JP6632867B2 - Brake equipment - Google Patents
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Description
この発明は、２ピストンタイプのブレーキ装置において、摩擦パッドの偏摩耗を抑制し摩擦パッドの交換時期を遅らせ得るブレーキ装置に関する。 The present invention relates to a brake device of a two-piston type that can suppress uneven wear of a friction pad and delay replacement time of the friction pad.
モータと直動機構を使用した電動ブレーキ用アクチュエータが提案されている（特許文献１）。この電動ブレーキ用アクチュエータでは、一つのモータで一つの直動機構を作動させている。
車両において制動力を発揮するに際し、前輪に大きな荷重を必要とするブレーキの場合、摩擦パッドに均一に荷重を作用させるため、従来の油圧ブレーキでは２ピストンタイプのキャリパが市販されている。
An electric brake actuator using a motor and a linear motion mechanism has been proposed (Patent Document 1). In this electric brake actuator, one motor drives one linear motion mechanism.
In the case of a brake that requires a large load on the front wheels when exerting a braking force on a vehicle, a two-piston type caliper is commercially available as a conventional hydraulic brake in order to uniformly apply a load to a friction pad.
制動力を発揮する際に前輪のような大きな荷重を必要とする場合、一つのピストン（直動機構）で摩擦パッドを押圧すると、この摩擦パッドの面圧が非常に高くなり、フェード現象を発生させる、または摩擦パッドの摩耗進行を助長してしまう。 When a large load like the front wheel is required to exert the braking force, pressing the friction pad with one piston (linear motion mechanism) causes the surface pressure of this friction pad to become extremely high, causing a fade phenomenon. Or accelerates the wear of the friction pad.
一方、図１７に示す油圧ブレーキのように、一つの制御系にて二つのピストン８０，８０を駆動するようなアクチュエータでは、二つのピストン８０，８０に作用する荷重は同一となる。図１８に示すように、二つのピストン８０，８０を同一荷重で押圧した場合、ブレーキディスク８１の入ってくる側の摩擦パッド８２（ディスク回転方向上流側のパッド部分）が、ディスク回転方向下流側の摩擦パッドよりも、より摩耗するような偏摩耗を生じてしまう。この摩擦パッド８２の偏摩耗が進行すると、引き摺りトルクが大きくなる、または早期の摩擦パッド８２の交換が必要となってくる。
On the other hand, in an actuator such as a hydraulic brake shown in FIG. 17 that drives two
この発明の目的は、２ピストンタイプのブレーキ装置において、引き摺りトルクの低減を図ると共に摩擦パッドの交換時期を遅らせることができるブレーキ装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a two-piston type brake device that can reduce the drag torque and delay the replacement time of a friction pad.
この発明のブレーキ装置は、ブレーキロータ３と、
このブレーキロータ３と接触して制動力を発生させる摩擦パッド４と、
二つのピストン１８，１８をそれぞれ含み、これら二つのピストン１８，１８により一つの前記摩擦パッド４を前記ブレーキロータ３に対して当接離隔させる駆動を行うアクチュエータ２，２と、
このアクチュエータ２，２を制御する制御装置５と、を備えたブレーキ装置において、
前記制御装置５は、
前記摩擦パッド４における前記二つのピストン１８，１８に対応するパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの摩耗量の合算値をそれぞれ推定するパッド部摩耗量推定手段４５，４５と、
与えられたブレーキ指令に従い前記パッド部摩耗量推定手段４５，４５で推定された前記各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に応じて、前記二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御する独立制御部４４，４４と、を有することを特徴とする。
The brake device according to the present invention includes: a
A
And a
The
Pad portion wear amount estimating means 45 for estimating the sum of wear amounts of the
The two
この構成によると、パッド部摩耗量推定手段４５は、摩擦パッド４における前記二つのピストン１８，１８に対応するパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量をそれぞれ推定する。この摩耗量の推定時期は、例えば、車両のイグニッション等をオンにする始動時であっても良いし、車両運転時において随時または定期的であっても良い。
各独立制御部４４，４４は、推定された各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に応じて、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御する。例えば、推定されたパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に差異が生じた場合、各独立制御部４４，４４は、摩耗進行が少ない一方のアクチュエータ２の荷重を他方のアクチュエータ２の荷重より大きくするように制御をする。このように、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に応じて、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御することで、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。これにより、引き摺りトルクの低減を図ると共に摩擦パッド４の交換時期を遅らせることができる。
According to this configuration, the pad wear amount estimating means 45 estimates the total wear amount of the
Each of the
前記各アクチュエータ２，２は、流体を媒体として前記各ピストン５０，５０をそれぞれ駆動させる流体圧式の駆動部５８，５８を有するものであっても良い。この場合、流体圧式の駆動部５８，５８により各ピストン５０，５０をそれぞれ独立に駆動させることで、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。
Each of the
前記各アクチュエータ２，２は、電動モータ１１，１１と、この電動モータ１１，１１の回転運動を前記各ピストン１８，１８の直線運動に変換する直動機構１２，１２とを有するものであっても良い。このように２ピストンタイプで電動式のアクチュエータ２において、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。
Each of the
前記各パッド部摩耗量推定手段４５は、前記各ピストン１８，１８に対応するパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算残量をそれぞれ検出するパッド部残量検出部４８を有し、
前記各独立制御部４４は、前記各パッド部残量検出部４８で検出された合算残量の差に応じてそれぞれのアクチュエータ２にて発生させる荷重を補正する荷重補正部４４ａを有するものであっても良い。
The pad wear amount estimating means 45 includes a pad remaining
Each of the
この構成によると、各パッド部残量検出部４８は、例えば、車両始動時または車両運転時に随時に各ピストン１８に対応するパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算残量をそれぞれ検出する。パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算残量に定められた差異が生じた場合、荷重補正部４４ａは、例えば、パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算残量が多い一方のアクチュエータ２にて発生させる荷重を、他方のアクチュエータ２にて発生させる荷重より大きくするように補正する。このようにそれぞれのアクチュエータ２にて発生させる荷重を補正することで、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。
前記定められた差異は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
According to this configuration, each pad portion remaining
The determined difference is determined by a result of a test, a simulation, or the like.
