JPWO2020195921A1

JPWO2020195921A1 - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: JPWO2020195921A1
Application number: JP2021509039A
Authority: JP
Inventors: 後藤　大輔
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: JP7178483B2; WO2020195921A1

Abstract

電動ブレーキは、ディスクロータに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構、ピストンへの推力を検出する推力センサと、推力センサの検出値に基づき電動モータの駆動を制動指令に基づいて制御するリヤ電動ブレーキ用ＥＣＵと、を備えている。リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵは、推力センサにかかるセンサ荷重の特性変化に応じて、推力センサの検出値を補正する。

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に制動力を付与する電動ブレーキ装置に関する。

電動ブレーキ装置は、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力検出部とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１８５９６２号公報

特許文献１に記載された電動ブレーキ装置は、回転角検出部によって検出される電動モータの回転角と、推力検出部によって検出される制動部材の推力との関係を記憶する。電動ブレーキ装置は、これらの関係を使用することにより、推力の制御精度を向上させる。

電動ブレーキ装置において、本来検出したい推力は、ピストンが制動部材を被制動部材に押圧する力である。しかしながら、推力検出部（推力センサ）は、電気配線の取り回しなどの制約により、ピストンが格納されたシリンダ底部に設置されることが一般的である。このため、検出される推力と、ピストンが制動部材に対して発生する推力とには、誤差が生じる。

この推力誤差は、ピストンが制動部材への推力を発生した際の、電動ブレーキ装置の内機およびシリンダに応力がかかることによる弾性変形、および内機部品間の力の伝達経路の変化によって発生する。そのため、この推力誤差は、発生推力と、例えば回転直動変換機構の長さのような内機の状態とによって変化する。従って、推力誤差は、推力検出部の設置位置によって異なる。これに対し、特許文献１には、検出される推力の精度については記載されておらず、推力誤差は解消されない。

本発明の目的は、ピストン推力の制御精度を向上させることができる電動ブレーキ装置を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置は、電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化に応じて、前記推力検出部の検出値を補正することを特徴としている。

また、他の実施形態に係る電動ブレーキ装置は、電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ピストンを前記制動部材から離間する方向に最大まで後退させた位置から前記ピストンが前記制動部材を被制動部材に押圧する位置までの距離に応じて前記推力検出部の検出値を変更することを特徴としている。

本発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置によれば、ピストン推力の制御精度を向上させることができる。

本発明の第１および第２の実施形態による電動ブレーキを適用した車両のシステム構成を示す図である。電動ブレーキを示す断面図である。センサ荷重とセンサ出力信号との関係を示す特性線図である。第１の実施形態によるピストン推力算出部を示すブロック図である。図４中のセンサ荷重変換器によって算出されるセンサ荷重と、オフセット除去後センサ信号との関係を示す特性線図である。図４中のピストン推力変換器によって算出されるピストン推力と、センサ荷重との関係を示す特性線図である。第２の実施形態によるピストン推力算出部を示すブロック図である。図７中のピストン推力変換器によって算出されるピストン推力と、センサ荷重との関係を示す特性線図である。パッド新品時において、推力発生時に推力センサにかかる荷重を模式的に示す説明図である。パッド摩耗時において、推力発生時に推力センサにかかる荷重を模式的に示す説明図である。

以下、実施形態による電動ブレーキ装置を、四輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して説明する。

図１は、実施形態による電動ブレーキ装置としての電動ブレーキ２０を適用した車両１のシステム構成を示す図である。車両１に搭載されたブレーキ装置２は、左側の前輪３Ｌおよび右側の前輪３Ｒに対応して設けられた液圧式ブレーキ４（フロント制動機構）と、左側の後輪５Ｌおよび右側の後輪５Ｒに対応して設けられた電動ブレーキ２０（リヤ制動機構）とを備えている。また、ドライバのブレーキペダル６の操作量を計測する液圧センサ７およびペダルストロークセンサ８には、メインＥＣＵ９が接続されている。メインＥＣＵ９は、液圧センサ７およびペダルストロークセンサ８からの信号の入力を受けて、予め定められた制御プログラムにより各輪（４輪）に対しての目標制動力の演算を行う。メインＥＣＵ９は、算出した制動力に基づいて、フロント２輪それぞれに対しての制動指令をフロント液圧装置用ＥＣＵ１０（即ちＥＳＣブーストＥＣＵ）へＣＡＮ１２（Controller area network）を介して送信する。メインＥＣＵ９は、算出した制動力に基づいて、リヤ２輪それぞれに対しての制動指令をリヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１へＣＡＮ１２を介して送信する。また、メインＥＣＵ９は、前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒのそれぞれの近傍に設けられている、車輪速度センサ１３と接続され各輪の車輪速度を検出することができる。

