JP4735488B2 - 電動パーキングブレーキシステム - Google Patents
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Description
本電動パーキングブレーキシステムにおいては、ケーブルの張力の制御により、ブレーキの押付力が制御される。ケーブルの張力は張力センサによって検出されるが、張力センサによって検出された張力が利用できない異常が検出された場合に、電動モータの制御が制限される。
本項に記載の電動パーキングブレーキシステムにおいては、電動モータが作動可能であっても、張力センサによって検出された張力の信頼性が低く、実際の張力が正確に検出されない場合には、ケーブルの緩み速度(押付力の減少速度)が過大となり、出力部材の移動速度が過大となるおそれがある。それに対して、張力センサによる検出値の信頼性が低い場合に、電動モータの回転速度が制限されるようにすれば、ケーブルの緩み速度、出力部材の移動速度が過大となること等を回避することができる。また、電動モータの回転速度が小さくされれば、電動モータへの供給電流が停止させられた後、慣性によって回転し続けることを回避することができ、例えば、出力部材がハウジング(あるいはハウジングに設けられたストッパ等、これらをハウジング側部材と総称する)に当接することを回避することができる。また、電動モータの回転速度が小さくされれば、出力部材の移動速度を小さくすることができ、仮に、ハウジング側部材に当接したとしても、その場合に生じる衝撃音を小さくし、振動を抑制することができる。
また、請求項4に記載の電動パーキングブレーキシステムにおいては、前記張力依拠制御部が、前記ブレーキを解除させる際に、前記ブレーキにおける押付力と前記ケーブルの張力との関係と、押付力の目標値とに基づいて目標張力を取得し、前記電動モータの制御により、前記張力センサによって検出された張力を前記目標張力に近づける制御部を含むものとされる。
請求項5に記載の電動パーキングブレーキシステムにおいては、前記運動変換装置が、(a)ハウジングと、(b)そのハウジングの内部に設けられ、前記電動モータの出力軸の回転に伴って回転させられるねじ部材と、(c)そのねじ部材に螺合させられたナットに前記ねじ部材の軸方向に移動不能かつその軸方向に直角な回動軸線回りに相対回動可能に取り付けられたイコライザと、(d)そのイコライザに連結されたケーブルと、(e)前記イコライザの前記ねじ部材の軸線回りの回動を阻止し、直線移動を許容するガイド部とを含むものとされる。
電動モータの回転速度が小さくされれば、電動モータへの供給電流が停止させられた後、慣性によって回転し続けることを回避することができ、例えば、ナットあるいはイコライザがハウジング側部材に当接することを回避することができる。また、電動モータの回転速度が小さくされれば、ナットやイコライザの移動速度を小さくすることができ、仮に、ハウジング側部材に当接したとしても、その場合に生じる衝撃音を小さくしたり、振動を小さくしたりすることができる。さらに、当接した場合に、ハウジング側部材からねじ部材が受ける軸線方向の力を小さくすることが可能となり、ねじ部材等の耐久性を向上させることができる。
図1において、符号10は電動モータを示し、符号12はクラッチ付き運動変換機構を示す。クラッチ付き運動変換機構12は、電動モータ10の出力軸の回転を出力部材の直線運動に変換するとともに、出力部材に加えられる力によって電動モータ10が回転させられることを防止する。また、符号14,16は左右後輪を示し、符号18,20は車輪14,16にそれぞれ設けられたパーキングブレーキを示す。パーキングブレーキ18,20とクラッチ付き運動変換機構12とは、それぞれ、ケーブル22,24によって連結されている。ケーブル22,24が、電動モータ10の作動により引っ張られると、パーキングブレーキ18,20が作用する状態とされる。本実施例においては、電動モータ10,クラッチ付き運動変換機構12,ケーブル22,24、パーキングブレーキ18,20等により電動パーキングブレーキ機構30が構成されている。
ギヤ列40は、複数のギヤ46,48,50から成る。ギヤ46には、電動モータ10の出力軸52(ギヤ)に噛合され、ギヤ46の回転が、ギヤ48を経てギヤ50に伝達される。ギヤ50の電動モータ10とは反対側の端面には、軸線方向と平行に突出する駆動伝達部54が設けられている。
クラッチ42は、一方向クラッチであり、図3に示すように、ハウジング60と、そのハウジング60の内周側に設けられたコイルスプリング62と、クラッチ42の出力軸64と一体的に回転可能なロータ66とを含む。コイルスプリング62は、巻径が弾性的に僅かに収縮させられた状態でハウジング60に嵌合されており、それの外周面がハウジング60の内周面に密着し、素線の端部68,70が、それぞれ、内周側に向かって突出させられた状態で設けられている。また、ギヤ50の駆動伝達部54が2つの端部68,70で挟まれた2つの空間の一方に位置し、ロータ66が他方に位置する。