前記二つの独立制御部４４，４４は、前記二つのピストン１８，１８の突出量が同一で、且つ、前記二つのアクチュエータ２，２にて発生させる荷重の合計が前記ブレーキ装置への要求荷重と一致するように、前記二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ制御するものであっても良い。この場合、二つのピストン１８，１８の突出量を同一にしつつ、それぞれのアクチュエータ２，２にて発生させる荷重に差を設けることができ、その結果、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。
The two
この発明のブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、二つのピストンをそれぞれ含み、これら二つのピストンにより一つの前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行うアクチュエータと、このアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、前記制御装置は、前記摩擦パッドにおける前記二つのピストンに対応するパッド部の摩耗量の合算値をそれぞれ推定するパッド部摩耗量推定手段と、与えられたブレーキ指令に従い前記パッド部摩耗量推定手段で推定された前記各パッド部の合算摩耗量に応じて、前記二つのアクチュエータをそれぞれ独立に制御する独立制御部と、を有する。このため、２ピストンタイプのブレーキ装置において、引き摺りトルクの低減を図ると共に摩擦パッドの交換時期を遅らせることができる。 The brake device of the present invention includes a brake rotor, a friction pad that generates a braking force by contacting the brake rotor, and two pistons, respectively, and the two pistons move one friction pad to the brake rotor. And a control device for controlling the actuator, the control device comprising: a sum of wear amounts of pad portions of the friction pad corresponding to the two pistons; The two actuators are independently controlled in accordance with the pad wear amount estimating means for estimating the respective values, and the total wear amount of the pad portions estimated by the pad wear amount estimating means according to a given brake command. And an independent control unit for controlling. For this reason, in the two-piston type brake device, it is possible to reduce the drag torque and delay the replacement time of the friction pad.
この発明の実施形態に係るブレーキ装置を図１ないし図１１と共に説明する。このブレーキ装置は車両に搭載される。図１はこのブレーキ装置の正面図であり、図２，３は同ブレーキ装置の左右側面図である。図３に示すように、このブレーキ装置は電動式のブレーキ装置である。図１に示すように、ブレーキ装置は、キャリパ１と、二つのアクチュエータ２，２（図３）と、ブレーキロータ３と、摩擦パッド４，４（図４）と、制御装置５（図１）とを有する。
A brake device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This brake device is mounted on a vehicle. FIG. 1 is a front view of the brake device, and FIGS. 2 and 3 are left and right side views of the brake device. As shown in FIG. 3, this brake device is an electric brake device. As shown in FIG. 1, the brake device includes a
図２，図３に示すように、一つのキャリパ１に、二つのアクチュエータ２，２が定められた間隔を空けて平行に配置される。図４に示すように、これらアクチュエータ２，２は一つの摩擦パッド４（図５）をブレーキロータ３（図４）に対して当接離隔させる駆動を行う。前記定められた間隔は、摩擦パッド４およびアクチュエータ２の寸法等に応じて適宜に定められる。
As shown in FIGS. 2 and 3, two
図６は、図３のVI-VI線断面図である。図６に示すように、車両には、ブレーキロータ３の外周側部分を囲むようにキャリパ１がそれぞれ設けられる。キャリパ１のアウトボード側の端部に、爪部６が設けられる。爪部６は、ブレーキロータ３のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部６にアウトボード側の摩擦パッド４が支持されている。なおこの明細書において、アウトボード側とは、このブレーキ装置を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. As shown in FIG. 6, the vehicle is provided with
キャリパ１のうち、アクチュエータ２のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４が支持されている。この摩擦パッド４は、ブレーキロータ３のインボード側の側面と軸方向で対向する。アクチュエータ２は、摩擦パッド４をブレーキロータ３に対して当接離隔させる駆動を行う。
An
車両における図示外のナックルに、マウント７が支持される。図３に示すように、マウント７の長手方向両端部には、ピン支持片８，８が設けられる。これらピン支持片８，８のそれぞれ端部に、軸方向に互いに平行に延びるスライドピン９，９が設けられる。これらスライドピン９，９に、キャリパ１が軸方向にスライド自在に支持されている。
The mount 7 is supported by a knuckle (not shown) of the vehicle. As shown in FIG. 3,