次に、電動ブレーキ２０の具体的に構成について、図１および図２を参照して説明する。

電動ブレーキ２０は、ディスクロータＤ（ディスク）に押圧されるブレーキパッド２２，２３を移動させるピストン３２に電動モータ３９の駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構２１と、ピストン３２への推力を検出する推力センサ４４と、電動モータ３９の回転位置を検出する回転角センサ４６と、電動モータ３９の駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置としてのリヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１と、を備えている。このとき、ディスクロータＤは被制動部材であり、ブレーキパッド２２，２３は制動部材である。

図２に示すように、ブレーキ機構２１は、一対のインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３と、キャリパ２４とを備えている。インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３は、車両１の回転部に取り付けられるディスクロータＤを挟んで軸方向両側に配置されている。電動ブレーキ２０は、キャリパ浮動型として構成されている。なお、一対のインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３と、キャリパ２４とは、車両１のナックル等の非回転部に固定されたブラケット２５に、支持されている。ブラケット２５は、インナブレーキパッド２２とアウタブレーキパッド２３とをそれぞれ独立して支持するインナ側支持部２６とアウタ側支持部２７とを備えている。

キャリパ２４は、キャリパ２４の主体であるキャリパ本体２８と、キャリパ本体２８と並ぶように配置された電動モータ３９とを備えている。キャリパ本体２８には、車両内側のインナブレーキパッド２２に対向する基端部に配置され、インナブレーキパッド２２に対向して開口する円筒状のシリンダ部２９と、シリンダ部２９からディスクロータＤを跨いでアウタ側に延び、車両外側のアウタブレーキパッド２３に対向する先端側に配置される爪部３０とが一体的に形成されている。

シリンダ部２９には、有底のシリンダ３１が形成されている。ピストン３２は、インナブレーキパッド２２を押圧するものであって、有底のカップ状に形成されている。ピストン３２は、その底部３３がインナブレーキパッド２２に対向するようにシリンダ３１内に収容されている。

キャリパ本体２８のシリンダ部２９の底壁側には、ギヤハウジング３４が配置されている。ギヤハウジング３４の内部には、平歯多段減速機構３５、遊星歯車減速機構３６および制御基板３８が収容されている。制御基板３８には、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置としてのリヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１が設けられている。リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を、制動指令に基づいて制御する。

キャリパ本体２８には、電動モータ３９と、電動モータ３９からの回転トルクを増力する伝達機構である、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６と、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転が伝達されてピストン３２に推力を付与するボールねじ機構４１と、ピストン３２からインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３への推力（押圧力）に対する反力を検出する推力センサ４４と、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２がピストン３２を推進するとき、プッシュロッド４２に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構４５と、電動モータ３９の回転軸４０の回転角を検出する回転角センサ４６と、制動時にピストン３２からインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３への推力を保持する推力保持機構４７と、が備えられている。推力センサ４４は、ピストン３２への推力を検出する推力検出部を構成している。推力センサ４４は、ボールねじ機構４１を構成するベースナット４３とシリンダ３１の底部に挟み込まれるように設置されている。

平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６は、電動モータ３９の回転を、所定の減速比で減速、増強して、遊星歯車減速機構３６のキャリア３７に伝達する。キャリア３７からの回転は、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２に伝達される。

ボールねじ機構４１は、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転運動、すなわち電動モータ３９の回転運動を直線運動（以下、便宜上直動という）に変換し、ピストン３２に推力を付与するものである。ボールねじ機構４１は、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転運動が伝達される、軸部材としてのプッシュロッド４２と、プッシュロッド４２の外周面にねじ係合される、ナット部材としてのベースナット４３と、から構成されている。ベースナット４３は、シリンダ３１に対して相対回転しないように、図示しない嵌合部によって嵌合されている。プッシュロッド４２は、ベースナット４３を推力センサ４４に押し付けながら、ベースナット４３に対して相対回転しながら前進することができる。さらに、プッシュロッド４２は、先端に取り付けられたスラスト軸受を介してピストン３２と相対回転可能なように接続されている。このため、ピストン３２を前進させることができ、ピストン３２によってインナブレーキパッド２２をディスクロータＤに押し付けることができる。