電動モータ10に電流が供給されない状態において、出力軸64にトルクが加わると、ロータ66が端部68,70のいずれか一方に当接し、それによって、コイルスプリング62が拡径させられる。コイルスプリング62の外周面とハウジング60の内周面との間の摩擦力が大きくなり、コイルスプリング62の回転は阻止される。クラッチ42によって、出力軸64のトルクのギヤ50への伝達が阻止され、電動モータ10に電流が供給されない状態において、出力軸64に加えられるトルクによって電動モータ10が回転させられることはないのである。
なお、ハウジング80の内部には、ケーブル24の張力を検出する張力センサ90が設けられている。イコライザ84により、ケーブル22,24に加えられる張力は同じ大きさとされるため、張力センサ90によって検出されたケーブル24に加えられた張力は、ケーブル22に加えられた張力でもある。
また、符号92は異常時解除装置を示す。異常時解除装置92は、電動モータ10の異常時等に、パーキングブレーキ18,20を解除するための装置である。ケーブル93をギヤ95の内部に押し込み、手動で、図示しないグリップ部を回転させると、ギヤ95が回転させられる。そのギヤ95の回転がギヤ46、48を介してギヤ50に伝達され、ギヤ50の回転により、イコライザ84がケーブル22,24を緩める向きに移動させられる。それによって、パーキングブレーキ18,20が解除される。
また、ストラット124において、連結軸126とは反対側の端部に設けられた係合部135にブレーキシュー110bが係合させられている。
なお、係合部130は、図示する状態においては、貫通穴132の(ケーブル22のバッキングプレート100への固定端の)中心線Nより、後退回転方向側に位置する。また、後述するように、押付機構120が円周方向に相対移動させられると、それに伴って係合部130も相対移動させられるが、設計上、中心線Nより前進回転方向側の位置まで相対移動させられることがないようにされている。
電動パーキングブレーキECU200は、CAN214を介して、車両に設けられた他のコンピュータ、例えば、スリップ制御ECU(VSCECU)220,エンジン・トランスミッションECU(ETCECU)222、イグニッションスイッチ224、報知装置225等に接続される。また、スリップ制御ECU220には前後加速度センサ226、車輪速センサ227が接続され、エンジン・トランスミッションECU222にはシフト位置センサ228が接続されており、前後加速度、シフト位置、車輪速(あるいは車速)等の情報がスリップ制御ECU220,エンジン・トランスミッションECU222,CAN214を介して、電動パーキングブレーキECU200に供給される。
張力センサ90は、前述のように、ケーブル22,24の張力を検出するものであり、図2の運動変換機構12のハウジング80の内部に設けられる。
電流検出部211は、電動モータ10に実際に流れる電流値を検出するものである。電動モータ10に流れる電流値に基づけば、電動モータ10の作動状態がわかる。
報知装置225は、電動パーキングブレーキシステムの異常等を報知するものであり、例えば、ディスプレイを含むものとすることができる。その他、音声作成部を含むものとしたり、発光部を含むものとしたりすることもできる。報知装置225は、警報装置としての機能も有する。
シフト位置センサ228は、シフト操作部材230の位置を検出するものである。シフト操作部材230のシフト位置とトランスミッションのシフト位置とは同じであるのが普通であるため、トランスミッションのシフト位置を検出するものとすることもできる。
前後加速度センサ226は、車両の前後方向の加速度を検出するものであるが、本実施例においては、前後加速度に基づいて車両の傾斜角度が取得される。車両の傾斜角度は、車体が路面に平行な姿勢である場合には、車両が停止している路面の傾斜角度θと同じになる。
傾斜角度θは、車両の質量M(kg)、車両に斜面に沿って作用する力F(N)、重力加速度g(m/s2)、前後加速度センサ226による検出値G(m/s2)とした場合に、式
F=M・g・sinθ
G=g・sinθ
に従って取得される。
