JP2014121964A - 電動ブレーキ装置、およびそれを備えたブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車輪速センサを別途設けることなく車輪速を検出することができる電動ブレーキ装置、およびブレーキシステムを提供すること。
【解決手段】電動ブレーキ装置１は、ディスクと、ディスクの対応する側面をそれぞれ押圧可能な第１パッドおよび第２パッドとを備えている。第１パッドには、第１パッドのスラスト方向の歪を検出するための歪センサ４０が配設されている。電動ブレーキ装置１を制御するためのＥＣＵ５３は、車輪１周期に対応する歪変動パターンＰが記憶された歪変動パターン記憶部５５と、歪変動パターン記憶部５５に記憶された歪変動パターンと第１パッド６に生じる歪とに基づいてアンチロック動作の実行の可否を判定するアンチロック動作判定部５６とを含む。
【選択図】図３

Description

この発明は、電動ブレーキ装置、およびそれを備えたブレーキシステムに関する。

油圧式ブレーキ装置には、アンチロックシステム（ＡＢＳ）が一般的に採用されている（特許文献１参照）。また、近年、ブレーキ装置として、従来の油圧式ブレーキ装置に代わり、電動ブレーキ装置の開発が進められている。この電動ブレーキ装置は、電動モータの回転駆動力を直線方向力に変換し、回転状態にあるディスクにパッドを押圧することにより、ディスクに対して制動力を与える（特許文献２参照）。

特開２０１１−１１６２３７号公報 特開２０００−１１０８６０号公報

このような電動ブレーキ装置では、パッドに荷重センサが配設されている。そして、パッドに作用する荷重の大きさに基づきディスクに対する押付け力を調節することにより、制動力を制御している。
ところで、電動ブレーキ装置および油圧式ブレーキ装置の双方を備えるブレーキシステムでは、油圧式ブレーキ装置のＡＢＳにアンチロック動作を行わせることにより、車輪のロックを抑制することが可能である。一般的にこのようなアンチロック動作の実行の可否は、車輪速および車速の双方に基づいて判定される。車輪速を求めるための車輪速センサを別途設けると、この車輪センサの分だけコストアップになるばかりか、この車輪センサの分だけ重量が増大するおそれがある。

本発明は、このような背景の下でなされたもので、車輪速センサを別途設けることなく車輪速を検出することができる電動ブレーキ装置、およびそれを備えたブレーキシステムを提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車輪と一体回転するディスク（２）に電動アクチュエータ（１３）の駆動によりパッド（６，７）を押圧して、制動力を発生させる電動ブレーキ装置（１）であって、前記パッドに生じる荷重の大きさを検出するための荷重検出手段（４０）と、前記車輪を回転させるときの前記荷重の大きさの変動パターンである荷重変動パターン（Ｐ）を記憶する荷重変動パターン記憶手段（５５）と、前記荷重検出手段により検出される前記荷重の変動と前記荷重変動パターンとに基づいて、前記車輪の車輪速を演算する車輪速演算手段（５６）とを含む、電動ブレーキ装置である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、車輪の回転時において、車輪の回転角度位置に応じて車輪から入力される荷重の大きさが異なり、そのため、制動時にパッドに生じる荷重が、車輪の回転時の周方向位置に応じて変動する。パッドに生じる荷重の変動は、車輪の回転角度位置に応じて変動する。そのため、車輪が１周する毎に１つの荷重変動パターンが得られ、そのような荷重変動パターンが車輪の回転に伴って複数回繰返し出現する。したがって、荷重変動パターン記憶手段に荷重変動パターンを記憶させておき、荷重検出手段の検出出力に基づく荷重変動と、荷重変動パターン記憶手段に記憶されている荷重変動パターンとを比較することにより、車輪速を算出することができる。ゆえに、車輪速センサを別途設けることなく車輪速を検出することができる。

請求項２に記載の発明は、前記荷重検出手段は、前記パッドの歪の大きさを検出する歪検出手段（４０）を含む、請求項１に記載の電動ブレーキ装置である。
この構成によれば、パッドの歪の大きさを検出することにより、当該パッドに作用する荷重の大きさを検出することができる。
請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置と、前記車輪のロックを抑制するためのアンチロック動作を実行させるためのＡＢＳ動作手段（５２）と、前記ＡＢＳ動作手段によるアンチロック動作の実行の可否を、前記車輪速演算手段によって演算される車輪速を含む情報に基づいて判定するアンチロック動作判定手段（５６）とを含む、ブレーキシステム（５０）である。