戻し機構４５は、フェールオープン機構と称することもある。戻し機構４５は、制動中、電動モータ３９や制御基板３８等が失陥した場合に、ピストン３２によるインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの制動力を開放するものである。

回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転軸４０の回転角度を検出するものである。回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転軸４０に取り付けられた磁石部材と、磁気検出ＩＣチップ（いずれも図示せず）と、を備えている。回転する磁石部材からの磁束の変化を磁気検出ＩＣチップにより検出することで、制御基板３８により、電動モータ３９の回転軸４０の回転角度を演算して検出することができる。回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転位置を検出する回転角検出部を構成している。

リターンスプリング４８は、コイルスプリングによって構成されている。リターンスプリング４８は、プッシュロッド４２に対して後退方向の回転力を蓄えることができる。電流センサ４９は、制御基板３８上のモータ駆動回路内に、電動モータ３９に供給されるモータ電流を検出可能なように取り付けられている。電流センサ４９は、モータ電流に応じた信号を出力する。

次に、電動ブレーキ２０において、通常走行における制動および制動解除の作用について説明する。

通常走行における制動時には、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１からの指令により、電動モータ３９が駆動されて、その正方向、即ち制動方向（増力方向）の回転が、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６を経由することで所定の減速比で減速、増強されて遊星歯車減速機構３６のキャリア３７に伝達される。そして、キャリア３７からの回転が、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２に伝達される。

続いて、キャリア３７の回転に伴ってプッシュロッド４２が回転し始めると、プッシュロッド４２がベースナット４３を推力センサ４４に押し付けると共に、ベースナット４３に対して相対回転しながら前進するようになる。プッシュロッド４２がベースナット４３に対して相対回転しながら前進すると、ピストン３２が前進して、ピストン３２によりインナブレーキパッド２２をディスクロータＤに押し付ける。そして、ピストン３２によるインナブレーキパッド２２への押圧力に対する反力により、キャリパ本体２８がブラケット２５に対して図２における右方向に移動して、爪部３０に取り付けられたアウタブレーキパッド２３をディスクロータＤに押し付ける。この結果、ディスクロータＤがインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両１の制動力が発生することになる。

引き続き、ディスクロータＤがインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３により挟みつけられて制動力が発生し始めると、その反力が、インナブレーキパッド２２側からはプッシュロッド４２およびベースナット４３を経由して、アウタブレーキパッド２３側からは爪部３０およびシリンダ３１の底部を経由して、推力センサ４４に付与される。そして、推力センサ４４により、ピストン３２の前進によるインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの推力が検出される。

そして、これ以降リターンスプリング４８にプッシュロッド４２に対する後退方向への回転力が蓄えられる。その後、回転角センサ４６および推力センサ４４等からの検出信号により電動モータ３９の駆動が制御されて、制動状態が確立される。

一方、制動解除時には、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１からの指令により、電動モータ３９の回転軸４０が逆方向、即ち制動解除方向（減力方向）に回転すると共に、その逆方向の回転が平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６を介してプッシュロッド４２に伝達される。その結果、プッシュロッド４２が逆方向に相対回転しながら後退し始めることで、ディスクロータＤへの推力が減少し、推力により圧縮されていたインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３の復元力によりキャリパ本体２８がブラケット２５に対して図２における左方向に移動すると共に、ピストン３２が後退する。これにより、リターンスプリング４８が初期状態に戻り、ディスクロータＤへのインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３による制動力が解除される。

ピストン３２のパッドの復元力による後退は、インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３の復元力が、それぞれのパッドとブラケット間に存在する摺動抵抗と、ピストン３２とシリンダ３１間に存在する摺動抵抗の和と釣り合うまでなされる。それ以降、さらにピストン３２を後退させるためには、電動モータ３９を減力方向にさらに駆動してプッシュロッド４２をさらに後退させ、ピストン内壁面に存在する溝に嵌合し、ピストン３２とプッシュロッド４２の直動方向の相対変位量を規制するための止め輪を介してピストン３２が後退するように力を伝達させる必要がある。

インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３がパッドとブラケット間や、ピストン３２とシリンダ３１間の摺動抵抗によって後退しなくなることによって発生するディスクロータＤとの間の残存推力は、車両走行時、即ちディスクロータＤが回転する際の抵抗トルク（引き摺りトルク）となり、車両の燃費に影響を及ぼす。そのため、電動ブレーキ２０においては、メインＥＣＵ９からの制動指令が無くなった、または無い場合は、電動モータ３９を減力方向に駆動し、ピストン３２とインナブレーキパッド２２との間に間隔（クリアランス）を設けることにより、残存推力を低減させ、引き摺りトルクを低減させることが可能である。図示していないが、ピストン３２とインナブレーキパッド２２を一体となって直動するように嵌合させることで、ディスクロータＤとインナブレーキパッド２２の間にクリアランスを設けることも可能である。インナブレーキパッド２２とアウタブレーキパッド２３の間にディスクロータＤから離間する方向に力が付勢されたばねを設ける等の方法によってディスクロータＤとアウタブレーキパッド２３との間にクリアランスを設けることも可能である。これらの方法によってさらに引き摺りトルクを低減させることが可能である。

制動中、電動モータ３９や制御基板３８が失陥した場合には、制動途中にリターンスプリング４８に蓄えられた付勢力によって、プッシュロッド４２が逆方向に相対回転しながら後退して、インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの制動力が開放される。

このように、電動ブレーキ２０は、ピストン３２の位置制御および推力制御を実施するために、電動モータ３９の回転角を検出できる回転角センサ４６、ピストン３２の推力を検出できる推力センサ４４、およびモータ電流を検出する電流センサ４９を備えている。また、推力発生中の故障に対応するために、推力を解除できる戻し機構４５（フェールオープン機構）を備えている。

次に、推力センサ４４にかかる荷重と出力信号（センサ出力信号）の関係について、図３を用いて説明する。推力センサ４４は、電動ブレーキ２０が発生する推力を検出する。このとき、推力発生によって発生する反力が、推力センサ４４にかかる荷重となる。推力センサ４４は、この荷重に応じた値を検出信号としてリヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１に出力する。本発明においては、反力を信号に変換する方法は何でもよい。例えば、センサ内部の反力による変形を、歪の変化や部品間隔の変化として検出してもよい。また、反力の検出結果の出力形式は、アナログ電圧として出力してもよいし、センサ内部にＩＣをもち、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１とのデジタル通信としてもよい。

推力センサ４４が検出信号を出力するために必要な電力が、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１から供給される場合、推力センサ４４の出力信号（センサ出力信号）は、供給電圧の範囲内で、入力に応じて単調に増加または減少するように出力されることが一般的である。故障等により信号自体が出力されないことや、供給電圧そのものが出力される場合等との区別をつけるために、センサ入力（推力センサ４４であれば荷重）が０であっても、出力信号は０ではなく、オフセットされた出力として、例えば出力信号の範囲の１０％程度を出力するものがある。最大出力側においても、出力信号を、例えば出力信号範囲の９０％程度まで制限するようなものがある。

このような場合において、荷重が０の場合のオフセット出力は、センサ内部回路定数の個体差、温度変化、経時変化等により変動する。そのため、非制動時に、インナブレーキパッド２２とピストン３２との間にクリアランスを確保し、推力が発生していない状態のオフセット出力の値（オフセット値）を推力ゼロの値として学習する。そして、推力ゼロの値からの変化分を発生推力として認識し、推力を制御する。これにより、推力制御精度を向上することが可能となる。

ところで、推力センサ４４は、電気配線の取り回しなどの制約により、ピストン３２が格納されたシリンダ３１の底部に設置されている。このため、推力センサ４４に作用するセンサ荷重と、ピストン３２がブレーキパッド２２，２３（制動部材）に対して発生するピストン推力との間には、誤差が生じる。この推力誤差は、ピストン３２が制動部材への推力を発生した際の、電動ブレーキ２０の内機およびシリンダ３１に応力がかかることによる弾性変形、および内機部品間の力の伝達経路の変化によって発生する。そのため、この推力誤差は、発生推力と、例えばボールねじ機構４１の長さのようなブレーキ機構２１の内機の状態とによって変化する。従って、推力誤差は、推力センサ４４の設置位置に応じて異なる。

