対して実際のモータ駆動力を追従させることが可能な時間間隔（第１時間間隔）に、駆動力演算部２２の演算周期を設定するということであり、「駆動力演算部２２の演算周期を通常通りに設定」するとは、従来技術と同様の時間間隔（第２時間間隔）に、駆動力演算部２２の演算周期（所定の演算周期）を設定するということである。そして、第２時間間隔は第１時間間隔よりも長くなる。

図２は、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を用いた場合の、モータ駆動力の時間変化を説明するグラフである。縦軸はモータ駆動力、横軸は時間を表しており、縦軸と平行に付された複数の破線は、隣接する破線間の幅が駆動力演算部２２の１演算周期の時間間隔を示すように付されたものである。また、当該グラフ中の一点鎖線は、ブレーキペダルストローク量に基づくモータ駆動力を、実線は、駆動力演算部２２により、上限値ａの範囲内で指示した、実際のモータ駆動力を、それぞれ表している。そして、当該グラフ中の複数の矢印は、その縦軸方向の幅が上限値ａを表している。

図２のグラフには、実線が一点鎖線に追従している状態が示されている。つまり、ブレーキペダルストローク量に基づくモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力が追従している。換言すれば、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置によるモータ制御では、上限値ａを設けることでギヤ音を低減しつつ、運転者が要求するモータ駆動力を得ることができる。

すなわち、図２のグラフに示すように、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置では、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値より大きいときには、駆動力演算部２２の演算周期を短く設定し、短い時間間隔でモータ駆動力の指示（例えばモータ駆動力を上限値ａ分増加又は減少させる）を行うことで、上限値ａを設けているにもかかわらず、要求されたモータ駆動力を出力可能となる。

ギヤ音の大きさは、図２のグラフにおける実線の傾きではなく、上記差分の絶対値で決定する。つまり、上記差分の絶対値に上限値ａを設けていれば、図２のグラフにおける実線の傾きが大きくなっても、モータが滑らかに駆動するのでギヤ音は低減されることになる。

そして、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値以下のときには、演算周期を通常通りに設定することにより、装置に余分な負荷をかけることがなくなる。よって、発熱防止、省電力、及び製造コストの抑制となる。

ただし、上記所定値は、駆動力演算部２２の演算周期が通常通りであっても、ブレーキペダルストローク量に基づくモータ駆動力に対して実際のモータ駆動力が追従可能となる値に、設定するものとする。

ところで、上述のように、演算周期設定部２３において、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値より大きいときに、駆動力演算部２２の演算周期を短く設定するということは、換言すれば、ブレーキを急激に踏み込んだり、あるいは急激に離したりしたときに、駆動力演算部２２の演算周期を短く設定するということである。

しかし実際には、運転者がブレーキを踏み込むときよりもブレーキを離すとき、すなわち、ブレーキペダルストローク量変化率が負のときの方が、車速が低い場合が多く、この場合は周囲の音が小さくなり、ギヤ音が運転者にとって聞こえやすくなるため、上記上限値を低く設定するのが望ましい。

したがって、演算周期設定部２３は、ブレーキペダルストローク量が増加する際のブレーキペダルストローク量変化率を正とすると、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値より大きい場合に、ブレーキペダルストローク量変化率が負のときの、上記上限値を、第１上限値とし、ブレーキペダルストローク量変化率が正のときの、上記上限値を、第２上限値とし、第１上限値は第２上限値よりも小さい値に設定するものとしてもよい。これに伴い、第１上限値が設定されたときの演算周期は、第２上限値が設定されたときの演算周期よりも短くなる。

このようにして、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置では、運転者がブレーキを離したときには、ギヤ音をより低減しつつ、運転者が要求するモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力を追従させることが可能となる。

また、一般的に、車速が高い場合は、周囲の音が大きくなりギヤ音が運転者にとって聞こえにくくなることから、装置の負荷を低減するため、上記上限値を高く設定するのが望ましい。

したがって、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置は、図１に示すように、車速を検知する車速検知部２６をさらに備えるものとし、演算周期設定部２３は、車速に応じて上記上限値を変動させることができるものとしてもよい。

