JP2020040474A - ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.クリアランスを調整する油圧ブレーキ(特許文献1)。
2.車速に応じてパッドクリアランスがある状態でのモータ角速度を可変とする電動ブレーキ(特許文献2)。
3.クリアランス調整可能な電動ブレーキ(特許文献3)。
ブレーキ力を速やかに発生させる上で、摩擦材をディスクロータに対してできる限り近傍に位置させておくことが好ましい。しかしながら、摩擦材をディスクロータに対して近接させると、摩擦材の表面形状の不均一さまたはディスクブレーキにおけるキャリパの倒れ等の影響により、摩擦材を加圧していないにもかかわらず僅かながらブレーキ力が発生する、所謂引き摺りトルクが課題となる場合がある。
前記制御装置2は、
前記ブレーキ力目標値が閾値未満であるとき、または定められたブレーキ解除要求を認識したときのいずれかをブレーキ解除要求状態として判断し、このブレーキ解除要求状態において、前記摩擦材9と前記ブレーキロータ8との間に定められたクリアランスが生じた状態となる第一のクリアランス条件に従って前記摩擦材操作手段17を制御する第一のクリアランス制御部30と、
前記車両加速力目標値が閾値を上回る状態から下回る状態へと推移すると言う条件を充足するか、または前記車両加速力目標値の変化量が前記車両の加速力を低下させる方向に定められた変化量以上で変化すると言う条件を充足するとき、または両方の条件を充足するとき、加速停止操作が行われたと判断し、且つ、前記ブレーキ解除要求状態が継続されるとき、前記第一のクリアランス条件よりも前記クリアランスを縮小させ得る第二のクリアランス条件に従って前記摩擦材操作手段17を制御する第二のクリアランス制御部31と、を備え、
前記制御装置2は、前記ブレーキ解除要求状態が継続されたまま前記第二のクリアランス条件である状態が定められた時間経過した後、前記第二のクリアランス条件よりも前記クリアランスを拡大させ得る条件に従って前記摩擦材操作手段17を制御する。
前記閾値、前記定められたクリアランス、前記定められた変化量は、それぞれ設計等によって任意に定める閾値、クリアランス、変化量であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な閾値、クリアランス、変化量を求めて定められる。
加速停止操作が行われ、且つ、前記ブレーキ解除要求状態が継続されるとき、第二のクリアランス制御部31によりクリアランスを縮小する。これにより、ブレーキ操作の際のブレーキ応答が早くなるが、トレードオフとして引き摺りトルクの増加により燃費または電費が悪化する懸念が生じる。このため、ブレーキが操作される可能性が高いアクセル解除初期にクリアランスを縮小し、時間経過に伴いクリアランスを拡大することで、引き摺りトルクが継続して発生することを防止することができる。そのため、ブレーキ操作の応答性を高めると共に、引き摺りトルクが継続して発生することを防止することができる。
前記連続的とは、細かな離散ステップ状の変化も含む。
この構成によると、クリアランス条件を時間経過に伴って徐々に変化させることで操縦者の違和感をさらに抑えることができる。
クリアランスを拡大する過程は、操縦者が何も操作を行っていない状態において実施するため短時間でクリアランスを拡大すると操縦者は違和感を覚える恐れがある。またクリアランスを拡大する過程を比較的長時間かけて行うと引き摺りトルクが増加する時間が長くなるものの車両の全走行時間に対する比率としては極めて軽微であるため、クリアランス拡大時間を比較的長時間かけて行うほうが好ましい。
前記制御装置2は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件に至るまでのクリアランス縮小時間について、前記加速停止操作が行われたときの前記車両加速力目標値の減少率に基づいた可変の値とし、前記制御装置2は、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より大きいとき、前記クリアランス縮小時間を短縮し、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より小さいとき、前記クリアランス縮小時間を延長してもよい。
前記車両加速力目標値の減少率とは、車両加速力目標値が時間経過に伴って減少する単位時間あたりの変化率である。
前記定められた減少率は、設計等によって任意に定める減少率であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な減少率を求めて定められる。