例えば、センサ荷重が小さい場合には、センサ荷重の変化に対するピストン推力の変化は小さくなる傾向がある。これに対し、センサ荷重が大きい場合には、センサ荷重の変化に対するピストン推力の変化は大きくなる傾向がある。このため、センサ荷重とピストン推力とは、比例関係になく、例えば１次以上の多項式関数で表される関係になる。

本発明は、上述の問題に鑑みて考案されたものであり、本発明の第１の実施形態について図４ないし図６を用いて説明する。

図４は、第１の実施形態によるピストン推力算出部５１を示すブロック図である。ピストン推力算出部５１は、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１に搭載されている。ピストン推力算出部５１は、推力センサ４４のセンサ出力信号を入力とし、ピストン推力を算出する。ここで、算出されたピストン推力は、メインＥＣＵ９から送信される制動力指令としての推力指令を実現するためのフィードバック信号として、当該技術者であれば既知の技術によって電動モータ３９への駆動信号を算出するために使用される。

ピストン推力算出部５１は、推力センサ４４にかかる荷重の特性変化に応じて、推力センサ４４の検出値を補正する。具体的には、ピストン推力算出部５１は、推力センサ４４にかかる荷重の特性変化に応じて、推力センサ４４のセンサ出力信号からピストン推力を算出する。このような演算を行うために、ピストン推力算出部５１は、減算器５２、センサ荷重変換器５３およびピストン推力変換器５４を備えている。減算器５２は、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１が認識した推力センサ４４のセンサ出力信号からオフセット値を減算し、オフセット除去後センサ信号を算出する。オフセット値は、前述の通り、ピストン推力を発生していない状態でのセンサ出力信号である。オフセット値は、学習して決定してもよいし、センサ仕様としての設計値でもよい。

センサ荷重変換器５３は、オフセット除去後センサ信号を用いてセンサ荷重を算出する。図５に示すように、センサ荷重変換器５３は、推力センサ４４を組み立てて出荷する際の個体特性を、特性マップもしくは１次以上の多項式関数特性として表したグラフによって構成されている。この特性マップまたはグラフは、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１内の図示しない記憶領域に予め保持されている。センサ荷重変換器５３は、オフセット除去後センサ信号を入力とし、この特性マップ、もしくは特性で得られる関数演算を実施することで、センサ荷重を算出する。

ピストン推力変換器５４は、センサ荷重を用いてピストン推力を算出する。図６に示すように、ピストン推力変換器５４は、電動ブレーキ２０を組み立てて出荷する際の個体特性を、特性マップもしくは１次以上の多項式関数特性として表したグラフによって構成されている。この特性マップまたはグラフは、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１内の図示しない記憶領域に予め保持されている。ピストン推力変換器５４は、センサ荷重を入力とし、この特性マップ、もしくは特性で得られる関数演算を実施することでピストン推力を算出する。

なお、第１の実施形態では、センサ荷重変換器５３とピストン推力変換器５４に処理を分離した場合を説明した。本発明はこれに限らず、センサ荷重変換器５３とピストン推力変換器５４を統合して、１つの特性マップもしくは１次以上の多項式関数特性を用いることで実現してもよい。また、温度などによって特性が変化する場合を考慮し、温度センサに対する特性マップを複数持つ、あるいは関数の入力に温度を使用するなどし、温度に対して特性を可変にしてもよい。

また、第１の実施形態では、センサ荷重から直接ピストン推力を算出するものとした。本発明はこれに限らず、センサ荷重から推力の補正量を算出し、センサ荷重に補正量を加算することで、ピストン推力を算出する構成としてもよい。さらに、ピストン推力を算出する代わりに、推力指令を補正量によって補正し、センサ荷重をフィードバック信号として用いる構成としてもよい。

かくして、第１の実施形態では、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１（制御装置）は、推力センサ４４（推力検出部）にかかる荷重の特性変化に応じて、推力センサ４４の検出値を補正する。具体的には、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、推力センサ４４のセンサ出力信号に基づく、次数が１次以上の関数で近似される特性によって、ピストン推力を算出する。

