JP2019525092A - ブレーキパッド摩耗センサ - Google Patents
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Abstract
車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するためのブレーキパッド摩耗測定システムは、磁界を作り出すことができるインダクティブセンサとターゲットとを有する。センサとターゲットとの少なくとも一方は、ディスクブレーキシステムのコンポーネントとともに、ブレーキング軸心に沿って移動するように取り付けられている。センサとターゲットとの互いに対する位置は、ディスクブレーキシステムの適用(使用)に応答して変化する。ディスクブレーキシステムの適用に応答してセンサとターゲットとが互いに対して移動する距離は、内側および外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量を増大させる。センサは、磁界におけるターゲットの移動によって引き起こされるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を表すシグナルを提供する。
Description
本出願は、2016年8月2日出願の米国仮出願第62/369803号および2016年8月2日出願の米国仮出願第62/369810号の権利を主張するものである。これらの出願の開示内容のその全体をここに参考文献として合体させる。
本発明は、一般に、ブレーキパッド摩耗感知システムと装置とに関する。より具体的には、本発明は、ディスクブレーキングシステムの内側ブレーキパッドと外側ブレーキパッドとの両方の摩耗を測定するブレーキパッド摩耗センサに関する。
自動車のブレーキパッドの交換が必要となったときを感知し運転手に知らせることが望ましい。公知の電子ブレーキパッド摩耗センサは、内側ブレーキパッドにクリップ止めされた抵抗回路センサを有する。パッドがロータによって摩耗されるにつれて、センサも摩耗し、その抵抗を変化させる。車両のセンシングモジュールに有線接続されたセンサにはビッグテールハーネス(pigtail harness)が接続されている。
公知のアプローチには複数の問題がある。必要とされる複数のワイヤハーネスと追加のセンシングモジュールとによってこれは非常にコストの高い解決構成となる。ハーネスを車両のサスペンションと車輪/操舵ナックル領域に取り回すことは非常に困難であって、ロードデブリアビューズ(road debris abuse)を受けやすい。さらに、パッドが交換されるたびに、摩耗センサを交換しなければならず、これはコストが高くつく可能性がある。
ブレーキパッド摩耗を検出するために電子センサを使用する場合、ブレーキパッドおよびブレーキキャリパ―の領域が300℃を超える温度に達する可能性があり、多くの電子センサが耐えることのできないことを考慮に入れることが重要である。
コストと実施の観点からは、ワイヤハーネスは全く使用せず、パッド摩耗情報をドライバディスプレイに送るコストを下げるためには車両側の既存の製品を利用することを試みることが望まれる。また、不要な場合には、ブレーキパッド交換時にそれらブレーキパッドとともにブレーキパッド摩耗センサを交換することがないことも望ましい。さらに、ブレーキパッド摩耗センサが診断(たとえば、心拍)能力を備えることも望まれ、センサは制動中の極度の温度に耐えうることが必要である。
再使用可能なインダクティブブレーキパッド摩耗センサは、温度およびクリーン性において厳しいブレーキパッド環境(たとえば、ダート、泥、雨、道路の塩分など)に適合される。赤外線(IR)センシング、超音波センシング、および容量センシングなどのある種の電子センシング技術は、これらの厳しい環境条件によって悪影響を受ける可能性がある。有利なことに、インダクティブセンシングはこれらの条件から受ける影響が遥かに少ない。インダクタンスは、それが実施される環境の金属構造体によって影響を受けるが、その構造体が一定または実質的に一定に留まる限り、金属構造体の影響を考慮に入れてそれに応じて対応することが可能である。
一態様によれば、システムおよび方法は、インダクティブ軸方向距離センサによってブレーキパッド厚みを直接測定する。別の態様によれば、システムと方法は、ブレーキパッド厚みを、インダクティブ軸心距離センサによって局所的に(locally)測定する。別の態様によれば、システムおよび方法は、ブレーキパッド厚みを、インダクティブ距離センサによって、固定された参照ポイントとブレーキパッドに対して直接的または間接的に取り付けられたターゲットオブジェクトとの間の軸方向距離を測定することによって、間接的に測定する。さらに別の態様によれば、システムおよび方法は、ブレーキパッド厚みを、インダクティブ距離センサによって、固定された参照ポイントとブレーキパッドに対して直接的または間接的に取り付けられたターゲットオブジェクトとの間の側方向距離を測定することによって、間接的に測定する。
有利なことに、ブレーキパッドに直接的または間接的に取り付けられたターゲットから離間した位置からの距離を測定することによって、その離間コンポーネントをブレーキの高温環境から外すことが可能となる。ターゲットは単純な金属プレートとすることが可能であるので、高温環境内またはその近くでのその位置は重要ではない。したがって、インダクティブブレーキパッド摩耗センシング装置は、ブレーキパッド環境の過酷条件、すなわち、高温、ダート、泥、水などに耐えることができる。
インダクティブブレーキパッド摩耗センサは、その厚みが測定されるブレーキパッドに対する固定位置に取り付けられるベースを有する。金属プレートなどのターゲットが、ブレーキパッドとともに動くように、ブレーキパッドに対して直接的または間接的に取り付けられる。ベースはインダクタンス測定回路を有し、この回路によってベースからターゲットへの距離が測定される。ブレーキパッドが摩耗するにつれて、それは、車両ブレーキ適用時に、より多く移動しなければならなくなる。したがって、インダクティブセンサが、ブレーキパッドが移動する距離を測定するとき、それをパッドの摩耗と相関させることができる。これにより、ブレーキパッド厚みの変化はインダクティブセンサによって検出される動きへと変換される。
温度は測定結果に影響しうるので、システムは、温度を測定し、公知の補償技術を適用することによって、これらの影響を補償することができる。システムは、さらに、センサに、磁界変化率を加速するために、不均一なコイルに対して不均一なターゲット金属プレートを備えさせるなどといった、なんらかのユニークな実施技術を実施することができる。システムは、さらに、側方向センシングを増強するために三次元ターゲットプレートを実施することも可能である。
一態様によれば、車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するためのブレーキパッド摩耗測定システムは、磁界を作り出すことができるインダクティブセンサとターゲットとを有する。センサとターゲットとの少なくとも一方は、ディスクブレーキシステムの一つのコンポーネントとともに、ブレーキング軸心に沿って移動するように取り付けられている。センサとターゲットとの互いに対する位置は、ディスクブレーキシステムの適用に応答して変化する。ディスクブレーキシステムの適用に応答するセンサとターゲットとが互いに対して移動する距離は、内側および外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量を増大させる。センサは、磁界におけるターゲットの移動によって引き起こされるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を示すシグナルを提供する。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、センサのコイル巻き平面に対して平行に配向された面を有することができる。