逆にアクセルが緩やかにオフされた場合には、次に急なブレーキ操作が行われる可能性が低いと考えられ、さらに減速度の変化が小さく引き摺りトルクの変化を違和感として感じやすい。このため、アクセルが緩やかにオフされた場合に、比較的遅くクリアランスを縮小する、つまりクリアランス縮小時間を延長することで、操縦者の違和感を低減することができる。
前記制御装置2は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件へと至ることによるクリアランス縮小量について、前記加速停止操作が行われたときの前記車両加速力目標値の減少率に基づいた可変の値となるように、前記第二のクリアランス条件を可変の値とし、前記制御装置2は、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より大きいとき、前記クリアランス縮小量を増加させ、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より小さいとき、前記クリアランス縮小量を減少させる第二のクリアランス条件に設定してもよい。
前記定められた減少率は、設計等によって任意に定める減少率であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な減少率を求めて定められる。
逆にアクセルが緩やかにオフされた場合には、次に急なブレーキ操作が行われる可能性が低いと考えられ、さらに減速度の変化が小さく引き摺りトルクの発生を違和感として感じやすい。このため、アクセルが緩やかにオフされた場合に、比較的小さなクリアランス縮小量とすることで、操縦者の違和感をより低減することができる。
前記高速時は定められた車速以上であり、前記低速時は車速が閾値以下を表す。前記定められた車速、前記閾値は、それぞれ試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な車速、閾値を求めて定められる。
車速が高速である場合には、引き摺りトルクの増加による損失が比較的大きい。このため、高速時にクリアランス拡大時間を短縮することで引き摺りトルクの増加時間を短縮し、燃費または電費を向上することができる。
前記機械的に連結する機構が、電動モータ4の回転運動を直進運動に変換する直動機構6である場合、前記角度相当量は、等価リード変換された直動位置、または位置センサを直動機構6に設けてこの位置センサにより検出された直動位置等である。
この発明の実施形態を図1ないし図16と共に説明する。
図1は、実施形態に係るブレーキ装置として電動ブレーキ装置を適用した例を概略示す図である。電動ブレーキ装置1は車両に搭載される。電動ブレーキ装置1は、電動式アクチュエータDAと、摩擦ブレーキBRとを備える。
図1および図2に示すように、電動式アクチュエータDAは、直動アクチュエータ本体AHと、電源装置3と、後述する制御装置2とを備える。直動アクチュエータ本体AHは、後述の摩擦材9を操作する摩擦材操作手段17と、パーキングブレーキ機構7と、角度センサSaと、荷重センサSbとを有する。摩擦材操作手段17は、電動モータ4と、直動機構6と、減速機5とを有する。
図2は、電動ブレーキ装置1の制御系のブロック図である。例えば、各車輪に対応する制御装置2および直動アクチュエータ本体AHが設けられている。各制御装置2は対応する電動モータ4を制御する。各制御装置2に、直流の電源装置3と、各制御装置2の上位制御手段である上位ECU19とが接続されている。電源装置3は、電動モータ4および制御装置2に電力を供給する。電源装置3は、例えば、この電動ブレーキ装置1を搭載する車両の低圧(例えば12V)バッテリ等を適用し得る。
ブレーキ力制御部27は、所定のブレーキ力を発生させるための制御演算を行う。ブレーキ力制御部27は、ブレーキ力指令手段19aによるブレーキ力目標値に対して、前記推定ブレーキ力が追従するようにフィードバック制御演算を行う。ブレーキ力制御部27において演算中に用いる物理量は、例えば、モータ角度および直動機構の等価リードから算出されるアクチュエータ位置、またはモータ電流から求められるモータトルク等、設計の都合に応じて適宜選択されるものとする。その他、ブレーキ力制御部27は、フィードフォワード制御等を用いるか、またはフィードバック制御に加えてフィードフォワード制御を適宜併用することもできる。
図3は、図2のブレーキ力制御器25の構成例を示すブロック図である。