これにより、推力センサ４４に作用するセンサ荷重が小さい場合には、センサ荷重の変化に対するピストン推力の変化を小さくすることができる。また、推力センサ４４に作用するセンサ荷重が大きい場合には、センサ荷重の変化に対するピストン推力の変化を大きくすることができる。この結果、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１が算出するピストン推力は、実際にピストン３２がブレーキパッド２２，２３に対して発生するピストン推力に近い値になる。従って、ピストン推力の制御精度を向上させることができる。また、電動ブレーキ２０における推力センサ４４の設置位置によらずピストン推力の制御精度を向上させることができるため、推力センサ４４の設置性を向上させることができる。

次に、図７および図８は第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、推力センサにかかる荷重の特性変化として、電動モータから推力を付与したときのピストンの移動量の変化に応じて推力センサの検出値を補正することにある。なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図７は、第２の実施形態によるピストン推力算出部６１を示すブロック図である。ピストン推力算出部６１は、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１に搭載されている。ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４のセンサ出力信号とピストン位置を入力とし、ピストン推力を算出する。ここで、算出されたピストン推力は、メインＥＣＵ９から送信される制動力指令としての推力指令を実現するためのフィードバック信号として、電動モータ３９への駆動信号を算出するために使用される。

ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４にかかる荷重の特性変化に応じて、推力センサ４４の検出値を補正する。このため、ピストン推力算出部６１は、第１の実施形態によるピストン推力算出部５１と同様に構成されている。ピストン推力算出部６１は、減算器５２、センサ荷重変換器５３およびピストン推力変換器６２を備えている。

但し、ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４にかかる荷重の特性変化として、電動モータ３９から推力を付与したときのピストン３２の移動量の変化に応じて、推力センサ４４の検出値を補正する。具体的には、ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４のセンサ出力信号と、回転角センサ４６の検出回転角から推定されるピストン位置とを組み合わせて、センサ荷重とピストン推力との間の誤差を補正する。これにより、ピストン推力算出部６１は、ブレーキパッド２２，２３の磨耗量に応じて推力センサ４４の検出値を変更する。この点で、第２の実施形態によるピストン推力算出部６１は、第１の実施形態によるピストン推力算出部５１とは異なる。

このとき、ピストン推力算出部６１のピストン推力変換器６２には、ピストン３２をブレーキパッド２２，２３から離間する方向に最大まで戻した位置を原点とするピストン位置が、センサ荷重に追加して入力される。ここで、ピストン位置は、電動モータ３９の回転軸４０の回転角度を検出する回転角センサ４６の信号を用いる。回転角センサ４６は、１回転分の値しか認識できないため、認識した回転角センサ４６の変化量を積算して算出する。

この場合、ピストン位置の原点が不定となる。このため、システム起動後、例えば非制動時などにピストン３２をブレーキパッド２２，２３から離間する方向に最大まで戻す動作を実施して、ピストン位置の原点を見つける。また、パッド交換時などに、最大まで戻した位置からの移動量を、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１内の図示しない不揮発性記憶領域に保存しておき、システム起動時に読み出し、終了時に記憶することを繰り返す。これにより、システム起動時のピストン位置を、原点からの位置として認識してもよい。

ピストン位置を用いた場合のピストン推力変換器６２について、図８を用いて説明する。ピストン推力変換器６２は、センサ荷重およびピストン位置を用いてピストン推力を算出する。図８に示すように、ピストン推力変換器６２は、電動ブレーキ２０を組み立てて出荷する際の個体特性を、特性マップもしくは１次以上の多項式関数特性として表したグラフによって構成されている。この特性マップまたはグラフは、センサ荷重が発生する際のピストン位置に応じて可変となるように設定されている。ピストン推力変換器６２の特性マップまたはグラフは、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１内の図示しない記憶領域に予め保持されている。ピストン推力変換器６２は、センサ荷重とピストン位置を入力とし、図１０に示す特性マップ、もしくは特性で得られる関数演算を実施することでピストン推力を算出する。このため、パッド摩耗量が小さい場合には、パッド摩耗量が大きい場合に比べて、センサ荷重が同じ値であっても、ピストン推力変換器６２が算出するピストン推力は、大きくなる。