図６に示すように、制動時、後述するアクチュエータ２の駆動によりインボード側の摩擦パッド４がブレーキロータ３に当接して、ブレーキロータ３を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ１の爪部６に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４がブレーキロータ３に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４，４で、ブレーキロータ３を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ３に制動力が負荷される。
As shown in FIG. 6, at the time of braking, the
各アクチュエータ２は、それぞれ、ハウジング１０と、電動モータ１１（図３）と、直動機構１２と、減速機構１３とを有する。図３に示すように、キャリパ１には、それぞれ筒状のハウジング１０，１０が固定されている。各ハウジング１０に電動モータ１１がそれぞれ支持される。図６に示すように、ハウジング１０内には直動機構１２が組み込まれ、この直動機構１２は電動モータ１１（図３）の出力によりブレーキロータ３に対して制動力を負荷する。
Each
直動機構１２は、減速機構１３で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ３に対して摩擦パッド４を当接離隔させる機構である。この直動機構１２は、電動モータ１１（図３）により回転駆動される回転軸１４と、この回転軸１４の回転運動を直線運動に変換する変換機構部１５と、拘束部１６，１７とを有する。変換機構部１５は、ピストンである直動部１８と、支持部材１９と、環状のスラスト板であるバックアッププレート２０と、スラスト軸受２１と、転がり軸受２２と、キャリア２３と、すべり軸受２４，２５と、複数の遊星ローラ２６とを有する。
The
ハウジング１０の内周面に、円筒状の直動部１８が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部１８の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ２６が噛合している。
ハウジング１０内における直動部１８の軸方向一端側に、支持部材１９が設けられている。この支持部材１９は、ボス部と、このボス部から径方向外方に延びるフランジ部とを有する。前記ボス部内に複数の転がり軸受２２が嵌合され、これら転がり軸受２２の内輪内径面に回転軸１４が嵌合されている。回転軸１４は、支持部材１９に複数の転がり軸受２２を介して回転自在に支持される。
A cylindrical
A
直動部１８の内周には、回転軸１４を中心に回転可能なキャリア２３が設けられている。キャリア２３は、軸方向に互いに対向して配置される一対のディスクを有する。これらディスクのうち、支持部材１９に近いディスクをインナ側ディスクと称し、他方のディスクをアウタ側ディスクと称する。アウタ側ディスクのうち、インナ側ディスクに臨む側面には、この側面における外周縁部から軸方向（インボード側）に突出するように複数の柱部材が設けられる。これら複数の柱部材によりアウタ側ディスクおよびインナ側ディスクが一体に設けられる。
A
インナ側ディスクは、回転軸１４との間に嵌合されたすべり軸受２４により、回転軸１４に回転自在に支持されている。アウタ側ディスクには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔にすべり軸受２５が嵌合されている。アウタ側ディスクは、すべり軸受２５により回転軸１４に回転自在に支持される。回転軸１４の軸方向両端部には、スラスト荷重を受けて回転軸１４の軸方向位置を拘束する拘束部１６，１７が設けられる。
The inner disk is rotatably supported on the
キャリア２３には、複数のローラ軸２７が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２７の軸方向両端部が、インナ側ディスク，アウタ側ディスクにわたって支持されている。両ディスクには、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸２７の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸２７が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２７における軸方向両端部には、これらローラ軸２７を径方向内方に付勢する弾性リング２８が掛け渡されている。
A plurality of
各ローラ軸２７に、遊星ローラ２６が回転自在に支持される。各遊星ローラ２６の外周面には、直動部１８の螺旋突起に噛合する螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ２６は、回転軸１４の外周面と、直動部１８の内周面との間に介在される。前記弾性リング２８の付勢力により、各遊星ローラ２６が回転軸１４の外周面に押し付けられる。回転軸１４が回転することで、この回転軸１４の外周面に接触する各遊星ローラ２６が接触摩擦により回転する。
A
減速機構１３は、電動モータ１１（図３）の回転を、回転軸１４に固定された出力ギヤ２９に減速して伝える機構である。図３に示すように、減速機構１３は複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構１３は、電動モータ１１の図示外のロータ軸に取り付けられた入力ギヤ３０の回転を中間ギヤ３１により減速して、出力ギヤ２９に伝達可能としている。図３では右側の減速機構１３について説明したが、左側の減速機構１３も同様の構成であるため図示および説明を省略する。
The
図７は、このブレーキ装置の制御系のブロック図である。このブレーキ装置の制御装置５は、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ制御する。この制御装置５は、ＥＣＵ３２に設けられるブレーキ力指令手段３２ａと、二つのアクチュエータ２，２にそれぞれ対応する二つのインバータ装置３３，３３とを有する。各インバータ装置３３の上位制御手段であるＥＣＵ３２として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。ブレーキ力指令手段３２ａは、ブレーキ操作手段３４であるブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ３４ａの出力に応じて、目標とするブレーキ力の指令値を生成し出力する。
FIG. 7 is a block diagram of a control system of the brake device. The