第一のクリアランス制御部30は、第一のクリアランス目標設定部34と、切替部35と、モータ角度制御部36とを有する。第二のクリアランス制御部31は、第二のクリアランス目標設定部37と、前記切替部35と、前記モータ角度制御部36とを有する。
クリアランス縮小判断部32は、例えば、アクセル信号等の車両加速力目標値から、クリアランスを縮小するか否かを判断し、第一および第二のクリアランス目標設定部34,37による設定値を切替える。クリアランス縮小判断部32から切替信号を与えられる切替部35および前記切替信号は、例えば、二値切替であってもよく、連続状の切替であってもよい。
ブレーキ力制御部27は、所望のブレーキ力を発生させるためのモータ操作量を導出する。
ブレーキ解除判断部29は、ブレーキ力目標値からブレーキを解除するか否かを判断し、ブレーキ力を解除する場合はクリアランス目標pを達成するためのモータ操作量とし、ブレーキ力を発揮する場合は所望のブレーキ力を発生するためのモータ操作量とする。これらモータ操作量を切替える切替部38およびその切替信号は、例えば、二値切替であってもよく、連続状の切替であってもよい。ブレーキ力制御器25は、最終的に決定されたモータ操作量であるモータ電流目標値を出力する。なお、モータ操作量をモータトルク目標値とし、モータトルクを所定のモータ電流へと変化する機能を別途設けることもできる。
図4は、ブレーキ力制御器25の別の構成例を示すブロック図である。図3に対する変更点として、ブレーキ力制御部27にブレーキ力角度変換部39を設け、所望のブレーキ力を発生させるためのモータ角度目標値を求める。ブレーキ解除判断部29は、クリアランス目標pを達成するためのモータ角度目標値と、ブレーキ力を発生させるためのモータ角度目標値と、の切替を行い、モータ角度目標値を決定する。このモータ角度目標値に対してモータ角度制御部36にて追従制御演算を行い、モータ操作量であるモータ電流目標値を導出する。図4の構成例では、図3の構成例に対し、ブレーキ力をモータ角度に変換するためのデータないし関数等が必要となるが、制御演算部を一つに統一できる点が優位となる。
図5は、クリアランス制御部の動作フローの一例を示すフローチャートである。なお、本図5は実装時のプログラム等の具体例を示すものではなく、全体的な動作の流れの概念を示すものであり、実装時には本図5のフローを順守しつつ破綻の無い実行フローが適宜組まれるものとする。図2または図3等も適宜参照しつつ説明する。
図7は、車速が高速になると、t1を短縮しt2は一定とする例を示す。また、図8は、車速が高速になるとt1,t2の両方を短縮する例を示す。
車速が高速である程ブレーキ応答速度により制動距離への影響が大きくなる。このため、t1を短くすることによるブレーキ応答向上のメリットが大きくなり、また車速が高速である程引き摺りトルクによる損失が増加する。したがって、t2を短時間で遷移させることによる燃費/電費悪化の抑制効果が大きくなる。このとき、クリアランス推移時間t1,t2が短い程、アクチュエータ作動音によるNVH(Noise, Vibration, Harshness)の悪化が問題となる可能性が生じるが、車速が高速である程ロードノイズおよび風音等の影響により暗騒音が大きくなるため、前記の車速に応じたクリアランス推移時間とすることで、前記NVHの悪化による影響が生じにくくなる。
図11は、図9および図10の構成を複合し、p1、p2のいずれも車速に応じて可変の値とする例を示す。
クリアランス推移時間が短い程、引き摺りトルクが急に増加することで操縦者の違和感を覚えやすくなるが、前記記憶された車両加速力目標値の低下度合が急峻であることにより、換言すれば、急峻なアクセルオフ操作が発生したことにより、車両の挙動が比較的大きく変化するため、前記の違和感が生じにくくなる。さらに、急峻なアクセルオフ操作がなされた後は急ブレーキが操作される可能性が比較的高く、ST.22を短時間で遷移させることによるブレーキ応答向上のメリットが大きくなる。
クリアランスを縮小すると引き摺りトルクが増加し得るため、操縦者の違和感が大きくなる可能性があるが、前記記憶された車両加速力目標値の低下度合が急峻であることにより、換言すれば、急峻なアクセルオフ操作が発生したことにより、車両の挙動が比較的大きく変化するため、前記違和感が生じにくくなる。さらに、急峻なアクセルオフ操作がなされた後は急ブレーキが操作される可能性が比較的高く、クリアランスをより縮小させることによるブレーキ応答向上のメリットが大きくなる。