この構成によれば、ＡＢＳ動作手段によるアンチロック動作の実行の可否が、車輪速演算手段による演算の結果得られた車輪速を含む情報に基づいて判定される。そのため、車輪速センサを別途設けることなく、アンチロック動作の実行の可否を判定することができる。これにより、ブレーキシステムの軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態の電動ブレーキ装置の概略断面図であり、非制動時を示している。 電動ブレーキ装置の概略断面図であり、制動時を示している。 電動ブレーキ装置を含むブレーキシステムの電気的構成を説明するための図である。 ＥＣＵによるアンチロック動作判定の処理を示すフローチャートである。 第１パッドの歪の大きさの変動を示す図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態の電動ブレーキ装置１の非制動状態の概略断面図である。図２は電動ブレーキ装置１の制動状態の概略断面図である。図１および図２を参照して、電動ブレーキ装置１は、自動車等の車輪と一体回転するディスク２に摩擦による制動力を付与する装置である。

電動ブレーキ装置１は、たとえばナックル（図示しない）等に移動可能に支持されたフローティングタイプのキャリパ３と、ディスク２を挟んで配置され、キャリパ３によって互いに接近／離間可能に支持された第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５と、第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５にそれぞれ固定され、図２に示すようにディスク２の対応する側面をそれぞれ押圧可能な第１パッド６および第２パッド７とを備えている。第１パッド６には、第１パッド６の後述するスラスト方向ＳＴの歪を検出するための歪センサ（歪検出手段）４０が配設されている。

キャリパ３は、互いに固定された第１ボディ８および第２ボディ９と、第２ボディ９に固定されたカバー１０とを備えている。第１ボディ８は、本体部８Ａと、本体部８Ａと架橋部８Ｂを介して連結された腕部８Ｃとを備えている。
第１バックプレート４は、本体部８Ａを挿通した支持孔１１に軸方向（後述するスラスト方向ＳＴに相当）に移動可能に支持された支軸１２の一端１２Ａに固定されている。支軸１２の他端１２Ｂはピストン２５に固定されている。第２バックアッププレート５は、腕部８Ｃに固定されている。第２ボディ９は、本体部８Ａに固定されている。

キャリパ３は、両パッド６，７をディスク２に押圧して制動力を発生させる機能を果たす。具体的には、キャリパ３は、車輪軸方向Ｘ１に平行なスラスト方向ＳＴのスラスト力を発生する電動アクチュエータ１３と、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力をパッド６，７に伝達する伝達機構１４とを備える。
電動アクチュエータ１３は、第２ボディ９から延設された取付ステー１５に固定されたモータハウジング１６Ａと出力軸としての回転軸１６Ｂとを有する電動モータ１６と、電動モータ１６の回転出力を減速しつつ伝達するギヤ機構１７と、ギヤ機構１７を介して伝達される回転運動をスラスト方向ＳＴの直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構１８とを備えている。なお、電動アクチュエータ１３Ａに含まれる運動変換機構としてボールねじ機構１８を例に挙げるが、これに代えて遊星歯車機構を採用してもよい。

ギヤ機構１７は、回転軸１６Ｂの一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ１９と、駆動ギヤ１９に噛み合うアイドルギヤ２０と、アイドルギヤ２０に噛み合って中心軸線Ｃ１まわりに回転する被動ギヤ２１とを備えている。アイドルギヤ２０は第２ボディ９に回転可能に軸支されている。被動ギヤ２１は、次に述べるボールナット２４の回転に同期して回転するように、第２ボディ９に穿設された挿通孔３２を挿通する連結部３３を介してボールナット２４に連結されている。カバー１０は、ギヤ機構１７を覆うようにして、第２ボディ９に固定されている。

ボールねじ機構１８は、回転が規制された出力部材としてのねじ軸２２と、ねじ軸２２にボール２３を介して螺合し軸方向の移動が規制された入力部材としてのボールナット２４とを備えている。ねじ軸２２の一端２２Ａにはピストン２５が固定されている。
具体的には、ボールナット２４は、第２ボディ９の内周に固定された転がり軸受３０および転がり軸受３１に支持されている。ボールナット２４の外周は転がり軸受３０および転がり軸受３１の内輪にそれぞれ固定されており、これにより、ボールナット２４の軸方向移動が規制されている。

また、ねじ軸２２の他端部２２Ｂは、第２ボディ９に設けられた支持孔２７に挿通されている。支持孔２７には、軸方向に延びる案内溝２８が形成されている。ねじ軸２２の他端部２２Ｂの外周には、径方向外方に突出して案内溝２８に係合する凸部２９が設けられている。凸部２９と案内溝２８との係合により、ボールナット２４の回転が規制されている。また、案内溝２８が、凸部２９を介してボールナット２４の軸方向（スラスト方向ＳＴに相当）の移動を案内する機能を果たす。