ターゲットのセンサに対する移動は、ターゲット平面とコイル巻き平面との両方に対して垂直に延出する軸心に沿ったものとすることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、センサのコイル巻き平面に対して平行に配向された面を有することができる。ターゲットのセンサに対する移動は、ターゲット平面とコイル巻き平面との両方に対して平行に延出する軸心に沿ったものとすることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、システムは、ターゲットが、ブレーキ適用前では、コイルからオフセットされ、かつ、ブレーキ適用に応答してコイルを超えて移動するように構成することができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ブレーキング軸心に対して平行に測定されるターゲットとセンサとの軸方向離間距離は、ブレーキ適用全体を通じて一定に留まることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、ターゲット平面に対して垂直に見て、テーパ形状にすることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、ターゲット平面に対して平行に見て、段形状にすることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、センサのコイル巻き平面に対して角度を有して配向された面を有することができる。ターゲットのセンサに対する移動は、ターゲット平面とコイル巻き平面との両方に対して平行に延出する軸心に沿ったものとすることができる。ターゲットは、ターゲット平面に対して垂直に見て、テーパ形状にすることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、湾曲するとともに、当該ターゲットの先端部がセンサコイルから最も離れて位置するように湾曲軌跡に沿って延出する面を有することができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、センサは、RFIDイニシエータ装置を備えることができ、そして、ターゲットは、RFIDタグ装置を備えることができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、RFIDイニシエータ装置は、イニシエータコイルと、当該イニシエータコイルを励磁するためのパワーを提供するためのアンプと、アンプの動作を制御するためのコントローラとを備えることができる。RFIDイニシエータ装置は、アンプがRFIDターゲット装置からの応答を引き出すために必要とされるパワーに応答して、ブレーキパッドの摩耗を測定することができる。
別の態様によれば、単体で、またはその他の態様との組み合わせで、ターゲットは、フローティングキャリパまたは、フローティングキャリパディスクブレーキシステムのピストンとともに移動するように取り付けることができ、ここで、ピストンは内側ブレーキパッドを支持し、フローティングキャリパは外側ブレーキパッドを支持し、そして、ここで、ピストンとフローティングキャリパは、両ブレーキパッドが当接してブレーキロータに対してブレーキング力を付与するブレーキシステムの適用に応答して、ブレーキング軸心に沿って互いに向けて移動する。
本発明の上述したおよびその他の特徴と利点は、添付の図面を参照して以下の記載を読むことによって本発明が関連する技術の当業者にとって明らかになるであろう。
図1を参照すると、車両サスペンションシステム10は、揺動するように車両16に接続された上方制御アーム12と下方制御アーム14とを有する。両制御アーム12、14の自由端部には、操舵ナックル20が、ナックルと制御アームとの間の相対移動を許容するボールジョイントなどによって接続されている。操舵ナックル20は、ホイール軸心26周りで回転(矢印Aを参照)するようにホイールハブ24を支持するスピンドル22を有する。ホイールハブ24には、ラグやラグナットなどの公知の手段によってホイール(またはリム)30およびタイヤ32を取り付けることができる。ホイールハブ24は、当該ハブ、リム30、およびタイヤ32の軸心26周りでの回転を容易にするベアリング34を有する。操舵ナックル20は、車両16を公知の方法で操舵するために、それ自身、操舵軸心36(矢印Bを参照)回りで回転可能である。
ショックアブソーバやストラットなどのダンパ40は、下方制御アーム14に接続されたピストンロッド42と、車両フレーム取り付けブラケットなどの車両16の構造体によって支持されたシリンダ44とを有する。ダンパ40は、両制御アーム14、16および操舵ナックル20の車両16に対する相対移動を緩衝する。これにより、ダンパ40は、サスペンション10、ホイール30、およびタイヤ32の上下移動(矢印Cを参照)作り出す道路38とタイヤ32との間の衝撃(たとえば、バンプ、ポットホール、またはロードデブリなどによる衝撃)を緩衝し吸収することを助けることができる。
車両16は、ハブとホイール30およびタイヤ32とともに回転するようにハブ24に固定されたブレーキディスク52を有するディスクブレーキシステム50を備える。ディスクブレーキングシステム50は、さらに、ブラケット56によって操舵ナックル20に固定されたブレーキキャリパ54を有する。これにより、ディスク52とキャリパ54とは、操舵移動(矢印B)とサスペンション移動(矢印C)を通して、操舵ナックル20とともに移動する。ディスク52は、キャリパ54に対して回転する(矢印A)とともに、当該キャリパを通過する外径部分を有する。
図1に図示したサスペンションシステム10の構成は一例にすぎず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。ここに開示されるブレーキパッド摩耗センサシステムは、ディスクブレーキを実施する任意の車両サスペンション構成と利用されるように構成することができる。たとえば、図示したサスペンションシステム10は、独立フロントサスペンション、具体的には、上方および下方の制御アーム/A−アーム(ときに、ダブルウィッシュボーンとも呼ばれる)、であるが、その他の独立サスペンションも使用可能である。ブレーキパッド摩耗センシングシステムを実施可能な独立サスペンションの具体例には、非限定的に、スイングアクスルサスペンション、スライドピラーサスペンション、マクファーソンストラットサスペンション、チャップマンストラットサスペンション、マルチリンクサスペンション、セミ−トレーリングアームサスペンション、スイングアームサスペンション、およびリーフ式サスペンション、がある。さらに、ブレーキパッド摩耗センシングシステムは、非限定的に、サッチェルリンクサスペンション、パンハードロッドサスペンション、ワッツリンケージサスペンション、WOBリンクサスペンション、マンフォードリンケージサスペンション、およびリーフ式サスペンション、を含む従属サスペンションシステムとも実施可能である。さらに、ブレーキパッド摩耗センシングシステムは、フロントホイールディスクブレーキまたはリアホイールディスクブレーキ上で実施可能である。
図2−図4を参照すると、ディスクブレーキシステム50が概略および詳細図示されている。当該ブレーキシステム50は、キャリパ54の車両16への接続によってキャリパ(「フロート」)のブレーキディスク52に対する軸方向移動が許容される単一ピストンフローティングキャリパシステムである。このフローティングキャリパ構成において、キャリパ54は、ブレーキング軸心60に対して平行に、ディスク52に対して軸方向に接近/離間移動することが許容される(矢印Dを参照)。
ブレーキシステム50は、内側ブレーキパッド72を支持する内側ブレーキパッドホルダ70と、外側ブレーキパッド76を支持する外側ブレーキパッドホルダ74とを有する。内側ブレーキパッドホルダ70はピストン80に支持されている。外側ブレーキパッドホルダ74はフローティングキャリパ54に支持されている。ピストン80は、フローティングキャリパ54上に支持された、または、フローティングキャリパ54内に設けられた、シリンダ82に配設されている。ブレーキングシステム50を起動するために運転手がブレーキペダル(図示せず)を操作することに応答してブレーキフルード84がシリンダ82内に送り込まれる。