図８に示すように、各インバータ装置３３は、ブレーキ力推定手段３５と、各電動モータ１１に対して設けられたパワー回路部３６と、このパワー回路部３６を制御するモータコントロール部３７と、警告信号出力手段３８と、電流検出手段３９とを有する。
As shown in FIG. 8, each
ブレーキ力推定手段３５は、摩擦パッド４（図４）をブレーキロータ３（図４）に押し付けるブレーキ力の推定値を求める手段である。このブレーキ力推定手段３５は、前記センサ３４ａの出力と、電流検出手段３９で検出されるモータ電流とから、相応のブレーキ力の推定値を演算により求める。前記センサ３４ａの出力、モータ電流、およびブレーキ力の推定値の関係は、試験やシミュレーション等の結果により定められ、記録手段４０に書換え可能に記録されている。
The braking force estimating means 35 is means for calculating an estimated value of a braking force for pressing the friction pad 4 (FIG. 4) against the brake rotor 3 (FIG. 4). The braking force estimating means 35 calculates an estimated value of the braking force from the output of the
ブレーキ力推定手段３５は、この他に、直動機構１２（図６）の軸方向荷重を検出する荷重センサ（図示せず）を含むものとしても良い。この場合、制御装置５は、直動部１８（図６）がブレーキロータ３（図６）から離反した位置からアウトボード側に前進させてこの荷重センサで検出可能な最小の検出値であるブレーキ力を取得する。
In addition, the brake force estimating means 35 may include a load sensor (not shown) for detecting an axial load of the linear motion mechanism 12 (FIG. 6). In this case, the
ブレーキ操作手段３４をさらに踏込む操作量に従って、前記荷重センサで検出される検出値であるブレーキ力は次第に大きくなる。この荷重センサの検出値を用いることで、ブレーキ力を精度良く検出し得る。その他、電流検出手段３９で検出されるモータ電流からモータトルクを推定するトルク推定手段４１を設け、このトルク推定手段４１で推定されるトルクを用いてブレーキ力を推定しても良い。
The braking force, which is a detection value detected by the load sensor, gradually increases in accordance with the operation amount of further depressing the brake operation means 34. By using the detection value of the load sensor, the braking force can be accurately detected. In addition, a
モータコントロール部３７は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。モータコントロール部３７は、ブレーキ力指令手段３２ａから与えられるブレーキ力の指令値およびブレーキ力推定手段３５で推定されるブレーキ力の推定値に応じて、電圧値による電流指令に変換して、この電流指令をパワー回路部３６に与える。モータコントロール部３７は、電動モータ１１に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ３２に出力する機能を有する。
The
パワー回路部３６は、電源４２の直流電力を電動モータ１１の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３６ｂと、このインバータ３６ｂを制御するＰＷＭ制御部３６ａとを有する。電動モータ１１は３相の同期モータ等からなる。この電動モータ１１には、図示外のロータの回転角を検出するモータ回転角検出手段４３が設けられている。インバータ３６ｂは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭ制御部３６ａは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
The
モータコントロール部３７は、独立制御部としてのモータ駆動制御部４４を有する。このモータ駆動制御部４４は、原則として、前述のブレーキ力の指令値および推定値に従い、電圧値による電流指令に変換して、ＰＷＭ制御部３６ａに電流指令からなるモータ動作指令値を与える。モータ駆動制御部４４は、ブレーキ力の指令値に対し、インバータ３６ｂから電動モータ１１に流すモータ電流を電流検出手段３９から得て、電流フィードバック制御を行う。モータ駆動制御部４４は、モータ回転角をモータ回転角検出手段４３から得て、モータ回転角に応じた効率的なモータ駆動が行えるように、ＰＷＭ制御部３６ａに電流指令を与える。
The
またモータ駆動制御部４４は荷重補正部４４ａを有する。この荷重補正部４４ａは、後述する各パッド部摩耗量推定手段４５で求められる各パッド部４ａ、４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算残量の差に応じて、それぞれのアクチュエータ２（図７）にて発生させる荷重（指令値）を補正する。例えば、荷重補正部４４ａは、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の非摩耗時にブレーキ力指令手段３２ａから与えられる指令値に対し、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算残量偏差に係数を乗じた値を加えて補正する。但し、二つのアクチュエータ２，２（図７）の指令値の合計は補正の前後で変化しない。換言すれば、二つの荷重補正部４４ａ，４４ａは、二つのアクチュエータ２，２（図７）にて発生させる荷重の合計が、このブレーキ装置への要求荷重（指令値）と一致するように、前記二つのアクチュエータ２，２（図７）をそれぞれ制御する。
Further, the motor
モータコントロール部３７には、パッド部摩耗量推定手段４５および記録手段４０等が設けられる。パッド部摩耗量推定手段４５は、図４，図５に示すように、摩擦パッド４における二つの直動機構１２，１２（図６）に対応するパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量をそれぞれ推定する。摩擦パッド４における、一方の直動機構１２（図６）に対応するパッド部４ａ，４ａは、前記一方の直動機構１２（図６）に対応する摩擦パッド４の略半分の部分（ブレーキロータ３回転方向上流側の部分）である。摩擦パッド４における、他方の直動機構１２（図６）に対応するパッド部４ｂ，４ｂは、前記他方の直動機構１２（図６）に対応する摩擦パッド４の略半分の部分（ブレーキロータ回転方向下流側の部分）である。