パーキングスイッチ210のロック指示操作が行われた場合には、電動モータ10が正方向に回転させられる。ケーブル22,24が引っ張られ、パーキングブレーキ18,20が作動させられる。この場合の電動モータ10への電流供給は、ケーブル22,24に加えられる張力に基づいて制御される。パーキングブレーキ18,20による目標制動トルクが傾斜角度θ、シフト位置等に基づいて決定され、目標制動トルクと、図6に示す制動可能トルクと張力との間の関係とから、目標張力が求められる。そして、張力センサ90によって検出されたケーブル22,24の実際の張力が目標張力に近づくように、電動モータ10への供給電流が制御されるのである。パーキングブレーキ18,20において、ブレーキシュー110a,110bが拡開させられ、ドラム104の内周面に押し付けられる。それによって、パーキングブレーキ18,20が作動させられる。
パーキングスイッチ210のリリース指示操作が行われた場合には、電動モータ10が逆方向に回転させられる。張力センサ90によって検出されたケーブル22,24の実際の張力が設定値(停止しきい値)以下になると、電動モータ10へ電流が供給されなくなることにより、電動モータ10の作動が停止させられる。設定値は、0とすることができるが、0より大きい値(例えば、電動モータ10の慣性等を考慮して決まる値とすることができる)とすることもできる。パーキングブレーキ18,20において、リターンスプリング115により、ブレーキシュー110a,110bが縮径させられる。それによって、パーキングブレーキ18,20が解除される。
このように、張力センサ90によって検出されたケーブル22,24の張力に基づいて行われる電動モータ10への供給電流の制御を、張力センサ使用制御と称し、張力センサ使用制御モードが設定された場合に、行われる。
なお、電動パーキングブレーキシステムが正常である場合に、イコライザ84(ナット)がハウジング80に当接しないように、電動モータ10への電流供給が制御される。
異常の有無は、図10,11のフローチャートで表される異常検出プログラム1,2の実行により検出される。異常検出プログラム1,2は、それぞれ、予め定められた設定時間毎に実行される。
図10の異常検出プログラム1を表すフローチャートにおいて、ステップ101(以下、S101と略称する。他のステップについても同様とする)において、CAN214を介して情報が正常に受信されるか否かが判定され、S102において、張力センサ90が正常であるか否かが判定され、S103において、電動モータ10が正常であるか否かが判定され、S104において、その他の異常が有るか否か(断線等している箇所が有るか否か)が判定される。
具体的に、S101においては、CAN214を介して各センサ226,227,228による検出値を表す情報等が、予め定められた設定時間毎に受信されるか否かが判定される。正常に受信されない場合には、S105において、異常(軽微な異常)であるとされる。
S102において、張力センサ自体が正常であるか否か、張力センサ90から電動パーキングブレーキECU200に情報を送信可能な状態にあるか否か等が検出される。張力センサ90やハーネス関係が異常である場合には、S106において、張力センサ90の異常であるとされる。
S103においては、電動モータ10,駆動回路212等が正常で、電源線、信号線等が断線しておらず、電動モータ10が正常に作動可能であるか否かが判定される。正常に作動可能でない場合には、S103の判定がNOとなり、S107において、さらに、電動モータ10が作動不能であるか否かが判定される。電動モータ10の作動が正常でなくても、作動可能であれば、S108において異常(軽微な異常)であると判定され、作動不能である場合には、S109において作動不能異常であると判定される。
S104において、例えば、電動パーキングブレーキシステム内に設けられた1つ以上の電流計によって検出された電流値が正常範囲内にあるか否かが判定される。正常範囲内にない場合には、S110において、異常(軽微な異常)であるとされる。
例えば、ケーブル22,24の張力が電動モータ10の作動状態に対して過大で、通常の作動状態ではあり得ない大きさである場合等には、S125の判定がYESとなり、S126において、張力センサ90の異常であるとされる。
また、電動モータ10が正方向に回転するように電流(ケーブル22,24を引っ張るための電流)が供給されているにも係わらず、張力値が0のままである場合等には、S127の判定がYESとなり、S128において、電動モータ10の作動不能異常であるとされる。この場合には、ケーブル22,24が切断されている可能性もある。それ以外の場合には、S129において、異常(軽微な異常)であるとされる。
また、電動モータ10に流れる電流がロック電流値より小さい間は、電動モータ10の回転速度が正常な場合より小さくなる大きさに制御される。
それに対して、異常が検出された場合には、S1の判定がYESとなり、S3において、電動モータ10の作動不能異常が含まれるか否かが判定される。電動モータ10の作動不能異常が含まれる場合には、ブレーキ18,20の作動も解除も行われることはない。