ブレーキシステム50は、バネなどの付勢部材(図示せず)による付勢力によって図2の非作動状態に維持される。ブレーキペダルが操作されると、ブレーキフルード84がシリンダ82を満たし、ピストン80に対して圧力を加え、それを、図2−図4上の左側へと動かそうとする。これによって、内側ブレーキパッドホルダ70とパッド72とをブレーキング軸心60に沿って、ブレーキディスク52に向けて移動させる。ディスク52に当接している内側ブレーキパッド72によって、そのピストン80とシリンダ82との支持により、フローティングキャリパ54に作用する反力が作り出される。内側ブレーキパッド72のディスク52との当接により、ピストン80の当該ディスク52に向けての移動が阻止されているので、フローティングキャリパ54が、シリンダ82内のブレーキフルード圧によって、図2−図4上の右側に移動するように付勢される。このフローティングキャリパの右側への移動によって、外側ブレーキパッドホルダ74とパッド76とがブレーキング軸心60に沿ってブレーキディスク52に向かって移動される。ここで、内側パッド76は、内側ブレーキパッドと外側ブレーキパッドとの間にクランプされているディスク52に最終的に当接する。
両ブレーキパッド72、76は、摩耗するにつれて薄くなる。これは、新しく、厚く、摩耗していない図3のブレーキパッド72、76と、古く、薄く、摩耗している図4の両ブレーキパッドと比較することによって例示されている。図3と図4との比較に示されているように、ブレーキシステム50のフローティングキャリパ構成により、ピストン80とキャリパ54との両方が、それらが摩耗していないパッドを作動させるときよりも、図4の摩耗したパッドを作動させるときのほうが大きな距離を移動する。
ブレーキパッド摩耗センシングシステム100は、当該システムのいなかる部分も破壊すること無く、ブレーキパッド72、76の摩耗の量を測定する。このようにすることで、摩耗センシングシステム100において、日常の保守およびブレーキパッド交換において交換を必要とする部分は存在しない。摩耗センシングシステム100は、このことを、ブレーキ適用中のブレーキングコンポーネントの移動距離を直接に測定することによって達成する。ブレーキパッドが新しいときには、移動距離は短い。パッドが摩耗するにつれて、移動距離は増加する。この移動距離を測定し監視することによって、摩耗センシングシステム100は、ブレーキパッド摩耗の程度と、バッドが摩耗しているとみなされるポイントとの両方を測定することができる。
移動距離は、ブレーキシステム50の様々なコンポーネントによって測定することができる。たとえば、移動距離は、パッド72、76自身、パッドホルダ70、74、フローティングキャリパ54、またはピストン80を介して測定できる。移動距離は、移動するコンポーネント自身の間、または、移動するコンポーネントと静止コンポーネントとの間で測定することができる。静止コンポーネントは、ブレーキシステム50のコンポーネント、または、サスペンションシステム10などの車両16のコンポーネントとすることができる。ブレーキパッド72、76が新しいときまたは摩耗していないとき、移動距離は比較的小さい。ブレーキパッド72,76が摩耗するにつれて、移動距離は増大する。この移動距離の増大は、ブレーキパッドの摩耗を示す。
図5A−図5Bを参照すると、ブレーキパッド摩耗センサシステム100は、インダクティブセンサ102とターゲット104とを有する。センサ102は、第1コンポーネント120に取り付けられている。ターゲット104は、第2コンポーネント122に取り付けられている。前の段落で記載したように、これら第1および第2コンポーネント120、122は、ブレーキシステム50コンポーネント、車両16コンポーネント、およびサスペンションシステム10コンポーネントなど、様々な出処のものとすることができる。センサ102およびターゲット104は、ブレーキ適用に応答して移動するように(図5A−図5Bの矢印を参照)、あるいは、少なくとも一つのコンパートメント、センサ102および/またはターゲット104がブレーキ適用に応答して移動する限り、ブレーキ適用中に静止状態に留まるように取り付けることができる。
〔インダクティブセンサ〕
ダートや腐食によって影響されず、物理的接触を必要としないことから、インダクティブセンサ102は、ブレーキパッド摩耗センシングシステム100における実施用に理想的である。インダクティブ近接センシングを、ブレーキパッド72、76のための「交換時期」表示を提供する二値表示、すなわち、「交換要/交換不要」構成で実施することができる。インダクティブ近接センシングは、また、摩耗インジケータとして、すなわち、たとえば、ブレーキパッド72、76に関する「摩耗%」表示と、さらに「交換時期」表示とを提供可能な可変出力構成と、を備えたものとして実施することも可能である。
ダートや腐食によって影響されず、物理的接触を必要としないことから、インダクティブセンサ102は、ブレーキパッド摩耗センシングシステム100における実施用に理想的である。インダクティブ近接センシングを、ブレーキパッド72、76のための「交換時期」表示を提供する二値表示、すなわち、「交換要/交換不要」構成で実施することができる。インダクティブ近接センシングは、また、摩耗インジケータとして、すなわち、たとえば、ブレーキパッド72、76に関する「摩耗%」表示と、さらに「交換時期」表示とを提供可能な可変出力構成と、を備えたものとして実施することも可能である。
図5Aおよび図5Bを参照すると、センサ102は、インダクティブコイル110と、コイルを励起するとともにターゲット104を検出するためのLC回路112と、を有している。LC回路112は、インダクタ−キャパシタ(LC)タンク回路と、このLCタンク回路を駆動するオシレータとを有する。LCタンク回路のインダクタは、オシレータがLCタンク回路を駆動するときに磁界114を作り出すコイル110である。ターゲット104がセンサ102から離間しているとき(図5Aを参照)、アクチュエータは、センサ102によって作り出される磁界114に対してほとんどまたは全く影響を与えない。ターゲット104がコイルの近くに移動されるにつれ(図5Bを参照)、アクチュエータの導電性金属中に渦電流が形成される。これら渦電流は、ターゲット104の、距離、材料、およびサイズの関数として変化する。渦電流は、LCタンク電流の振動振幅を低減する作用を有する対向磁界を形成し、Lインダクタの有効インダクタンスを低減させる。
Lインダクタンス値がLCタンク共振周波数を決定する。したがって、LCタンク回路のオシレータ振幅変化またはLCタンク共振周波数変化を測定するようにセンサを設定することができる。LC回路112は、ターゲット104を検出するためにこの変化を測定するように構成されている。センサ102がターゲット104を検出する方法は、LC回路112の構成に依存する。一つの構成において、LC回路112は、アクチュエータの存在、すなわち、ターゲット104がセンサに対するある所定位置に達するときにトグルされるyes/noスイッチ、を検出するように構成することができる。別の構成において、LC回路112は、ターゲット104に対する実際の距離を測定するよう構成することができる。
図5Aおよび図5Bの構成例のブレーキパッド摩耗センサシステム100は、摩耗パッド検出器(存在センサ)として、または、パッド摩耗検出器(距離検出器)として構成することができる。摩耗パッド検出器の構成では、システム100は、ブレーキパッドが所定量の摩耗に達したときにのみ検出して、パッドが摩耗しており、保守作業が必要であることの表示を提供するように構成することができる。パッド摩耗検出器構成においては、システム100は、パッドの摩耗の量(すなわち摩耗%)を検出し、パッドの摩耗の量やパッドに残っている有効使用寿命などの量の表示を提供するように構成することができる。システム100は、パッドが摩耗したときに、「残り50%」、「残り25%」、「残り10%」、「保守作業が必要」などの周期的な警告を提供するように構成することができる。