The
図８に示すように、各パッド部摩耗量推定手段４５は、モータ回転角検出手段４３で検出されるモータ回転角と、ブレーキ力推定手段３５で求められるブレーキ力推定値との相関を、摩擦パッド４の各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）が非摩耗時のモータ回転角とブレーキ力推定値との定められた相関と比較して、現時点の摩擦パッド４の各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を推定する。各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの非摩耗時の厚みから現時点の残量を減じることで、摩耗量が求められる。
As shown in FIG. 8, each pad portion wear amount estimating means 45 determines the correlation between the motor rotation angle detected by the motor rotation
警告信号出力手段３８は、各パッド部摩耗量推定手段４５で推定される少なくともいずれか一方のパッド部４ａ，４ａ若しくは４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量が閾値以上のとき、ＥＣＵ３２に警告信号を出力する。前記閾値は記録手段４０に書換え可能に記録される。車両におけるコンソールパネル等に、例えば、ディスプレイ、警告灯、または音声出力装置等の警告表示等出力手段４６が設けられる。ＥＣＵ３２は、警告信号出力手段３８から警告信号が入力されると、警告表示等出力手段４６に警告表示等を出力させる。車両の運転者は、出力される警告表示等により、摩擦パッド４の摩耗限界が近いことを認識し得る。
The warning signal output means 38 warns the
図９は、ブレーキ装置における、パッド摩耗の程度に応じたモータ回転角とブレーキ力推定値の相関の一例を示す図である。
モータ回転角とブレーキ力推定値の相関は、主に、図６に示すように、キャリパ１の剛性と、摩擦パッド４の圧縮剛性と、アクチュエータ２の剛性とにより支配される。これらのうち、キャリパ１およびアクチュエータ２の剛性は概ね線形であり、ブレーキ継続使用中も変化せずほぼ既知である。また一般には、摩擦パッド４の摩耗量に対してブレーキロータ３の摩耗量は少なく、またブレーキ全体の剛性に対してブレーキロータ３の圧縮変形量は極めて小さいため、ブレーキロータ３の摩耗によるブレーキ全体の剛性への影響はほぼ皆無である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a correlation between a motor rotation angle and a brake force estimated value according to the degree of pad wear in the brake device.
The correlation between the motor rotation angle and the estimated braking force is mainly governed by the rigidity of the
一方で、摩擦パッド４の圧縮剛性はブレーキロータ３等と比べて非常に低く、ブレーキ全体の剛性への影響が大きいため、摩擦パッド４の摩耗が進行し摩擦パッド４の剛性が高くなるに従って、ブレーキ全体の剛性が高くなる。
したがって、図８に示すように、パッド部摩耗量推定手段４５は、非摩耗時のモータ回転角とブレーキ力推定値との定められた相関と、現時点のモータ回転角とブレーキ力推定値との相関の変化より、摩擦パッド４の各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を推定可能である。
On the other hand, the compression stiffness of the
Therefore, as shown in FIG. 8, the pad portion wear amount estimating means 45 calculates the predetermined correlation between the motor rotation angle and the braking force estimation value at the time of non-wear and the current motor rotation angle and the braking force estimation value. From the change in the correlation, it is possible to estimate the total wear amount of each
この摩擦パッド４（図４）は、図９の実線で示すように、この摩擦パッド４（図６）の非摩耗時では、モータ回転角とブレーキ力推定値の相関につき非線形性が強く表れる。同図９の点線で示すように、パッド部摩耗量が「中」の状態では、前記相関は非摩耗時よりも線形に近づく。同図９の一点鎖線で示すように、パッド部摩耗量が多い摩耗限界に達した状態では、前記相関はパッド部摩耗量が「中」の状態よりもさらに線形に近づく。 As shown by the solid line in FIG. 9, when the friction pad 4 (FIG. 6) is not worn, the friction pad 4 (FIG. 4) shows a strong nonlinearity in the correlation between the motor rotation angle and the estimated braking force. As shown by the dotted line in FIG. 9, when the wear amount of the pad portion is “medium”, the correlation becomes closer to a linear shape than when no wear occurs. As shown by the one-dot chain line in FIG. 9, when the wear amount of the pad portion reaches the wear limit, the correlation becomes more linear than in the state where the wear amount of the pad portion is “medium”.