電動モータ10の作動不能異常でない場合には、S3の判定がNOとなり、S4において、解除要求があるか否か、すなわち、パーキングスイッチ210のリリース指示操作が行われたか否かが判定される。
リリース指示操作が行われた場合には、S4の判定がYESとなり、S5において、今回のリリース指示操作が異常が検出された後の第1回目の操作であるか否かが判定される。
1回目である場合には、そのリリース指示操作に応じてブレーキ解除が行われるのであるが、その場合には、S5の判定がYESとなり、S6において、張力センサ90の異常が含まれるか否かが判定される。
図8のフローチャートで表されるように、S71において、張力センサ90による検出値が上述の停止しきい値(設定値)以下であるか否かが判定され、設定値以下でない場合には、S72において、制御指令値が作成される。制御指令値としての電流値は、電動パーキングブレーキシステムが正常である場合と同様に、すなわち、電動モータ10の回転速度がシステムが正常である場合と同じとなる大きさの電流値が制御指令値として作成されるのである。そして、S73において、制御指令値が駆動回路212に出力される。張力センサ90による検出値が停止しきい値より大きい間は、S71〜73が繰り返し実行され、電動モータ10が逆方向に、システムが正常である場合と同じ回転速度で回転させられる。そして、張力が停止しきい値以下になると、S71の判定がYESとなり、S74において、電流値が0である制御指令値が作成され、S75において、出力される。電動モータ10の停止指令が出力されるのである。
図9のフローチャートで表されるように、S81において、電流値がロック電流値以上であるか否かが判定され、ロック電流値より小さい間、S82において、電流値である制御指令値が作成されて、S83において、駆動回路212に出力される。S82において、制御指令値は、電動モータ10の回転速度が、電動パーキングブレーキシステムが正常である場合の回転速度より小さくなるように決められる。電流値がロック電流値より小さい間は、S81〜83が繰り返し実行され、電動モータ10は、逆方向に、正常時より小さい回転速度で回転させられる。電流値がロック電流値に達すると、S81の判定がYESとなり、S84、85においてモータ停止指令が出力される。
また、2回以上リリース指示操作が行われても、2回目以降の操作に対してはS5の判定がNOとなる。2回目以降のリリース指示操作に対しては電動モータ10に電流が供給されることがないのである。異常時には、ロック制御が行われないため、パーキングブレーキ18,20は解除状態にあるはずである。しかし、何らかの原因で、ケーブル22,24の張力が0より大きい場合や、張力センサ90の異常により0より大きいと誤って検出される場合があり、パーキングブレーキ18,20を解除するために電動モータ10に電流が供給されるおそれがある。しかし、異常時に、電動モータ10に電流が供給されること自体は望ましくない。また、一旦、リリース制御が行われれば、車両を移動させることは可能である。そこで、本実施例においては、2回目以降のリリース指示操作に対しては、電動モータ10に電流が供給されないようにしたのである。
このように、異常が検出された後、パーキングブレーキ18,20の解除が1回行われれば、それ以降は、ロック制御もリリース制御も行われることはないのであり、電動パーキングブレーキシステムが作動させられることはない。
なお、電動パーキングブレーキシステムの異常時には、そのことが運転者に報知される。
また、その場合には、電動モータ10に流れる電流に基づいて解除制御が行われる。電動モータ10に流れる電流がロック電流値以上になったことが終了条件とされるため、張力センサ90によって検出された張力に基づかなくても、電動モータ10への供給電流を制御すること(停止条件を定めること)が可能となる。
さらに、電動モータ10の回転速度が小さくされるため、ブレーキの解除速度を小さくすることができ、それによって、運転者が異常に対処し易くなる。また、イコライザ84(ナット)の移動速度が小さくされるため、ハウジング80等に当接しても、当接時に生じる衝撃音を小さくし、振動を小さくすることができる。さらに、ハウジング80からねじ部材82に作用する力を小さくすることができるため、ねじ部材82の耐久性を向上させることが可能となる。
また、S8を記憶する部分、実行する部分等により異常時電流制御部が構成され、S5の判定がNOの場合に、電動モータ10に電流が供給されないようにされた部分等により限定的ブレーキ解除部が構成される。