また、第２の実施形態では、ブレーキパッド２２，２３から離間する方向に最大まで戻した位置を原点とし、この原点からのピストン位置に基づいて、ピストン推力を算出するための特性を変更した。本発明はこれに限らず、センサ荷重が増加を開始する位置を原点とし、例えばパッド摩耗量や温度によって変化する、ピストン位置とセンサ荷重との関係特性（剛性）に基づいて、ピストン推力を算出するための特性を変更してもよい。この場合、ピストン位置とセンサ荷重との関係特性は、例えばピストン位置の増加量に対するセンサ荷重の増加量の比率が該当する。このため、ピストン推力変換器６２には、ピストン位置に代えて、ピストン位置の増加量に対するセンサ荷重の増加量の比率を入力してもよい。

かくして、第２の実施形態でも、第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、推力を発生した際の推力センサ４４にかかるセンサ荷重は、パッド摩耗量（ブレーキパッド２２，２３の厚さ）に応じて変化する。これに対し、第２の実施形態では、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１のピストン推力算出部６１は、推力センサ４４にかかるセンサ荷重の特性変化として、電動モータ３９から推力を付与したときのピストン３２の移動量の変化に応じて推力センサ４４の検出値を補正する。これにより、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１のピストン推力算出部６１は、ブレーキパッド２２，２３（制動部材）の磨耗量に応じて推力センサ４４の検出値を変更する。このため、推力センサ４４のパッド摩耗量によらず、センサ荷重からピストン推力を精度よく算出することができる。

上述した効果について、図９および図１０を参照して詳細に説明する。インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３は、制動によって徐々に摩耗する。図９は、パッド新品時において、ブレーキ機構２１の推力発生時に推力センサ４４にかかる荷重を模式的に表している。推力発生時、シリンダ部２９は、ディスクロータＤを跨いでいる部分（図９中の上側部分）に応力が発生する。このとき、インナブレーキパッド２２を押圧するピストン３２が格納された円筒部と、アウタブレーキパッド２３を押圧する爪部３０とが、図９中の下側部分が広がるように変形する。この変形に沿うように、ピストン３２、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２およびベースナット４３のそれぞれの接触部に荷重がかかり、推力センサ４４にセンサ荷重として伝達される。この場合、推力センサ４４にかかるセンサ荷重は、シリンダ部２９の底部のうち図９中の上側部分で大きくなり、図９中の下側部分で小さくなる。このように、推力センサ４４にかかるセンサ荷重は、図９中の上側部分と下側部分との間で大きな差（荷重差）が生じる。

一方、図１０は、パッド摩耗時において、ブレーキ機構２１の推力発生時に推力センサ４４にかかる荷重を模式的に表している。パッド摩耗により、図９と同一の推力を発生するためには、パッド新品時に比べて、プッシュロッド４２をさらに前進させ、ベースナット４３の相対位置を変化させる必要がある。このとき、推力センサ４４にかかるセンサ荷重は、プッシュロッド４２とベースナット４３の相対位置が変化することにより、荷重の伝達経路が変化する。推力センサ４４にかかるセンサ荷重は、図１０中の上側部分と下側部分との間で差（荷重差）が生じる。しかしながら、この荷重差は、パッド新品時から変化する。具体的には、パッド新品時に比べて、回転直動変換機構としてのボールねじ機構４１の長さが長くなることによって、荷重差が小さくなる傾向がある。これに伴い、パッド摩耗が大きくなるに従って、センサ荷重に対するピストン推力が低下する。このため、パッド新品時とパッド摩耗時とを比較すると、センサ荷重が同じ値であっても、パッド新品時のピストン推力に比べて、パッド摩耗時のピストン推力は低下する。

推力センサ４４は、推力センサ４４にかかる荷重によって生じる微小な歪や変位等を検出信号に変換する。このため、推力センサ４４の内部における、歪や変位等を検出する位置によって、ピストン３２に発生する推力とは異なる推力を検出する。これが推力誤差となるため、推力制御精度を悪化させる原因になる。

これに対し、第２の実施形態では、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１のピストン推力変換器６２は、センサ荷重とピストン位置を入力とし、図８に示す特性マップ、もしくは特性で得られる関数演算を実施することでピストン推力を算出する。このとき、ピストン推力変換器６２は、パッド新品時に比べてパッド摩耗時の方がセンサ荷重に対するピストン推力が低下するように、ピストン推力を算出する。このため、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、推力センサ４４の搭載位置およびパッド摩耗量（パッド厚さ）に応じたピストン推力を算出することができる。この結果、リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、パッド摩耗量によらず、センサ荷重からピストン推力を精度よく算出することができる。