図１０は、このブレーキ装置のブレーキ力推定値とモータ回転角の相関によるパッド部摩耗量の検出例を示す図である。一定のブレーキ力Ｆを発揮するのに必要なモータ回転角θは、摩擦パッド４（図６）の摩耗後の状態ではモータ回転角θ´に変化する。図８および図１０に示すように、前記ブレーキ力Ｆはブレーキ力推定手段３５で推定される。モータ回転角θ（θ´）はモータ回転角検出手段４３で検出される。パッド部摩耗量推定手段４５は、モータ回転角の変化量とパッド部摩耗量との関係を定めたマップ等から、摩擦パッド４のパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を精度良く推定し得る。
FIG. 10 is a diagram showing an example of detecting the pad wear amount based on the correlation between the estimated braking force of the brake device and the motor rotation angle. The motor rotation angle θ required to exert a constant braking force F changes to the motor rotation angle θ ′ in a state after the friction pad 4 (FIG. 6) has been worn. As shown in FIGS. 8 and 10, the braking force F is estimated by the braking force estimation means 35. The motor rotation angle θ (θ ′) is detected by the motor rotation angle detection means 43. The pad portion wear amount estimating means 45 calculates the total wear of the
図１１は、このブレーキ装置において、ブレーキ力推定値の変化時のモータ回転角の変化率よりパッド部摩耗量を推定する例を示す図である。前述のように、パッド摩耗の進行に従って、モータ回転角とブレーキ力推定値の相関は線形に近づいていく。そうすると、ブレーキ力推定値とモータ回転角のいずれか一方の値が、定められた値以上増え続けるまたは減り続ける条件において、ブレーキ力推定値が例えばＦ１からＦ２に変化したときの、モータ回転角の変化率Δθ（Δθ´）を検出することにより、モータ回転角とブレーキ力推定値の相関が非線形を維持しているか線形に近づいているか、すなわちパッド摩耗の進行具合を判定し得る。
なおパッド部摩耗量を推定する場合に、モータ回転角θとブレーキ力推定値Ｆそれぞれの変化率の相関を用いても良い。すなわち定められたモータ回転角θにおけるｄＦ／ｄθの値、または定められたブレーキ力推定値Ｆにおけるｄθ／ｄＦの値を用いても良い。
FIG. 11 is a diagram showing an example of estimating the pad wear amount from the rate of change of the motor rotation angle when the estimated braking force changes in this brake device. As described above, as the pad wear progresses, the correlation between the motor rotation angle and the estimated braking force value approaches linear. Then, one value either braking force estimated value and the motor rotation angle, in a defined value or more growing or decreasing continue conditions, when the change braking force estimated value from, for example, F 1 to F 2, the motor rotation By detecting the angle change rate Δθ (Δθ ′), it is possible to determine whether the correlation between the motor rotation angle and the estimated braking force is non-linear or close to linear, that is, the degree of progress of pad wear.
When estimating the pad wear amount, the correlation between the motor rotation angle θ and the rate of change of the estimated braking force F may be used. That is, the value of dF / dθ at the determined motor rotation angle θ or the value of dθ / dF at the determined estimated braking force F may be used.
図１２は、このブレーキ装置において、ブレーキ力推定値とモータ回転角の相関の非線形性の強さによりパッド部摩耗量を推定する例を示す図である。図８および図１２に示すように、このブレーキ装置におけるパッド部摩耗量推定手段４５は、線形性判定部４７と、パッド部残量検出部４８とを有する。線形性判定部４７は、ブレーキ力推定値とモータ回転角の相関の線形性の強さを判定する。パッド部残量検出部４８は、線形性判定部４７により判定される前記相関の線形性の強さが閾値以上となったブレーキ力推定値またはモータ回転角から、摩擦パッド４の各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を求める。
FIG. 12 is a diagram showing an example of estimating the wear amount of the pad portion by the strength of the nonlinearity of the correlation between the estimated value of the braking force and the rotation angle of the motor in this brake device. As shown in FIGS. 8 and 12, the pad wear
図８に示す線形性判定部４７は、ブレーキ力推定値とモータ回転角のいずれか一方に対する他方の変化率の変化を、例えば、各パラメータを２回微分することにより求めて相関の線形性の強さを検出する。このときブレーキ力推定値が極めて低い領域は、検出精度が安定しない可能性があるため、定められたブレーキ力推定値以上または定められたモータ回転角以上の条件を別途設けても良い。前記定められたブレーキ力推定値、前記定められたモータ回転角は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果から、検出精度が安定するブレーキ力推定値の最小値、または検出精度が安定するモータ回転角の最小角を基準として定められる。
The