その作動時において、ターゲット104の位置がセンサ102の位置に対して変化すると、すなわち、図5Aに図示の位置から図5Bに図示の位置へと変化すると、これによって磁界114が変化し、LC回路112が応答し、センサ102がセンサコントローラ106に対して出力を提供して、これによってブレーキパッド摩耗とブレーキパッドが交換を必要とするか否かを判定するための計算が行われる。なお、摩耗センシングシステム100は、センサ102とターゲット104の配置に応じて、当該センサとターゲットとの間の距離の増加の関数としての摩耗の増加、あるいは、センサとターゲットとの間の距離の減少の関数としての摩耗の増加、を検出するように構成することができる。センサコントローラ106は、これらの計算の結果を、主コントローラ108に、たとえば、必要なときに車両操作者にアラートすることができる車体制御モジュール(BCM)に提供することができる。
一つの具体的構成において、コントローラ106は、車両アンチロックブレーキングシステム(ABS)コントローラ内、またはこのコントローラと併用で実施することができる。これは便利でありうる。なぜなら、タイヤ回転センサを使用するABSシステムは、ケーブル/ワイヤリングをその領域へと取り回すことが元から要件とされているので、ブレーキパッド摩耗センシングシステム100がこれを利用することができるからである。コントローラ106をABSコントローラ内、または当該コントローラと併用で実施することは、それは主コントローラ108と通信する点でも便利である。このようにして、システム100によって感知されたブレーキパッド摩耗表示を、センサコントローラ106を介して主コントローラ108に送ることができ、これによって、たとえば、インストルメントパネル/ゲージクラスタを介して、運転手に対応するアラート/表示を提供することができる。
別の構成において、センサ102は、パッド摩耗データをコントローラ106に無線で送ることができ、当該コントローラから、次に、データおよび/または行われた計算を、主コントローラ108へのデータを利用してリレーすることができる。この構成において、たとえば、センサコントローラ106は、TPMS(タイヤ圧モニタリングシステム)センサからの信号を無線で受信し、主コントローラ108と通信するようにあらかじめ構成されているTPMSコントローラ内、または当該コントローラと併用で、実施することができる。
さらに別の構成において、センサコントローラ106は、センサ102自身に内蔵させることが可能であり、センサは、パッド摩耗データおよび/または計算結果を、有線または無線で、主コントローラ108に直接送ることができる。
〔パッドを直接測定する実施例〕
センサシステム100の一実施例によれば、インダクティブセンサ102を、内側ブレーキパッド72または外側ブレーキパッド76用の、パッドホルダに取り付けることができる。ブレーキロータ52とブレーキパッドホルダ70、74との間の相対位置は互いに近い状態で維持されるので、ロータ自身がターゲット104として作用することが可能である。したがって、この構成の場合、図5A−図Bにおいて、コンポーネント120はパッドホルダ70、74の一方であり、コンポーネント122はブレーキロータ52である(図2−図4を参照)。パッドホルダ70、74に取り付けられ、対応するブレーキパッド72、76に対して移動可能なセンサ102は、ブレーキが適用されるときに、ロータ102に近づく。時間の経過によってパッド72、76が摩耗するにつれて、センサ102はロータ52により近づき、これによって、インダクティブセンサによって生成される磁界の変化が生じ、前述のようにこれを検出してブレーキパッド摩耗を判定するために利用することができる。
センサシステム100の一実施例によれば、インダクティブセンサ102を、内側ブレーキパッド72または外側ブレーキパッド76用の、パッドホルダに取り付けることができる。ブレーキロータ52とブレーキパッドホルダ70、74との間の相対位置は互いに近い状態で維持されるので、ロータ自身がターゲット104として作用することが可能である。したがって、この構成の場合、図5A−図Bにおいて、コンポーネント120はパッドホルダ70、74の一方であり、コンポーネント122はブレーキロータ52である(図2−図4を参照)。パッドホルダ70、74に取り付けられ、対応するブレーキパッド72、76に対して移動可能なセンサ102は、ブレーキが適用されるときに、ロータ102に近づく。時間の経過によってパッド72、76が摩耗するにつれて、センサ102はロータ52により近づき、これによって、インダクティブセンサによって生成される磁界の変化が生じ、前述のようにこれを検出してブレーキパッド摩耗を判定するために利用することができる。
この実施例において、センサシステム100は、いくつかの潜在的欠点に対応するように構成することができる。第1に、測定可能な距離の量は、インダクティブセンサコイル110の直径に関係するので、センサ102とターゲット104との位置関係および間隔によって、センサを取り付けるための表面積が大きくなる可能性があるが、そのような表面積は利用できないおそれがある。したがって、フェライトセンサコイルを実施することが望ましいかもしれない。なぜなら、これらは軸方向において大きな磁界焦点を示すことが知られているからである。さらに、センサが取り付けられているバックプレート上の温度は非常に熱くなる可能性があるので、センサハウジングは、特殊なハウジング材を必要としうる。この熱によって、コイル110とLC回路112のコンデンサとに対してこの高温ゾーンに位置しうるセンサ102のコンポーネントが制限されるかもしれない。センサ102の残りのコンポーネントは、たとえばワイヤを介して接続された、別体の離間配置されたユニットに含めることができる。
〔パッドから離間した直接測定の実施例〕
センサシステム100の別の実施例によれば、インダクティブセンサ102を、パッドおよびパッドホルダから離間して取り付けることができる。この実施例において、ブレーキパッド摩耗の領域における高温と限られた空間により、ブレーキパッド摩耗センサ102が取り付けられるコンポーネント120は高温領域から離間することができる。第1および第2コンポーネント120、122の一方または両方がブレーキ適用に応答して移動可能であることを想起すると、センサ102は上述した方法でブレーキパッド摩耗を測定するためにこの距離を測定することができる。ただし、センサ102を離間位置に配置することによって、ターゲット104として使用するネイティブ構造が無くなる。この場合、ターゲット104を第2コンポーネント122から延出するように構成して、それによって、それが、ブレーキ適用に応答して磁界114に対するその影響を測定することが可能な位置に配置するようにすることができる。これが図5A−図Bに図示されている。有利なことに、これによって、ターゲット104が、信頼性、正確性および精度において、システム100のセンシング能力を最適化するように構成された特定の構造(たとえば、サイズ、面積、厚み、材料など)を備えることが可能となる。
センサシステム100の別の実施例によれば、インダクティブセンサ102を、パッドおよびパッドホルダから離間して取り付けることができる。この実施例において、ブレーキパッド摩耗の領域における高温と限られた空間により、ブレーキパッド摩耗センサ102が取り付けられるコンポーネント120は高温領域から離間することができる。第1および第2コンポーネント120、122の一方または両方がブレーキ適用に応答して移動可能であることを想起すると、センサ102は上述した方法でブレーキパッド摩耗を測定するためにこの距離を測定することができる。ただし、センサ102を離間位置に配置することによって、ターゲット104として使用するネイティブ構造が無くなる。この場合、ターゲット104を第2コンポーネント122から延出するように構成して、それによって、それが、ブレーキ適用に応答して磁界114に対するその影響を測定することが可能な位置に配置するようにすることができる。これが図5A−図Bに図示されている。有利なことに、これによって、ターゲット104が、信頼性、正確性および精度において、システム100のセンシング能力を最適化するように構成された特定の構造(たとえば、サイズ、面積、厚み、材料など)を備えることが可能となる。
