JP6506236B2 - 電動ブレーキ制御装置 - Google Patents
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Description
これらの部材が高温の状態において、電動ブレーキ装置を作動させて長時間停車した場合、高温であった部材が冷却されて熱収縮し、電動ブレーキ装置のクランプ力が減少することがある。これを防ぐため、特許文献1では、ブレーキロータの温度を推定し、算出された温度に基づいて目標クランプ力を設定する電動ブレーキ制御装置が開示されている。また、特許文献2では、ブレーキパッドの温度を一定時間毎に推定し、推定された温度に応じてクランプ力を制御する電動ブレーキ制御装置が開示されている。
前記クランプ力が増加すると、前記第1部材と前記第2部材の間に発生する摩擦力が増加し、前記第1部材が回転しにくくなる。前記クランプ力が増加した状態で、前記モータに電流を供給し、前記第1回転部材を回転させて前記第2部材を前記パッドから離れる方向に移動させるとき、前記第1部材を回転させるために必要な電力が前記電力源に蓄積されていない場合は、前記第1部材を回転させることができなくなる可能性がある。このような事態になることを未然に防止するために、前記クランプ力の増加を抑制するのである。
図1に示すように、電動ブレーキシステム2は、図示しないブレーキペダル、ストロークセンサ10、ブレーキスイッチ12、パーキングブレーキスイッチ14、車輪速センサ16、Gセンサ18、バッテリ20、電動ブレーキ制御装置22、キャパシタ32、および電動ブレーキ装置24を備える。車輪速センサ16および電動ブレーキ装置24は、車両の各車輪に設けられる。車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪には、電動ブレーキ装置24FR、24FL、24RR、24RLがそれぞれ設けられている。電動ブレーキ装置24FR、24FL、24RR、24RLの各々は、同様の構成であるため、ここでは電動ブレーキ装置24FRについて説明する。
バッテリ20は、電動ブレーキシステム2の電力源であり、電動ブレーキ制御装置22および電動ブレーキ装置24に接続されている。バッテリ20の電圧は、電動ブレーキ制御装置22によって検知される。キャパシタ32は、電動ブレーキ装置24FRの補助電力源であり、電動ブレーキ制御装置22および電動ブレーキ装置24に接続されている。キャパシタ32の電圧は電動ブレーキ制御装置22によって検出される。
電動ブレーキ制御装置22には、ストロークセンサ10、ブレーキスイッチ12、パーキングブレーキスイッチ14、車輪速センサ16、Gセンサ18、バッテリ20、駆動回路30、キャパシタ32、レゾルバ70、荷重センサ56、電流検出部58、およびソレノイド94が接続されている。駆動回路30、キャパシタ32、レゾルバ70、荷重センサ56、電流検出部58、およびソレノイド94についての説明は後述する。
図2に示すように、電動ブレーキ装置24は、キャリパ26、ブレーキパッド28、駆動回路30、ピストン駆動装置34、および制御基板36を備える。キャリパ26には、左右方向に平行な軸を有する円筒状部材であるスライダ38が設けられている。スライダ38の各々の内周部には、車体側に支持された1対のガイドピン40がそれぞれ挿入されている。1対のガイドピン40は左右方向に平行であり、スライダ38は、1対のガイドピン40の外周面に対して摺動可能に形成されている。つまり、キャリパ26は、車体に対して左右方向に移動可能に取り付けられている。ブレーキパッド28は、キャリパ26に保持され、車輪とともに回転するブレーキロータ42を左右方向から挟み込む。
駆動回路30は、電動ブレーキ制御装置22から送信される指令に従って後述のモータ46に電流を供給し、モータ46を駆動させる。
回転子62は、後述の支持部78に固定されたベアリング64によって、ハウジング44に対して回転可能に支持されている。回転子62の外周面の左端部には、複数の平歯66が形成され、回転子62の外周面の複数の平歯66よりも右側には、複数のコイル60に対向する複数の磁石68が周方向に配列されている。モータ46においては、回転子62と磁石68がロータとして機能するため、回転子62が軸線L周りに回転する。回転子62の回転角は、ハウジング44の内周面に固定されたレゾルバ70によって検出される。