図１３は、このブレーキ装置の各アクチュエータ２（図７）を制御する処理を示すフローチャートである。図８および図１３に示すように、例えば、車両のイグニッション等をオンにする条件で本処理を開始し、各モータコントロール部３７は、ブレーキ力指令手段３２ａからブレーキ力の指令値Ｔｆを取得する（ステップａ１）。次に、パッド部摩耗量推定手段４５が各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を求め、モータ駆動制御部４４の荷重補正部４４ａは、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算残量の差（パッド部残量偏差）を計算する（ステップａ２）。
FIG. 13 is a flowchart showing a process for controlling each actuator 2 (FIG. 7) of the brake device. As shown in FIGS. 8 and 13, for example, the present process is started under the condition of turning on the ignition of the vehicle or the like, and each
次に、荷重補正部４４ａは、各パッド部４ａ（図４）の非摩耗時にブレーキ力指令手段３２ａから与えられるアクチュエータ毎の指令値（Ｔｆ／２）に対し、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）のパッド部合算残量偏差ΔＰｔに係数ｋ＊を乗じた値を加えて補正する（ステップａ３）。このステップａ３において、荷重補正部４４ａは、例えば、パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算残量が多い一方のアクチュエータ２（図７）にて発生させる荷重（補正後の指令値）を、他方のアクチュエータ２（図７）にて発生させる荷重（補正後の指令値）より大きくするようなアクチュエータ毎に異なる係数ｋ＊により補正する。但し、二つのアクチュエータ２，２（図７）の指令値の合計は補正の前後で変化しない。その後、各インバータ装置３３は、それぞれ補正された指令値に従って、独立にアクチュエータ２（図７）を荷重制御する（ステップａ４）。その後本処理を終了する。
Next, the
以上説明したブレーキ装置によれば、各モータ駆動制御部４４は、推定された各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に応じて、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御する。例えば、推定されたパッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に差異が生じた場合、各モータ駆動制御部４４は、摩耗進行が少ない一方のアクチュエータ２の荷重を他方のアクチュエータ２の荷重より大きくするように制御をする。このように、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量に応じて、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御することで、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。これにより、引き摺りトルクの低減を図ると共に摩擦パッド４の交換時期を遅らせることができる。
According to the brake device described above, each motor
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the items described in the preceding embodiments in each embodiment, and overlapping description will be omitted. In the case where only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as the previously described embodiment unless otherwise specified. The same operation and effect can be obtained from the same configuration. Not only the combinations of the parts specifically described in the respective embodiments but also the embodiments can be partially combined with each other as long as the combination is not particularly hindered.
図１４および図８に示すように、各アクチュエータ２（図７）を制御する処理を開始後、各モータコントロール部３７はブレーキ力の指令値Ｔｆを取得する（ステップｂ１）。次に、パッド部摩耗量推定手段４５は、複数の時間毎のパッド部残量の平均値をパッド部毎にそれぞれ計算する（ステップｂ２）。前記複数の時間は、予め定められ、任意の開始時刻から一定時間毎の複数の時間であっても良いし、ブレーキ操作手段３４の操作毎の複数の時間であっても良い。
As shown in FIGS. 14 and 8, after starting the process of controlling each actuator 2 (FIG. 7), each
次に、各モータ駆動制御部４４は、それぞれのパッド部残量の平均値から各電動モータ１１の目標角度を決定する（ステップｂ３）。また各モータ駆動制御部４４は、決定した各目標角度に対応する各アクチュエータ２（図７）の推定荷重の合計値が、このブレーキ装置への要求荷重（指令値）と一致するように（ステップｂ４）、二つのアクチュエータ２（図７）の各電動モータ１１をそれぞれ角度制御する（ステップｂ５）。その後本処理を終了する。
この構成によると、それぞれのパッド部残量の平均値から各電動モータ１１の目標角度を決定しているため、パッド部残量が時々刻々と変化する場合においても、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂ（図４）の合算摩耗量を木目細かく推定することができる。
Next, each motor
According to this configuration, since the target angle of each
図４および図８に示すように、二つのモータ駆動制御部４４，４４は、二つの直動機構１２，１２の突出量が同一で、且つ、二つのアクチュエータ２，２にて発生させる荷重の合計が前記ブレーキ装置への要求荷重と一致するように、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ制御するものであっても良い。この場合、二つの直動機構１２，１２の突出量を同一にしつつ、それぞれのアクチュエータ２，２にて発生させる荷重に差を設けることができ、その結果、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。
As shown in FIGS. 4 and 8, the two motor
図１５は、さらに他の実施形態に係るブレーキ装置の断面図であり、図１６は同ブレーキ装置の制御系のブロック図である。図１５に示すように、各アクチュエータ２は、流体を媒体として前記各ピストン５０をそれぞれ駆動させる流体圧式の駆動部５８を有するものとしても良い。各駆動部５８は、油圧室５３（５４）が形成されるホイールシリンダ５１と、ピストン５０とを有する油圧シリンダから成る。一つのホイールシリンダ５１に二つのピストン５０，５０が互いに平行に配置される。これらピストン５０，５０がそれぞれ独立した油路（１），（２）により進退自在に構成される。