図14は、ブレーキを解除した状態で、アクセルオフ操作がなされた場合の動作を示す。クリアランスをp1からp2に縮小したことにより引き摺りトルクが増加しても、クリアランス縮小状態が限定的であるため、燃費/電費への影響を軽微なものとすることができる。
図15は、図14に対して比較的緩慢なアクセルオフ操作が行われた場合の例を示す。図15の動作例では、図14よりもクリアランス縮小量が小さく、クリアランス推移時間が長いため操縦者への違和感等を抑制することができる。
第一のクリアランス制御部30は、ブレーキ解除要求状態と判断すると、摩擦材9とブレーキロータ8との間を定められたクリアランスとする。定められたクリアランスは、例えば、引き摺りトルクが問題とならないように設定するが、クリアランスが大きいため、ブレーキ応答が遅くなる場合がある。
加速停止操作が行われ、且つ、前記ブレーキ解除要求状態が継続されるとき、第二のクリアランス制御部31によりクリアランスを縮小する。これにより、ブレーキ操作の際のブレーキ応答が早くなるが、トレードオフとして引き摺りトルクの増加により燃費または電費が悪化する懸念が生じる。このため、ブレーキが操作される可能性が高いアクセル解除初期にクリアランスを縮小し、時間経過に伴いクリアランスを拡大することで、引き摺りトルクが継続して発生することを防止することができる。そのため、ブレーキ操作の応答性を高めると共に、引き摺りトルクが継続して発生することを防止することができる。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して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。
図18は、図2の電動ブレーキ装置に代えて、油圧シリンダおよび油圧制御バルブを用いた油圧ブレーキの構成例を示す。
ブレーキ力指令手段19aおよびマスタシリンダ41は、例えば、直結されたブレーキペダルおよびマスタシリンダであってもよく、電動モータ等で制御する電動マスタシリンダおよび電気制御ワイヤ等で接続されたものであってもよい。
各ブロック図は、機能上の信号の流れを記述するためのものであり、実装時の演算順序およびタイミングを規定するものではない。機能が破綻しない範囲であれば、演算の順序は任意で設定できるものとし、また機能によって高速ないし低速に演算させるような複数のサンプリングレートで実行するマルチレート処理を導入する等、タイミングは適宜設定可能であるものとする。
本実施形態は、何れか一例を選択するものではなく、実装上において矛盾が生じなければ、必要に応じて一部または全体を併合した構成としてもよい。
直動機構6は、遊星ローラねじ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等、回転運動を直進運動に変換する各種機構を用いることができる。
Claims (8)
- 車輪と一体に回転するブレーキロータと、このブレーキロータと接触してブレーキ力を発生させる摩擦材と、この摩擦材を操作する摩擦材操作手段と、ブレーキ力目標値を生成するブレーキ力指令手段と、前記ブレーキ力が前記ブレーキ力目標値に追従するように前記摩擦材操作手段を制御し、かつ車両加速力目標値を制御に用いる制御装置とを備えた車両用のブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記ブレーキ力目標値が閾値未満であるとき、または定められたブレーキ解除要求を認識したときのいずれかをブレーキ解除要求状態として判断し、このブレーキ解除要求状態において、前記摩擦材と前記ブレーキロータとの間に定められたクリアランスが生じた状態となる第一のクリアランス条件に従って前記摩擦材操作手段を制御する第一のクリアランス制御部と、
前記車両加速力目標値が閾値を上回る状態から下回る状態へと推移すると言う条件を充足するか、または前記車両加速力目標値の変化量が前記車両の加速力を低下させる方向に定められた変化量以上で変化すると言う条件を充足するとき、または両方の条件を充足するとき、加速停止操作が行われたと判断し、且つ、前記ブレーキ解除要求状態が継続されるとき、前記第一のクリアランス条件よりも前記クリアランスを縮小させ得る第二のクリアランス条件に従って前記摩擦材操作手段を制御する第二のクリアランス制御部と、を備え、
前記制御装置は、前記ブレーキ解除要求状態が継続されたまま前記第二のクリアランス条件である状態が定められた時間経過した後、前記第二のクリアランス条件よりも前記クリアランスを拡大させ得る条件に従って前記摩擦材操作手段を制御するブレーキ装置。 - 請求項1に記載のブレーキ装置において、前記制御装置は、前記第二のクリアランス条件から前記クリアランスを拡大させるとき、前記第一のクリアランス条件に至るまで、時間の経過に対して連続的にクリアランス条件が変化するように、前記摩擦材操作手段を制御するブレーキ装置。