この実施例において、第1および第2コンポーネント120、122は、種々の出処のものとすることができる。図2−図4を参照すると、第1コンポーネント120は、センサ102がブレーキの適用に応答して移動することを可能にするフローティングキャリパ54とすることができる。あるいは、第1コンポーネント120は、取り付けブラケット56やサスペンションシステム10のコンポーネントなどの静止コンポーネントとすることも可能である。第2コンポーネント122は、キャリパ54、ピストン80、パッドホルダ70、74の一方、またはパッド72、76の一方などの移動ブレーキシステムコンポーネントとすることができる。
〔間接的測定実施例〕
センサシステム100の別の実施例によれば、インダクティブセンサ102とターゲット104とが取り付けられる第1および第2コンポーネント120および122は、上述したものの任意の組み合わせとすることができる。インダクティブセンシングコイル(DS)からのターゲット距離の有効な測定は、コイルサイズ/直径に関連するので、したがって、コイル110が大きければ大きいほど、測定はより良好なものになる。ブレーキシステム50の領域における限られた空間と、この領域には多くの金属製コンポーネントが存在するという事実とにより、大きなサイズ/直径のコイルは実現できない可能性がある。さらに、その使用寿命を通してブレーキパッド厚みの変化は比較的に小さい(たとえば、約10〜15mm)可能性がある。このセンサ102の限られた空間と相対的に小さな距離DS、さらに、車両、ブレーキ、およびサスペンションのコンポーネントなどの周囲の構造に関連するいくつかの累積許容度とは、センサ102とターゲット104との間の軸方向における小さな変化を感知するための障害となりうる。
センサシステム100の別の実施例によれば、インダクティブセンサ102とターゲット104とが取り付けられる第1および第2コンポーネント120および122は、上述したものの任意の組み合わせとすることができる。インダクティブセンシングコイル(DS)からのターゲット距離の有効な測定は、コイルサイズ/直径に関連するので、したがって、コイル110が大きければ大きいほど、測定はより良好なものになる。ブレーキシステム50の領域における限られた空間と、この領域には多くの金属製コンポーネントが存在するという事実とにより、大きなサイズ/直径のコイルは実現できない可能性がある。さらに、その使用寿命を通してブレーキパッド厚みの変化は比較的に小さい(たとえば、約10〜15mm)可能性がある。このセンサ102の限られた空間と相対的に小さな距離DS、さらに、車両、ブレーキ、およびサスペンションのコンポーネントなどの周囲の構造に関連するいくつかの累積許容度とは、センサ102とターゲット104との間の軸方向における小さな変化を感知するための障害となりうる。
したがって、センサシステム100のこの構成例によれば、ブレーキパッド厚みを、センサ102/コイル110に対するターゲット104の側方位置に変換することが可能である。コイル110の面とターゲット104の面との間の軸方向距離を測定するかわりに、コイル面とターゲット面との間の間隔は一定に維持され、ターゲットはコイル上を側方向に移動するように構成される。これが図6Aおよび図6Bに図示されている。図6Aに図示されているように、ターゲット104は、不規則な、概して三角形状を有し、ブレーキ作動に応答してセンサ102のコイル110上を側方に(矢印Eで示されているように)移動するように構成されている。
ターゲット104の不規則形状と、そのセンサコイル110の表面からの間隔が一定に小さく維持されるという事実とによって、ターゲットの存在に対するセンサ102の応答が改善される。この可変ターゲット構成において、図6Aに図示されているように、コイルに対して露出されている三角形ターゲットの面積は、それがコイル上を/に沿って、スライド/移動、するにつれて変化する。ターゲットがコイルに対して移動するにつれて、ターゲットの表面積が変化する。この移動がコイルのインダクタンスLに与える影響が図6Bのグラフに図示されている変化である。ターゲット104のコイル110上の移動から生じるコイルインダクタンスの低下は、たとえば、LC回路の並行抵抗における共振周波数の増加、または、シグナル振幅の減少として測定することができ、これを利用してターゲットのコイルに対する位置を示すことができ、これを対応するブレーキパッドの厚み(そしてその摩耗)の変化と相関させることができる。
これらの同じ原理に従い、センサシステム100の性能を改善するのを助けるために、ある種の改造を実施することが可能であることが理解されるであろう。たとえば、ターゲットは、三角形以外の形状に構成することができ、たとえば、その形状と厚みとの両方が変化するようにすることができる。さらに、それらの摩耗位置をターゲット形状および/または厚みの変化と相関させることによって、マルチステージセンサ(25%、50%、75%、90%摩耗)を形成することができる。さらに、あるいは代替的に、コイルの形状も、それが作り出す磁界の強度が、その面を介して、コイルがターゲット位置におけるインクレメント変化に対して異なる応答をするように構成することができる。たとえば、図7Aにおいて、コイル110とターゲット104の両方が不規則形状であって、図7Bに図示されているように、ターゲットの移動に対する応答(DSの変化)が、増加するように構成される。
図8A−図8Bを参照すると、センサシステム100の応答を改善するべく、ターゲット104とセンサ102/コイル110の間の間隔を可変とすることができる。図8Aに図示されているように、ターゲット104は、ブレーキ適用に対するターゲットの移動方向(矢印を参照)に対して角度を有している。図8Bに図示されているように、センサ応答をさらに改善するために、ターゲット104の形状も可変(たとえば三角形)とすることができる。ブレーキ適用に応答して第1および第2コンポーネント120、122が互いに対して移動するとき、センサ102はブレーキパッド摩耗を示す出力を提供することができる。
この構成は、ターゲット104に三次元構造を与えるものであって、これは、さらに、その効率、性能、解像度、応答などに役立つ。この構成において、三次元ターゲット104は、その形状によって(図8Bを参照)そして、さらに、この構成の追加された三次元態様によるターゲットの異なる部分の軸方向配置によって、変化する表面積を有する。したがって、ターゲット104とコイル110の側方位置が変化すると、三角形状によりターゲットプレート表面積が変化するとともに、同時に、ターゲットとコイルとの間の軸方向距離も、三次元構造によって変化する。有利なことに、この三次元ターゲット構造は、コイルの磁界変化またはインダクタンス変化(または損失の変化)を加速することに役立ち、さらに、センサの正確さを改善するのにも役立ちうる。
図9および10に図示の構成によっても類似の三次元作用を実現することが可能である。図9を参照すると、ターゲット104は、ブレーキ適用に応答するターゲットの移動の方向(矢印を参照)に対して湾曲している。前の構成と同様、ターゲット104は、センサ応答をさらに改善するべく、可変形状(たとえば、三角形状)を備えることができる。したがって、ターゲット104とコイル110の側方位置が変化すると、不規則形状によりターゲットプレート表面積が変化するとともに、同時に、ターゲットとコイルとの間の軸方向距離も、三次元構造によって変化する。有利なことに、この三次元ターゲット構造は、コイルの磁界変化またはインダクタンス変化(または損失の変化)を加速することに役立ち、さらに、センサの正確さを改善するのにも役立ちうる。第1および第2コンポーネント120、122がブレーキ適用に応答して互いに対して移動すると、センサ102はブレーキパッド摩耗を示す正確な出力を提供することができる。