上述の「車速に応じて上記上限値を変動させる」については、例えば、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値より大きい場合に、車速が所定速度以上であるときの、上記上限値を、第３上限値とし、車速が所定速度未満であるときの、上記上限値を、第４上限値とすると、第３上限値は第４上限値よりも大きいものとするようにしてもよい。このとき、第３上限値が設定されたときの演算周期は、第４上限値が設定されたときの演算周期よりも長くなる。

このようにして、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置では、車速が高い場合には、ギヤ音を低減しつつ、装置に余分な負荷をよりかけることがなく、運転者が要求するモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力を追従させることが可能となる。

一方、ギヤ１５及び電動ピストン１６内部のギヤ（図示略）は金属で構成されていることから、低温時には、熱収縮によりギヤとギヤの隙間が大きくなり、ギヤ音が増大しやすくなるため、上記上限値を低く設定するのが望ましい。

したがって、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置は、まず、ギヤの温度を検出する温度検知部２０をさらに備えるようにしてもよい。なお、図１中では、温度検知部２０は電動ピストン内部のギヤ（図示略）の温度を検出しているように表されているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、ギヤ１５の温度を検出するものとしてもよい。あるいは、ギヤの周辺温度や外気の温度（外気温）を代用してもよく、外気温を代用する場合には、従来の外気温検出用の温度検知部の検出結果を併用することができる。

そして、演算周期設定部２３では、上記各温度に応じて上記上限値を変動させることができるものとしてもよい。

上述の「上記各温度に応じて上記上限値を変動させる」については、例えば、ブレーキペダルストローク量変化率の絶対値が上記所定値より大きい場合に、ギヤの周辺温度が所定温度以下であるときの上記上限値を第５上限値とし、ギヤの周辺温度が所定温度よりも大きいときの上記上限値を第６上限値とすると、第５上限値は第６上限値よりも小さいものとしてもよい。これに伴い、第５上限値が設定されたときの演算周期は、第６上限値が設定されたときの演算周期よりも短くなる。

このようにして、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置では、ギヤ温度が低い場合には、ギヤ音をより低減しつつ、運転者が要求するモータ駆動力に対して、実際のモータ駆動力を追従させることが可能となる。

なお、上述では、電動ピストンを有するブレーキ機構に対して本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置を設置するものとしたが、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置の設置対象はこれに限定されるものではない。ただし、本発明の実施例１に係る電動ブレーキ装置は、電動ピストンを有するブレーキ機構に備わるような複数のギヤによるギヤ音であっても、低コストで低減することが可能である。

本発明は、電動ブレーキ装置として好適である。

１１ ブレーキパッド（制動部材）
１２ ディスクロータ（被制動部材）
１３ キャリパ
１４ モータ
１５ ギヤ
１６ 電動ピストン
２０ 温度検知部
２１ ギヤ音低減装置
２２ 駆動力演算部
２３ 演算周期設定部
２４ ブレーキペダルストローク量検知部
２５ ブレーキペダルストローク量変化率検知部
２６ 車速検知部

Claims (4)

1. 車両に搭載され、
   ブレーキペダルストローク量に基づいて演算される駆動力をギヤを介して制動部材に伝達し、前記制動部材を被制動部材に押圧するモータと、
   前記ブレーキペダルストローク量を検知するブレーキペダルストローク量検知部と、
   前記ブレーキペダルストローク量の単位時間当たりの変化量であるブレーキペダルストローク量変化率を検知するブレーキペダルストローク量変化率検知部と、
   前記ブレーキペダルストローク量に基づいて前記駆動力の大きさを第２時間間隔の周期で演算して今回演算した前記駆動力と前回演算した前記駆動力との差の絶対値が所定の上限値の範囲内となるように設定する駆動力演算部と
   を備え、
   前記駆動力演算部は、前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、演算周期を前記第２時間間隔より短い第１時間間隔にして今回演算した前記駆動力と前回演算した前記駆動力との差の絶対値が前記所定の上限値の範囲内となるように設定する
   ことを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 前記ギヤの周辺温度を検知する温度検知部をさらに備え、
   前記駆動力演算部は、
   前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、前記周辺温度に応じて前記演算周期を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
3. 前記駆動力演算部は、
   前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値より大きい場合に、前記周辺温度が低くなるほど前記演算周期が短くなるよう設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動ブレーキ装置。
4. 前記駆動力演算部は、
   前記ブレーキペダルストローク量変化率が所定値以下の場合は、前記演算周期を保持する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置。

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