- 請求項1または請求項2に記載のブレーキ装置において、前記制御装置は、前記第二のクリアランス条件から前記第一のクリアランス条件に至るまでのクリアランス拡大時間が、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件に至るまでのクリアランス縮小時間よりも長い時間となるようにクリアランス条件を推移させるブレーキ装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のブレーキ装置において、前記制御装置は、前記加速停止操作が行われたことを判断するに至る直前の前記車両加速力目標値の減少率を記憶する記憶部を有し、
前記制御装置は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件に至るまでのクリアランス縮小時間について、前記加速停止操作が行われたときの前記車両加速力目標値の減少率に基づいた可変の値とし、前記制御装置は、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より大きいとき、前記クリアランス縮小時間を短縮し、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より小さいとき、前記クリアランス縮小時間を延長するブレーキ装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のブレーキ装置において、前記制御装置は、前記加速停止操作が行われたことを判断するに至る直前の前記車両加速力目標値の減少率を記憶する記憶部を有し、
前記制御装置は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件へと至ることによるクリアランス縮小量について、前記加速停止操作が行われたときの前記車両加速力目標値の減少率に基づいた可変の値となるように、前記第二のクリアランス条件を可変の値とし、前記制御装置は、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より大きいとき、前記クリアランス縮小量を増加させ、前記車両加速力目標値の減少率が定められた減少率より小さいとき、前記クリアランス縮小量を減少させる第二のクリアランス条件に設定するブレーキ装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のブレーキ装置において、前記車両は、車速を推定する車速推定手段を有し、前記制御装置は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件に至るまでのクリアランス縮小時間、および前記第二のクリアランス条件から前記第一のクリアランス条件に至るまでのクリアランス拡大時間、のうちいずれか一方または両方のクリアランス推移時間について、前記推定された車速に基づいた可変の値とし、前記制御装置は、前記推定された車速が高速時に前記クリアランス推移時間を短縮し、前記推定された車速が低速時に前記クリアランス推移時間を延長するブレーキ装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のブレーキ装置において、前記車両は、車速を推定する車速推定手段を有し、前記制御装置は、前記第一のクリアランス条件から前記第二のクリアランス条件へと至ることによるクリアランス縮小量について、前記推定された車速に基づいた可変の値となるように、前記第一および前記第二のクリアランス条件のいずれか一方または両方を可変の値とし、前記制御装置は、前記推定された車速が高速時に前記クリアランス縮小量を増加させ、前記推定された車速が低速時に前記クリアランス縮小量を減少させるブレーキ装置。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のブレーキ装置において、前記摩擦材操作手段は、電動モータ、および、この電動モータと前記摩擦材とを機械的に連結する機構を有し、前記制御装置は、前記電動モータを制御する装置であり、前記制御装置における前記摩擦材操作手段を制御する機能が、前記電動モータの回転角度ないし角度相当量を制御する機能であるブレーキ装置。
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