図10を参照すると、ターゲット104は、ブレーキ適用に応答するターゲットの移動の方向(矢印を参照)に対して段状構造を有している。前の構成と同様、ターゲット104は、センサ応答をさらに改善するべく、可変形状(たとえば、三角形状)を備えることができる。したがって、ターゲット104とコイル110の側方位置が変化すると、不規則形状によりターゲットプレート表面積が変化するとともに、同時に、ターゲットとコイルとの間の軸方向距離も、三次元構造によって変化する。有利なことに、この三次元ターゲット構造は、コイルの磁界変化またはインダクタンス変化(または損失の変化)を加速することに役立ち、さらに、センサの正確さを改善するのにも役立ちうる。第1および第2コンポーネント120、122がブレーキ適用に応答して互いに対して移動すると、センサ102はブレーキパッド摩耗を示す正確な出力を提供することができる。
〔間接的測定実施例−RFID〕
図11を参照すると、センサシステム100の別の実施例によれば、システムは、ブレーキパッド摩耗を測定するために、第1および第2コンポーネント120、122に接続された単数または複数の無線周波数識別(RFID)回路を利用することができる。一つの実施例において、二つのRFID回路が二つの共振LC回路、すなわち、アクティブRFIDイニシエータ装置150とパッシブRFIDタグ装置170、を介して互いに接続される。アクティブRFIDイニシエータ装置150は、バッテリなどの電源152を有し、したがって、マスタ装置またはセンサとして作用する。RFIDタグ装置170は、RFIDイニシエータ装置150によって検出され、したがって、この実施例においてはターゲットとして作用する。RFIDイニシエータ装置150は、伝送を開始(initiate)し、RFIDタグ装置170は、もしもその信号が十分に強いものであるならば、その伝送に応答する。信号の強度は、RFIDイニシエータ装置150とRFIDタグ装置170との間の距離に依存する。
図11を参照すると、センサシステム100の別の実施例によれば、システムは、ブレーキパッド摩耗を測定するために、第1および第2コンポーネント120、122に接続された単数または複数の無線周波数識別(RFID)回路を利用することができる。一つの実施例において、二つのRFID回路が二つの共振LC回路、すなわち、アクティブRFIDイニシエータ装置150とパッシブRFIDタグ装置170、を介して互いに接続される。アクティブRFIDイニシエータ装置150は、バッテリなどの電源152を有し、したがって、マスタ装置またはセンサとして作用する。RFIDタグ装置170は、RFIDイニシエータ装置150によって検出され、したがって、この実施例においてはターゲットとして作用する。RFIDイニシエータ装置150は、伝送を開始(initiate)し、RFIDタグ装置170は、もしもその信号が十分に強いものであるならば、その伝送に応答する。信号の強度は、RFIDイニシエータ装置150とRFIDタグ装置170との間の距離に依存する。
RFIDイニシエータ装置150とRFIDタグ装置170とが互いに通信する能力は、信号強度と、これら装置間の距離(より具体的には、これらの装置の各コイル間の距離)とに依存する。RFIDイニシエータ装置150によって発せられる信号の強度が強ければ強いほど、システムはより長い距離を通信することができる。また、上述したように、ブレーキロータ52とブレーキパッド72,76とは非常に高温であるので、それらは電気回路を取り付けるには理想的な場所ではない。これを克服するために、第1および第2コンポーネント120、122は、ブレーキパッドシステム50に近接する、または、それを取り囲む二つのより低温のオブジェクトとなるように選択される。両コンポーネント120、122は、さらに、それらの間の距離が、パッド厚みの変化に比例して関連するようにも、選択される。たとえば、単純なスナップオン/クリップイン固定方法を使用して、RFIDタグ装置170を取り付け可能な第2コンポーネント122はブレーキパッドホルダ70、74である。
RFIDイニシエータ装置150が取り付けられるコンポーネント120は、たとえば、ブレーキサポートブラケット56とすることができる。ブレーキパッドが摩耗するにつれて、RFID装置150と170間の距離(図11においてDによっておよそ示されている)も、同じ比率で増加する。これら二つのRFID装置間の有効な通信を維持するためには、距離Dの増加に伴って、RFID装置150は、その距離の増加から生じる信号損失を克服するためにより大きなパワーを出力しなければならない。RFIDタグ装置150からの応答を生成するために必要なRFIDイニシエータ装置150の伝送レベルは、ブレーキパッド厚みと関連している。ブレーキパッド摩耗センシングシステム100のこのRFID実施例は、有線(実線)または無線(破線)接続を介して、センサコントローラ106と主コントローラ108とに直接通信することができる。
RFIDタグ装置170は、ユニークな識別子(ID番号など)を有するようにプログラミングされた、またはその他の方法で構成されたRFIDタグ回路172と、コイルまたはアンテナL2を備えるIC回路174とを有している。RFIDイニシエータ装置150は、RFIDタグ装置170の存在に対して、インテロゲーション(検索)信号「looking」を発生するようにプログラミングされた、または、その他の方法で構成されたRFIDイニシエータ回路を有する。調節可能なパワーアンプ154によってLC回路158に提供されるインテロゲーション信号を増幅し、この回路が当該信号をアンテナ/コイルL1を介して伝送する。RFIDイニシエータ装置150は、さらに、イニシエータ回路156、アンプ154、温度センサ160、および伝送/受信回路164に作動接続されたコントローラ162も有する。
その作動において、RFIDイニシエータ装置150は、RFIDタグ装置170の存在に関して、アンテナL1を包囲する物理空間をインテロゲートする。二つのRFID共振回路間の通信範囲は、結合係数Kと、アンプ154によって制御されるRFIDイニシエータ装置150からの伝送パワーと、に関連している。結合係数Kは、コイルL1とコイルL2との間の磁束結合に関連する。L1とL2との間の距離がKに影響する。この距離が短ければ短いほど、結合係数は強く、通信を維持するために必要なRFID伝送パワーは少なくなる。アンプ154のパワーレベルを制御することによって、RFIDイニシエータ150とタグ170とが通信可能な距離を調節することかできる。したがって、両装置150、170を第1および第2コンポーネント120、122にそれぞれ取り付けて、これらコンポーネント間の距離を、アンプ154の出力パワーレベルをモニタリングすることによって測定することができる。
図11のシステム100を使用してブレーキパッド摩耗を診断する方法の一例が図12に図示されている。図12に図示され後述される工程は、システム100によって実行することが可能な工程の具体例である。さらなる工程を追加してもよいし、いくつかの工程を省略、スキップ、反復、または交互順序に実行することも可能である。図12を参照すると、方法200は、工程202から始まり、工程204に進み、ここで、パワーON/OFFインテロゲーション制御が行われる。この工程において、時間関数(タイマーなど)に基づいて、インテロゲーションを開始すべきか否かの判定が行われる。工程208において、もしもまだインテロゲーションを行うときでないのであれば、方法200は、工程204に戻る。もしもインテロゲーションを行うときであれば、方法200は工程212へと進む。