FIG. 15 is a sectional view of a brake device according to still another embodiment, and FIG. 16 is a block diagram of a control system of the brake device. As shown in FIG. 15, each
図１６に示すように、このブレーキ装置が搭載される車両の車体（図示せず）に、流体圧式の駆動源４９が設けられる。駆動源４９は、油圧ポンプ４９ａと、この油圧ポンプ４９ａを駆動させるモータ４９ｂとを有する。
油圧ポンプ４９ａの吐出口は、油路（１），（２）に分岐される。油路（１），（２）の配管途中に、増圧リニア弁５２，５２がそれぞれ介在されている。油路（１），（２）は、それぞれホイールシリンダ５１の油圧室５３，５４に配管接続されている。
As shown in FIG. 16, a hydraulic drive source 49 is provided on a vehicle body (not shown) of a vehicle on which the brake device is mounted. The drive source 49 has a
The discharge port of the
ブレーキ操作手段３４の操作量に応じて変化するセンサ３４ａの出力に応じて、制御装置５Ａは、駆動信号の大きさを変化させる。増圧リニア弁５２は、常態が「閉」のいわゆるノーマルクローズドバルブであり、制御装置５Ａから駆動信号を与えられると、駆動信号の大きさに応じて開度を増加させる。これにより、ホイールシリンダ５１の各油圧室５３，５４の油圧は、対応する増圧リニア弁５２の開度の増加量に応じて増加する。したがって、摩擦パッド４がブレーキロータ３と接触して制動力を発生させる。
The
各増圧リニア弁５２，５２の下段には、各油圧室５３，５４の油圧を検出する油圧センサ５５，５６がそれぞれ設けられている。これら油圧センサ５５，５６の検出値は制御装置５Ａにそれぞれ入力される。また、油路（１），（２）の経路上に流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２をそれぞれ設置し、これら流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２により流体の流量を検出し、各検出値は制御装置５Ａにそれぞれ入力される。更に、図１５，図１６に示すように、各駆動部５８にストロークセンサＳａ１，Ｓａ２を設け、これらストロークセンサＳａ１，Ｓａ２によりピストン５０の移動量を制御装置５Ａにそれぞれ入力する。制御装置５Ａの各独立制御部５７は、油圧センサ５５，５６の検出値及び流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２或いはストロークセンサＳａ１，Ｓａ２の検出値から算出したピストン５０，５０の移動量から、各パッド部４ａ，４ａ及び４ｂ，４ｂの合算摩耗量の差を算出し、それぞれのアクチュエータ２，２にて発生させる油圧を補正する。パッドの摩耗量は、図９〜１２の横軸をピストン移動量として検出すればよい。これら検出値の差と各パッド部４ａ，４ａの摩耗量の差との関係は試験やシミュレーション等の結果により定められる。尚、流量計Ｓｂ１，Ｓｂ２及びストロークセンサＳａ１，Ｓａ２のいずれか一方のみを用いて、ピストン移動量を算出しても良い。このように油圧センサ５５，５６の検出値及びピストン移動量から算出したパッド摩耗量の差に応じて、二つのアクチュエータ２，２をそれぞれ独立に制御することで、摩擦パッド４の偏摩耗を未然に防止することができる。これにより、引き摺りトルクの低減を図ると共に摩擦パッド４の交換時期を遅らせることができる。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
２…アクチュエータ
３…ブレーキロータ
４…摩擦パッド
４ａ，４ｂ…パッド部
５，５Ａ…制御装置
１１…電動モータ
１２…直動機構
１８…直動部（ピストン）
４４…モータ駆動制御部（独立制御部）
４４ａ…荷重補正部
４５…パッド部摩耗量推定手段
４８…パッド部残量検出部
４９…駆動源
５０…ピストン
５７…独立制御部
５８…駆動部
2
44 ... motor drive control unit (independent control unit)
44a
Claims (5)
このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、
二つのピストンをそれぞれ含み、これら二つのピストンにより一つの前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに対して当接離隔させる駆動を行うアクチュエータと、
このアクチュエータを制御する制御装置と、を備えたブレーキ装置において、
前記制御装置は、
前記摩擦パッドにおける前記二つのピストンに対応するパッド部の摩耗量の合算値をそれぞれ推定するパッド部摩耗量推定手段と、
与えられたブレーキ指令に従い前記パッド部摩耗量推定手段で推定された前記各パッド部の合算摩耗量に応じて、前記二つのアクチュエータをそれぞれ独立に制御する独立制御部と、を有することを特徴とするブレーキ装置。 A brake rotor,
A friction pad that generates a braking force by contacting the brake rotor;
An actuator that includes two pistons, respectively, and drives the friction pad to abut and separate from the brake rotor by the two pistons;
A control device for controlling the actuator,
The control device includes:
Pad portion wear amount estimating means for estimating the sum of the wear amounts of the pad portions corresponding to the two pistons in the friction pad,
An independent control unit that independently controls the two actuators according to a total wear amount of the pad portions estimated by the pad wear amount estimation unit according to a given brake command. Brake device to do.
前記各独立制御部は、前記各パッド部残量検出部で検出された残量の差に応じてそれぞれのアクチュエータにて発生させる荷重を補正する荷重補正部を有するブレーキ装置。 4. The brake device according to claim 1, wherein the pad wear amount estimating unit detects a remaining amount of a pad portion corresponding to each of the pistons. 5. Has,
Each of the independent control units is a brake device including a load correction unit that corrects a load generated by each actuator in accordance with a difference between the remaining amounts detected by the pad unit remaining amount detection units.
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