出力筒72は、軸が軸線Lに一致するように回転子62の内周部に設けられている。出力筒72の外周面が支持部78に支持されることにより、出力筒72はハウジング44に対して左右方向に摺動可能に支持されている。支持部78は、中央部が円環状に形成され、外周部が左右方向に平行に延出してハウジング44の内周面に固定されている。支持部78の内周部と出力筒72の間は、シール部材によってシールされている。出力筒72の右端部の内周部には、ピストン52が嵌め込まれており、出力筒72とピストン52は一体的に移動する。そのため、ピストン52は、ハウジング44に対して左右方向に移動可能である。ピストン52が右方に移動するときは、ピストン52はブレーキパッド28に近づき、ピストン52が左方に移動するときは、ピストン52はブレーキパッド28から遠ざかる。
入力軸74と出力筒72の間には、複数の遊星ローラ76が配置される。複数の遊星ローラ76は、出力筒72によって支持される図示しないキャリアによって、自転可能に保持されている。
このとき、複数の遊星ローラ76は、出力筒72に対して軸線方向に相対移動しない。したがって、モータ46の回転に伴って入力軸74が回転すると、出力筒72および遊星ローラ76が入力軸74に対して軸線方向に相対移動し、ピストン52が移動させられる。なお、直動変換機構50の詳細は、特許登録第4186969号公報に記載されている。
よって、ロックピン96がフランジ部82と係合し、モータ46に電流が供給されていない状態においては、ブレーキパッド28からピストン52に力が及ぼされても出力筒72および遊星ローラ76が入力軸74に対して相対移動しない。したがって、このとき、ピストン52も移動させられることはない。
乗員によりブレーキペダルが踏込まれると、ブレーキスイッチ12が、電動ブレーキ制御装置22にON信号を出力する。まず、ソレノイド94に電流を供給し、ロックピン96とフランジ部82の係合を解除する。つぎに、ストロークセンサ10が検出したブレーキペダルの操作量に従って、電動ブレーキ制御装置22が駆動回路30を介してモータ46に電流を供給する。これにより、モータ46が駆動され、ピストン52をブレーキパッド28に近づける方向に移動させるときの回転方向である第1回転方向に回転子62を回転させる。回転子62の第1回転方向への回転に伴って減速歯車48が回転し、減速歯車48は、回転子62の回転を減速してフランジ部82に伝達する。
フランジ部82の回転に伴って入力軸74が回転すると、ネジ状歯車機構92によって、複数の遊星ローラ76と出力筒72がブレーキパッド28に向かって移動する。ピストン52は、出力筒72と一体的にブレーキパッド28に向かって移動し、ブレーキパッド28に押し付けられる。ピストン52の軸力がブレーキパッド28に及ぼされることにより、ブレーキパッド28がブレーキロータ42に向かって移動し、ブレーキパッド28がブレーキロータ42を押圧したとき、車輪の回転が制動される。
乗員によりパーキングブレーキ操作が行なわれると、パーキングブレーキスイッチ14が、電動ブレーキ制御装置22にON信号を出力する。つぎに、電動ブレーキ制御装置22は、ブレーキロータ42の停止状態を維持するために必要な目標クランプ力を算出する。つづいて、電動ブレーキ制御装置22は、モータ46を第1回転方向に回転させて、算出された目標クランプ力を発生するのに必要な目標位置までピストン52をブレーキパッド28に向かって移動させる。電動ブレーキ制御装置22は、ピストン52を目標位置まで移動させた後、ソレノイド94への電流供給を停止し、ロックピン96をフランジ部82に係合させる。これにより、ピストン52がハウジング44に対して相対移動しないように固定される。
基本クランプ力は、Gセンサ18によって検知された停車路面の傾きから算出される。例えば、停車路面の傾きが大きいときは、傾きが小さいときに比べて大きなクランプ力が必要となるため、基本クランプ力は大きくされる。
(i)ブレーキパッド28の温度推定