工程212において、システム100の作動温度が所定の作動範囲内であるか否かの判定が行われる。もしもその温度が作動範囲内でないならば、方法200は工程210に進み、ここでタイマーがリセットされ、そして、方法は工程202から再スタートする。もしも温度が作動範囲内であるならば、方法は工程214に進み、ここで、アンプ154のパワーが最小にセットされる。次に、方法200は工程216に進み、ここで、RFIDイニシエータ150がRFIDタグ150から応答を受信するか否かの判定が行われる。もしも応答が受信されれば、方法200は工程218に進み、ここで、パワーレベルに基づきブレーキペダル厚みの測定が行われる。これは、たとえば、ルックアップテーブルによって行うことができる。次に、方法200は工程224に進み、ここで、測定されたブレーキパッド厚みが伝送される。その後、方法200は工程202に戻り、再度スタートする。
もしも、工程216において、RFIDイニシエータ150がRFIEDタグ170から応答を受信しなければ、方法は工程222に進み、ここで、パワーレベルを一所定インクレメント分、増加される。その後、方法200は工程220に進み、ここで、パワーレベルが所定の最大パワーレベル未満であるか否かのチェックが行われる。もしもパワーレベルが所定最大未満でなく、最大パワーレベルが到達されたことを意味したならば、方法200は工程202に進み、再度スタートする。もしもパワーレベルが所定最大未満であれば、方法200は工程216に進み、ここで、RFIDイニシエータ150がRFIDタグ170から応答を受け取るか否かの判定を繰り返す。方法200は、工程216、222および220のループを、RFIDタグ応答が受け取られ、ブレーキパッド摩耗を計算することが可能になるまで、あるいは、最大パワーレベルが到達され方法が再度スタートするまで、反復する。
図13Aと13Bは、RFIDイニシエータ150とタグ170を利用する別の構成を図示している。この構成において、金属ターゲット180が、この例ではブレーキ適用に応答して移動するコンポーネント(たとえば内側ブレーキパッドホルダ70または内側ブレーキパッド72)である、第2コンポーネント122に接続されている。RFIDタグ装置170とRFIDイニシエータ150とは、ブレーキブラケット56などの、位置固定可能な、第1車両コンポーネント120などの、同じ構造体に取り付け可能である。ターゲット180は、ブレーキの操作に応答して、軸心182に沿って、LCタンク回路172のアンテナL2に対して接近/離間移動するように構成されている。
図13Aに図示の実施例において、ターゲット180は、その面を軸心182に対して垂直に向けて配向され、かつ、円形や正方形などの、規則的な形状を有することができる。ターゲット180は、あるいは、不規則形状(たとえば、三角形状)などの形状を有することも可能であり、その不規則形状ターゲットがブレーキ適用に応答してコイルL2上を移動するようにその面を軸心に対して平行にして配向することも可能である(たとえば、図6−図10を参照)。
その作動時において、ブレーキが適用されると、ターゲット180とRFIDタグ装置170のアンテナL2との間、図13Aにおいて「S」によって示されている距離が変化する。この距離Sが減少しているとき、ターゲット180はコイルL2のインダクタンスに影響を与える。このコイルL2インダクタンスの変化は、RFIDタグ装置170のLCタンク回路172の共振周波数を変化させる。RFIDイニシエータ150とそのコイルL1とは、RFIDタグ装置170とそのコイルL2からある固定距離にあり、これは、図13Aにおいて「D」で示されている。
RFIDイニシエータ装置150は、あるいくつかの所定のパワーレベルで、あるいくつかの所定の周波数において、そのインテロゲーション信号を送信する。RFIDイニシエータ装置150は、各周波数に対してRFIDタグ装置170との有効な通信が確立されたパワーレベルを記録する。これにより、RFIDイニシエータ装置150は、各周波数に対してタグ通信を確立するために必要なパワーレベルのテーブルを構築する。
上述したように、パッド摩耗によってターゲット180がRFIDタグ装置150の共振周波数に影響を与えるようになるので、また、異なるRFIDタグ共振周波数は、イニシエータとの通信を確立するために、異なるパワーを必要とするので、パワー対周波数曲線を使用して、ブレーキパッド摩耗を表すターゲット180とRFIDタグ装置170との間の距離を測定することができる。
この実施例において、RFIDタグ装置170はブレーキパッドホルダ上に取り付ける必要はなく、それによって、それはその構造体に関連する熱に晒されることがなくなる。この実施例におけるシステム100は、三つの異なる温度ゾーンを利用する。(1)ブレーキパッドホルダゾーン。非常に高温。このエリアには金属ターゲット180のみが取り付け可能。電気コンポーネントは取り付け不能。(2)「S」離間コンポーネントゾーン。比較的高い温度であるが、それほど高くはない。バッテリを有さないRFIDイニシエータ装置であればRFIDイニシエータ装置150よりも大きな熱に耐えうる。(c)低温ゾーン。RFIDイニシエータ装置はバッテリ駆動であるので、低い温度ゾーンでの取り付けを必要とする。さらに、RFIDタグ装置170は小さいので、取り付けが容易であり、したがって、それをブレーキパッドホルダに近い位置に取り付けることは比較的易しい。
システム100は、RFIDタグ装置170からの応答を引き出すために必要なRFIDイニシエータ装置150の伝送パワーレベルに応答してブレーキパッド摩耗を検出する。ブレーキパッド摩耗によってこれらの装置150、170間の距離が増加すると、通信トランザクションを完結するために必要なパワーの量が増大する。したがって、この必要パワーの変化はブレーキパッド摩耗を指し示す。勿論、アンプ154によって提供されるパワーは、RFIDイニシエータ装置150の温度によって影響を受ける。したがって、温度センサ160から得られる温度データを使用して温度補償を行うべくコントローラ162をプログラミングすることができる。これにより、コントローラ162は、TX/RX回路164を介して主コントローラ108へ、有線または無線で、ブレーキパッド摩耗表示信号を送信することができる。
当業者は、システム100は、必ずしも、毎分、各温度毎に、ブレーキパッド摩耗を連続的に測定する必要はないことを理解するであろう。システム100は、ある時間間隔で、かつ或る温度範囲内で、ブレーキパッド摩耗を測定するように構成することができる。大半の回路コンポーネントの特性は温度とともに変化するので、温度が正確に測定される限り、測定結果を温度補償することができる。これが、ある温度範囲内で計算を行うことが有利でありうる理由である。
図13Aおよび図13Bのシステム100を使用してブレーキパッド摩耗を診断するための方法の具体例が図14に図示されている。図12に図示され、以下に記載される工程は、システム100によって実行することが可能な工程の例である。さらなる工程を追加してもよいし、いくつかの工程を省略、スキップ、反復、または交互順序に実行、することも可能である。図14を参照すると、方法250は工程252から始まり、工程254に進み、ここで、パワーON/OFFインテロゲーション制御が行われる。この工程において、時間関数、タイマーなどに基づいて、インテロゲーションを開始すべきか否かの判定が行われる。工程256において、もしもまだインテロゲーションを行うときでないのであれば、方法250は工程254に戻る。もしもインテロゲーションを行うときであれば、方法250は工程260へと進む。
工程260において、システム100の作動温度が所定の作動範囲内であるか否かの判定が行われる。もしもその温度が作動範囲内でないならば、方法250は工程258に進み、ここで、タイマーがリセットされ、そして、方法は、工程254から再スタートする。もしも温度が作動範囲内であるならば、方法250は工程262に進み、ここで、通信周波数が最小値にセットされる。次に、方法250は工程264に進み、ここで、アンプ154のパワーが最小にセットされる。