また、第２の実施形態では、ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４のセンサ出力信号と、回転角センサ４６の検出回転角から推定されるピストン位置とを組み合わせて、センサ荷重とピストン推力との間の誤差を補正する。このため、誤差の補正精度が高くなる。これに加え、ピストン推力算出部６１は、推力センサ４４にかかる荷重の特性変化として、ピストン３２をブレーキパッド２２，２３から離間する方向に最大まで後退させた位置からピストン３２がブレーキパッド２２，２３をディスクロータＤに押圧する位置までの距離の変化に応じて推力センサ４４の検出値を補正する。このため、ピストン位置を正確に検出することができ、誤差の補正精度が最も高くなる。

なお、前記各実施形態では、後輪５Ｌ，５Ｒに電動ブレーキ２０を適用するものとしたが、前輪３Ｌ，３Ｒに電動ブレーキ２０を適用してもよく、４輪全てに電動ブレーキ２０を適用してもよい。

以上説明した実施態様に基づく電動ブレーキ装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、電動ブレーキ装置は、電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ピストンを前記制動部材から離間する方向に最大まで後退させた位置から前記ピストンが前記制動部材を被制動部材に押圧する位置までの距離に応じて前記推力検出部の検出値を変更することを特徴としている。

第２の態様としては、電動ブレーキ装置は、電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化に応じて、前記推力検出部の検出値を補正することを特徴としている。

第３の態様としては、第２の態様において、前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化として、電動モータから推力を付与したときの前記ピストンの移動量の変化に応じて前記推力検出部の検出値を補正することを特徴としている。

第４の態様としては、第２の態様において、前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化として、前記ピストンを前記制動部材から離間する方向に最大まで後退させた位置から前記ピストンが前記制動部材を被制動部材に押圧する位置までの距離の変化に応じて前記推力検出部の検出値を補正することを特徴としている。

第５の態様としては、電動ブレーキ装置は、電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記制動部材の磨耗量に応じて前記推力検出部の検出値を変更することを特徴としている。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本願は、２０１９年３月２７日付出願の日本国特許出願第２０１９−０６０４９１号に基づく優先権を主張する。２０１９年３月２７日付出願の日本国特許出願第２０１９−０６０４９１号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

３Ｌ，３Ｒ前輪５Ｌ，５Ｒ後輪１１リヤ電動ブレーキ用ＥＣＵ（制御装置）２０電動ブレーキ（電動ブレーキ装置）２１ブレーキ機構２２インナブレーキパッド（制動部材）２３アウタブレーキパッド（制動部材）３２ピストン３９電動モータ４１ボールねじ機構４４推力センサ（推力検出部）４６回転角センサ４９電流センサ５１，６１ピストン推力算出部５２減算器５３センサ荷重変換器５４，６２ピストン推力変換器Ｄディスクロータ（被制動部材）

Claims

電動ブレーキ装置であって、
電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、
前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、
制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ピストンを前記制動部材から離間する方向に最大まで後退させた位置から前記ピストンが前記制動部材を被制動部材に押圧する位置までの距離に応じて前記推力検出部の検出値を変更することを特徴とする電動ブレーキ装置。
電動ブレーキ装置であって、
電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、
前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、
制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化に応じて、前記推力検出部の検出値を補正することを特徴とする電動ブレーキ装置。
請求項２において、
前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化として、電動モータから推力を付与したときの前記ピストンの移動量の変化に応じて前記推力検出部の検出値を補正することを特徴とする電動ブレーキ装置。
請求項２において、
前記制御装置は、前記推力検出部にかかる荷重の特性変化として、前記ピストンを前記制動部材から離間する方向に最大まで後退させた位置から前記ピストンが前記制動部材を被制動部材に押圧する位置までの距離の変化に応じて前記推力検出部の検出値を補正することを特徴とする電動ブレーキ装置。
電動ブレーキ装置であって、
電動モータの駆動によりピストンを推進し、制動部材を被制動部材に押圧することで制動力を付与するブレーキ機構と、
前記ピストンの推力を検出する推力検出部と、
制動指令に応じて、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記制動部材の磨耗量に応じて前記推力検出部の検出値を変更することを特徴とする電動ブレーキ装置。