電動モータ１６の回転軸１６Ｂの回転が、ギヤ機構１７を介して伝達されて、ボールナット２４が回転させられる。ボールナット２４の回転に伴って、ねじ軸２２が軸方向（スラスト方向ＳＴ）に移動する。
電動ブレーキ装置１の制動時には、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力が伝達機構１４を介して第１パッド６側へ伝達されて、図２に示すように、第１パッド６がディスク２側へ押圧され、第１パッド６がディスク２に対してディスク２の回転方向（たとえば紙面に直交して紙面の表側へ向かう方向）とは反対方向（たとえば紙面に直交して紙面の裏側へ向かう方向）への摩擦力による制動力を及ぼす。

図３は、電動ブレーキ装置１を含むブレーキシステム５０の電気的構成を説明するための図である。ブレーキシステム５０は、電動ブレーキ装置１と、電動ブレーキ装置１と同一の車両に搭載された油圧式ブレーキ装置５１とを含む。ブレーキシステム５０は、電動ブレーキ装置１と、電動ブレーキ装置１と同一の車両に搭載され、油圧ブレーキキャリパ（図示しない）を駆動する油圧式ブレーキ装置５１とを含む。ブレーキシステム５０では、電動ブレーキ装置１は補助的な役割を担う補助制動手段として機能する。油圧式ブレーキ装置５１はＡＢＳ（Antilock Brake System）機能（ＡＢＳ動作手段）５２を備えている。電動ブレーキ装置１およびＡＢＳ機能５２は各車輪に１対１対応に設けられている。油圧式ブレーキ装置５１は各車輪のいずれかがロックした場合、その車輪のブレーキ液圧を断続的に低下させる。ＡＢＳ機能５２は公知の構成であり、特開２０１１−１１６２３７号公報に記載されたＡＢＳ機能と同等の構成である。

ブレーキシステム５０は、電動ブレーキ装置１および油圧式ブレーキ装置５１を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）５３を備えている。ＥＣＵ５３は、電動ブレーキ装置１のブレーキ動作を制御するためのブレーキ制御部５４と、歪変動パターン（荷重変動パターン）Ｐを記憶するための歪変動パターン記憶部（荷重変動パターン記憶手段）５５と、ＡＢＳ機能５２によるアンチロック動作の実行の可否を判定するアンチロック動作判定部（アンチロック動作判定手段）５６と、アンチロック動作の実行を制御するアンチロック動作制御部５７とを含む。これらの機能処理部は、たとえば、所定のプログラム処理を実行することによってソフトウエア的に実現される。

歪変動パターン記憶部５５には、車輪１周期に対応する歪変動パターンＰ（後述する）が記憶されている。この歪変動パターンＰは、当該車輪を用いた実験により得られたパターンである。
ブレーキ制御部５４には、電動ブレーキ装置１の歪センサ４０の検出出力が与えられるようになっている。ブレーキ制御部５４は、歪センサ４０の検出出力に基づいて第１パッド６に作用する荷重の大きさを検出することができ、当該検出出力に基づいて電動モータ１６の回転駆動の実行／停止およびその回転量を制御する。

アンチロック動作判定部５６は、歪変動パターン記憶部５５に記憶された歪変動パターンと、歪センサ４０から与えられる検出出力（第１パッド６の歪）と、車両に搭載されて当該車両の車速を検出するための車速センサ５８からの検出出力とに基づいてアンチロック動作の実行の可否を判定（アンチロック動作判定）する。特許請求の範囲に記載の「ブレーキシステム」は、電動ブレーキ装置１と、ＡＢＳ機能５２と、アンチロック動作判定部５６とを含む。アンチロック動作判定部５６によるアンチロック動作判定を、以下、具体的に説明する。

図４は、アンチロック動作判定部５６（ＥＣＵ５３）によるアンチロック動作判定の処理を示すフローチャートである。図５は、車輪の回転時における、第１パッド６の歪の大きさの変動を示す図である。
図４に示すように、アンチロック動作判定部５６は、電動ブレーキ装置１の制動時において、歪センサ４０の検出出力を参照する（ステップＳ１）。このとき、歪センサ４０によって検出される第１パッド６の歪の大きさは、図５に示すように、車輪の回転角度位置に応じて変動する。より具体的には、第１パッド６の歪大きさの変動は、車輪１周期に対応して１つのパターン（歪変動パターン）をなす。このような変動は、車輪の回転時において、車輪の回転角度位置に応じて車輪から入力される荷重の大きさが異なり、そのため、電動ブレーキ装置１の制動時に、第１パッド６に付与される荷重の大きさが、車輪の回転時の回転角度位置に応じて変動していることに起因していると考えられる。したがって、車輪の回転に伴って車輪１周期に対応する歪変動パターンが、複数回繰返し出現する。この実施形態では、当該車輪を用いた実験により得られた車輪１周期に対応する歪変動パターンＰを、歪変動パターン記憶部５５に記憶している。