ブレーキパッド28がブレーキロータ42を押圧する仕事により発生した熱は、ブレーキパッド28に蓄熱されるか、ブレーキロータ42等から大気中に放熱される。ブレーキパッド28の温度は、通常走行中の制動時および非制動時における電動ブレーキ装置24の発熱量と放熱量の差から推定される。ブレーキパッド28の温度推定処理は、所定期間毎に繰り返し実行されている。電動ブレーキ装置24における発熱量はモータ46の所定期間内の平均通電電流に比例し、放熱量は、車輪の所定期間内の平均速度に比例する。
ピストン52の制動開始位置は、ブレーキパッド28がブレーキロータ42に押し付けられることにより、クランプ力が発生するときのピストン52の位置である。車両走行中に制動操作が多数回行なわれることにより、ブレーキパッド28は磨耗し、ブレーキパッド28がブレーキロータ42に当接するまでの移動距離が大きくなる。この移動距離の増大を検出するために、ピストン52の制動開始位置を検出するのである。ブレーキパッド28がブレーキロータ42に当接する位置は、荷重センサ56の値が所定値を超えたか否かによって検出される。ピストン52の制動開始位置および制動終了位置の検出処理は、通常走行中のブレーキ操作毎に実行される。通常走行中のブレーキ制動開始時において、電動ブレーキ制御装置22は、モータ46に電流を供給し、ピストン52を初期位置からブレーキパッド28に向かって移動させ、荷重センサ56の値が閾値を超えたときまでのピストン52の移動距離S1から制動開始位置PSを決定する。
つづいて、S5において、電動ブレーキ制御装置22は、ピストン52の制動開始位置および制動終了位置検出を実行し、ブレーキパッド28の熱膨張量を算出する。S7において、電動ブレーキ制御装置22は、S3およびS5で算出された熱膨張量を比較し、熱膨張量が大きい値を示す方の結果を採用して、熱膨張に対するクランプ力の補正量を算出する。
ブレーキロータ温度TRは、放熱によって、パーキングブレーキのロック時(時点O)の後から徐々に低下し、時間t3において一定になる。キャリパ26は、ブレーキロータ42とブレーキパッド28の摩擦による熱が伝わる速度が遅い。そのため、キャリパ温度TCは、ブレーキロータ42よりも遅れて上昇する。キャリパ温度TCは、熱の伝導により上昇した後、放熱によって低下していき、時間t3において一定になる。
このとき、ブレーキロータ42の熱収縮量よりもキャリパ26の熱収縮量が大きいため、ピストン52に及ぼされる力は大きくなるが、ロックピン96によるロック状態であるため、出力筒72と遊星ローラ76は入力軸74に対して相対移動しない。したがって、クランプ力Fは、キャリパ26の熱収縮に伴って上昇する。その後、クランプ力Fは、時間t2においてパーキングブレーキ動作開始時のクランプ力F0と同じ値になる。時間t2を経過した後もキャリパ26の熱収縮は続いているため、クランプ力Fは増加し続け、時間t3において一定となる。時間t3におけるクランプ力Fは、パーキングブレーキ動作開始時のクランプ力F0よりも大きくなっている。
電動ブレーキ制御装置22は、クランプ力Fの図4に示す特性を考慮し、パーキングブレーキの動作開始からキャリパ温度TCおよびブレーキロータ温度TRが一定になる時間t3までの間、クランプ力監視制御処理を行なう。つまり、電動ブレーキ制御装置22は、クランプ力を監視しつつ、クランプ力が下限クランプ力Aから上限クランプ力Bまでの間になるように制御する。
下限クランプ力Aは、Gセンサ18の信号により取得された車両の停車路面の勾配αを用いて、式1から算出される。式1においては、g:重力加速度、MGVW:定積、R:タイヤ静荷重半径、BEF:ブレーキ効力、C:ピストン面積、r:制動有効半径が定数として用いられる。
電動ブレーキ制御装置22は、S45において、クランプ力制御フラグをOFFにし、制御カウントを終了する。つぎに、S47において、S21で計測を開始したタイマーの時間が時間t3を経過し、計測を終了したか否かを判断する。タイマーが終了していない場合はS23に戻り、タイマーが終了した場合はフローによるクランプ力監視制御処理を終了する。