その後、方法250は工程266に進み、ここで、RFIDイニシエータ150がRFIDタグ150から応答を受信するか否かの判定が行われる。もしもRFIDタグ応答が受信されなければ、方法250は工程270に進み、ここで、アンプ154のパワーレベルが1インクレメント分増大される。次に、方法250は工程268に進み、ここで、最大パワーに達したか否かの判定が行われる。もしもまだ最大パワーに達していなければ、方法250は工程266に進み、ここで、RFIDイニシエータ150がRFIDタグ150から応答を受信するか否かの判定が行われる。このことから、RFIDタグ150から応答が受信されるまで、あるいは、最大パワーに達するまで、任意の所与の周波数に対してアンプパワーがステップアップされることを理解することができる。
もしも、工程266で、RFIDタグ150から応答が受信されれば、方法250は工程272に進み、ここで、パワーレベルと周波数とが記録される。次に、方法250は工程274に進み、ここで、周波数は1インクレメント分増大される。次に、方法は工程276に進み、ここで、周波数が所定の最大閾値に達したか否かの判定が行われる。もしも周波数がまだ最大値に達していなければ、方法250は工程264に戻り、ここで、パワーを最小値にセットし、工程266において、RFIDタグ応答が受信されるまで、パワーをインクレメント的に増大し、その後方法250は上述したように進む。このことから、周波数はインクレメント的に増大され、そして、各周波数に対して、RFIDタグからの応答を引き出すのに必要なパワーが達せられるまで、パワーがインクレメント的に増大されることが理解できる。工程276において、最大周波数に達すると、工程272において記録された様々な周波数とパワーとのコンビネーションから、たとえば、周波数とパワーとのコンビネーションをパッド厚みと相関させるルックアップテーブルから、ブレーキパッド厚みを判定することができる。相関は、たとえば、パワーと周波数とがターゲット180とRFIDタグ装置170との間の距離Sに関連付けられている、図13Bに図示したものに類似のものとすることができる。次に、方法250は工程280に進み、ここで、判定されたブレーキパッド厚みが送信される。その後、方法250は工程252に戻り、再度スタートする。
本発明の以上の説明から、当業者は、改良、変更および改変を認識するであろう。当該技術内におけるそのような改良、変更および改変は添付の請求項によってカバーされることが意図される。
Claims (14)
- 車両ディスクブレーキシステムのブレーキパッド摩耗を測定するためのブレーキパッド摩耗測定システムであって、
磁界を作り出すことができるインダクティブセンサ、および、
ターゲット、を備え、
前記センサおよび前記ターゲットの少なくとも一方は、前記ディスクブレーキシステムのコンポーネントとともに、ブレーキング軸心に沿って移動するように取り付けられ、
前記センサと前記ターゲットとの相対位置は、前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して変化し、
前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して前記センサと前記ターゲットとが互いに対して移動する距離は、内側および外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量を増大させ、そして、
前記センサは、前記磁界における前記ターゲットの移動によって引き起こされるインダクタンスの変化に応答して、ブレーキパッド摩耗を表すシグナルを提供するブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、前記センサのコイル巻き平面に対して平行に配向された面を有し、
前記ターゲットの前記センサに対する前記移動は、前記ターゲット平面と前記コイル巻き平面との両方に対して垂直に延出する軸心に沿っている請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、前記センサのコイル巻き平面に対して平行に配向された面を有し、
前記ターゲットの前記センサに対する前記移動は、前記ターゲット平面と前記コイル巻き平面との両方に対して平行に延出する軸心に沿っている請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記システムは、前記ターゲットが、ブレーキ適用前は前記コイルからオフセットされ、かつ、ブレーキ適用に応答して前記コイルを超えて移動するように構成されている請求項3に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ブレーキング軸心に対して平行に測定される前記ターゲットと前記センサとの軸方向離間距離は、ブレーキ適用全体を通じて一定に留まる請求項4に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ターゲットは、前記ターゲット平面に対して垂直に見てテーパ形状である請求項4に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ターゲットは、前記ターゲット平面に対して平行に見て段構成を有する請求項6に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ターゲットは、前記ターゲット平面に対して平行に見て段構成を有する請求項4に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ターゲットは、ターゲット平面に沿って延出するとともに、前記センサのコイル巻き平面に対して角度を有して配向された面を有し、
前記ターゲットの前記センサに対する移動は、前記ターゲット平面と前記コイル巻き平面との両方に対して平行に延出する軸心に沿っている請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記ターゲットは、前記ターゲット平面に対して垂直に見て、テーパ形状である請求項9に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記ターゲットは、湾曲するとともに、当該ターゲットの先端部が前記センサのコイルから最も離れて位置するように湾曲軌跡に沿って延出する面を有する請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
- 前記センサは、RFIDイニシエータ装置を含み、
前記ターゲットは、RFIDタグ装置を含む請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記RFIDイニシエータ装置は、イニシエータコイルと、当該イニシエータコイルを励磁するためのパワーを提供するためのアンプと、前記アンプの動作を制御するためのコントローラと、を備え、
前記RFIDイニシエータ装置は、前記アンプがRFIDターゲット装置からの応答を引き出すために必要とされる前記パワーに応答して、前記ブレーキパッドの摩耗を測定する請求項12に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。 - 前記ターゲットは、フローティングキャリパまたは、フローティングキャリパディスクブレーキシステムのピストンとともに移動するように取り付けられ、
前記ピストンは、内側ブレーキパッドを支持し、
前記フローティングキャリパは、外側ブレーキパッドを支持し、
前記ピストンおよび前記フローティングキャリパは、前記両ブレーキパッドが当接してブレーキロータに対してブレーキング力を付与する前記ブレーキシステムの適用に応答して、前記ブレーキング軸心に沿って互いに向けて移動する請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
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