次いで、アンチロック動作判定部５６は、歪センサ４０の検出出力に基づく歪の変動を、歪変動パターン記憶部５５に記憶されている歪変動パターンＰと比較し、この比較結果から車輪速を演算により求める（ステップＳ２）。
次いで、アンチロック動作判定部５６は、算出された車輪速と車速センサ５８から得られた車速とに基づいて、アンチロック動作の実行の可否を判定する（ステップＳ３）。具体的には、車輪速と車速とから車輪がロック状態にあると判断できる場合には、アンチロック動作を実行すると判定されるが、車輪速と車速とから車輪がロック状態にあるとは判断できない場合には、アンチロック動作が非実行であると判定される。アンチロック動作判定部５６によりアンチロック動作の実行が判定された場合には、アンチロック動作制御部５７は、油圧式ブレーキ装置５１のＡＢＳ機能４２を制御してアンチロック動作を実行させる。

以上によりこの実施形態によれば、歪変動パターン記憶部５５に歪変動パターンＰを記憶させておき、歪センサ４０の検出出力に基づく歪の変動と、歪変動パターン記憶部５５に記憶されている歪変動パターンＰとを比較することにより車輪速を算出することができ、したがって、車速センサ５８からの検出出力を併せて参照することにより、アンチロック動作の実行の可否を判定することができる。ゆえに、車輪速の大きさを直接検出する車輪速センサを別途設けることなく、アンチロック動作の実行の可否を判定することができる。これにより、ブレーキシステム５０の軽量化を図ることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態において、ステップＳ２に示す車輪速の算出と、ステップＳ３に示すアンチロック動作の実行の可否を判定とを別々のステップであるとして説明したが、ステップＳ２およびＳ３の各ステップを一括して行うこともできる。

また、前述の実施形態において、車輪１周期に対応する長さの歪変動パターンＰを歪変動パターン記憶部５５が記憶する場合を例に挙げて説明したが、歪変動パターン記憶部５５に記憶される歪変動パターンＰが車輪１周期を超える長さを有していてもよいし、また、車輪１周期の一部にのみ対応する歪変動パターンＰが歪変動パターン記憶部５５に記憶されていてもよい。

また、荷重変動パターンの一例として歪変動パターンＰを歪変動パターン記憶部５５に記憶させる場合を例に挙げて説明したが、荷重変動パターンの形態で記憶させておくこともできる。
また、歪検出手段の一例として第１パッド６の歪を検出する歪センサ４０を挙げたが、これに代えて／これに併せて、第２パッド７の歪を検出する歪センサを歪検出手段として採用することもできる。また、荷重検出手段として歪検出手段を採用したが、パッド６，７作用する荷重の大きさを直接検出することもできる。この一例として、第１パッド６を介して支軸１２に作用する荷重の大きさを検出するためのセンサを、荷重検出センサとして採用する場合を挙げることができる。

また、アンチロック動作判定部５６を有するＥＣＵ５３を、電動ブレーキ装置１および油圧ブレーキ装置５１を制御するものとして説明したが、アンチロック動作判定部５６を有するＥＣＵ５３が、電動ブレーキ装置１および油圧ブレーキ装置５１のいずれか一方のみを制御する構成であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…電動ブレーキ装置、２…ディスク、６…第１パッド、７…第２パッド、１３…電動アクチュエータ、４０…歪センサ（歪検出手段）、５０…ブレーキシステム、５２…ＡＢＳ機能、５５…歪変動パターン記憶部（荷重変動パターン記憶手段）、５６…アンチロック動作判定部、Ｐ…歪変動パターン（荷重変動パターン）

Claims (3)

1. 車輪と一体回転するディスクに電動アクチュエータの駆動によりパッドを押圧して、制動力を発生させる電動ブレーキ装置であって、
   前記パッドに生じる荷重の大きさを検出するための荷重検出手段と、
   前記車輪を回転させるときの前記荷重の大きさの変動パターンである荷重変動パターンを記憶する荷重変動パターン記憶手段と、
   前記荷重検出手段により検出される前記荷重の変動と前記荷重変動パターンとに基づいて、前記車輪の車輪速を演算する車輪速演算手段とを含む、電動ブレーキ装置。
2. 前記荷重検出手段は、前記パッドの歪の大きさを検出する歪検出手段を含む、請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
3. 前記請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置と、
   前記車輪のロックを抑制するためのアンチロック動作を実行させるためのＡＢＳ動作手段と、
   前記ＡＢＳ動作手段によるアンチロック動作の実行の可否を、前記車輪速演算手段によって演算される車輪速を含む情報に基づいて判定するアンチロック動作判定手段とを含む、ブレーキシステム。

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