S53において、電動ブレーキ制御装置22は、クランプ力制御開始フラグをONにし、カウンターによるカウントを開始する。S55において、電動ブレーキ制御装置22は、荷重センサ56の値を監視しながら、所定量ずつ減少させて電流をモータ46に供給する。これにより、モータ46が第2回転方向に回転させられ、現在のクランプ力Fcが上限クランプ力B−γより小さくなる位置までピストン52が移動させられる。
電動ブレーキ制御装置22は、S65において、クランプ力制御フラグをOFFにする。つぎに、S47に進み、タイマーが終了していない場合はS23に戻り、タイマーが終了した場合はフローによるクランプ力監視制御処理を終了する。
S23を実行する電動ブレーキ制御装置22は下限クランプ力取得部の一例であり、S25を実行する電動ブレーキ制御装置22は上限クランプ力取得部の一例である。S29乃至S45およびS49乃至S65を実行する電動ブレーキ制御装置22はクランプ力制御部の一例である。
また、本実施形態においては、直動変換機構50に遊星歯車機構を用いたが、これに限られず、例えばスクリューとナットで構成された機構を用いてもよい。
また、本実施形態において、クランプ力の監視制御処理には、ロックピン96をフランジ部82に係止するステップが含まれるとしたが、これに限られない。例えば、入力側(モータ)から出力側(ピストン)を見たときのネジ状歯車機構92の逆効率が0または負の値となるように設計された直動変換機構50を用いるときは、電動ブレーキシステム2からロックピン96に係る構成を削除し、上述のステップを省略したものであってもよい。
また、本実施形態においては、電力源の電圧と上限クランプ力Bの特性図から上限クランプ力Bを算出するとしたが、これに限られず、例えば、電力源の電流値と上限クランプ力Bの特性図から算出してもよい。
Claims (6)
- モータの第1回転方向への回転によってピストンをパッドに向かって移動させて前記パッドをロータに押し付けることにより発生する力であるクランプ力を取得するクランプ力取得部と、
前記ロータの停止状態を維持するのに必要な前記クランプ力において、最も小さい値である下限クランプ力を取得する下限クランプ力取得部と、
前記ロータの停止状態を維持しつつ、かつ、電力源の電力によって前記ピストンを前記パッドから離れる方向に移動させることが可能な前記クランプ力であって、最も大きい値である上限クランプ力を、前記電力源の状態に基づいて取得する上限クランプ力取得部と、
前記クランプ力取得部によって取得される前記クランプ力が、前記下限クランプ力と前記上限クランプ力の間になるように、前記モータを制御するクランプ力制御部と、を備えることを特徴とする電動ブレーキ制御装置。 - 前記クランプ力取得部は、前記モータの前記第1回転方向への回転によって前記パッドが前記ロータに押し付けられたときに、前記パッドから前記ピストンに及ぼされる力を前記クランプ力として検出する荷重センサである請求項1に記載の電動ブレーキ制御装置。
- 前記荷重センサは、前記パッドを支持するキャリパに支持され、
前記パッドから前記ピストンに及ぼされる力は、前記ピストンから直動変換機構を介して前記荷重センサに伝わるものであり、
前記直動変換機構は、前記モータによって回転させられる第1部材と、前記第1部材の回転により、前記パッドに近づく方向または前記パッドから離れる方向に移動することにより前記ピストンを移動させる第2部材と、を備える請求項2に記載の電動ブレーキ制御装置。 - 前記第2部材は、前記電力源から前記モータに電力が供給されていない状態において、前記第1部材に対して相対移動しないものである請求項3に記載の電動ブレーキ制御装置。
- 前記上限クランプ力取得部は、前記電力源が蓄積する電力量に基づいて前記上限クランプ力を取得するものである請求項1から4のいずれかに記載の電動ブレーキ制御装置。
- 前記上限クランプ力取得部は、前記電力源が蓄積する電力量が大きいときは、小さいときに比べて、大きな前記上限クランプ力を取得するものである請求項1から5のいずれかに記載の電動ブレーキ制御装置。
Priority Applications (4)
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