張力制御装置は、押付力制御装置、張力依拠制御部でもある。また、異常時ブレーキ解除装置は、異常時ブレーキ解除部、異常時制御部でもある。さらに、電動パーキングブレーキECU200のS82を記憶する部分、実行する部分等により異常時減速部、回転速度低減部、張力異常時回転速度低減部が構成される。
また、ドラムブレーキにおいて、アンカ部材106に加えられる力を検出するトルクセンサを設け、実際の制動トルク(押付力に対応)が目標制動トルクに近づくように、電動モータ10への供給電流が制御されるようにすることができる。そして、張力センサ90の異常時には、トルクセンサによる検出値に基づいて電動モータ10への供給電流が制御されるようにすることもできる。
さらに、上記実施例においては、張力センサ90の異常以外の異常時には、電動モータ10の回転速度が抑制されることがなく、正常時と同じ回転速度とされたが(S72)、S82における場合と同様に、回転速度が正常時より小さくされるようにすることもできる。電動パーキングブレーキシステムの何らかの異常時に、ブレーキの解除速度が正常時より小さくされることは望ましいことである。
また、電動パーキングブレーキシステムの異常時に、ロック作動が許容されるようにすることもできる。その場合において、張力センサ90が異常である場合には、電動モータ10に流れる電流に基づいて制御されるようにすることができる。
さらに、上記実施例における異常検出の態様は、一例であり、異常検出の内容等は、上記実施例におけるそれに限定されない。張力センサ90の異常、電動モータ10の作動不能異常、それ以外の異常が区別して検出されればよいのである。
また、ドラムブレーキは、ユニサーボ型のものとすることもできる。さらに、電動モータ10は超音波モータとすることもでき、その場合には、クラッチは不可欠ではない。さらに、パーキングブレーキはディスクブレーキとすることもできる。
本発明は、上述に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
Claims (5)
- (a)摩擦面を有して車輪と共に回転する回転体と、非回転体に相対移動可能に取り付けられた摩擦材と、その摩擦材を前記回転体の摩擦面に押し付ける押付機構とを含むブレーキと、(b)電動モータと、(c)その電動モータの回転軸の回転を出力部材の直線移動に変換する運動変換装置と、(d)一端部において、前記運動変換装置の出力部材に連結されるとともに、他端部において、前記押付機構に連結されたケーブルと、(e)前記電動モータに電流が供給されない状態で、前記ブレーキにおける前記摩擦材の前記摩擦面への押付力を保持する保持機構とを含む電動パーキングブレーキ機構と、
(a)前記ケーブルに加えられる張力を検出する張力センサと、(b)前記張力センサによって検出された張力に基づいて前記電動モータを制御することにより、前記ブレーキを解除する場合に、そのブレーキにおける前記押付力を制御する張力依拠制御部とを備えた押付力制御装置と
を含む電動パーキングブレーキシステムにおいて、
前記押付力制御装置が、
前記張力センサによって検出された張力が、前記張力依拠制御部において利用できなくなる異常を検出する張力異常検出部と、
その張力異常検出部によって前記異常が検出された場合において、前記ブレーキの作用中にブレーキ解除要求があった場合に、その要求に応じて前記ブレーキを解除する異常時ブレーキ解除部とを含むとともに、その異常時ブレーキ解除部が、前記張力異常検出部によって前記異常が検出された場合に、前記異常が検出されない場合より、前記ブレーキを解除する際に、前記電動モータの回転速度を小さくする異常時回転速度低減部を含むことを特徴とする電動パーキングブレーキシステム。 - 前記押付力制御装置が、前記電動モータに流れる電流を検出する電流センサを含み、前記異常時回転速度低減部が、前記電流センサによって検出される検出電流に基づいて、前記電動モータを制御する電流使用制御部を含む請求項1に記載の電動パーキングブレーキシステム。
- 前記電流使用制御部が、前記電流センサによって検出された検出電流が予め定められた設定値より小さい間、前記電動モータが回転させられ、前記検出電流が前記設定値以上になった場合に、前記電動モータの作動を停止させる手段を含む請求項2に記載の電動パーキングブレーキシステム。
- 前記張力依拠制御部が、前記ブレーキを解除させる際に、前記ブレーキにおける押付力と前記ケーブルの張力との関係と、押付力の目標値とに基づいて目標張力を取得し、前記電動モータの制御により、前記張力センサによって検出された張力を前記目標張力に近づける制御部を含む請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電動パーキングブレーキシステム。
- 前記運動変換装置が、(a)ハウジングと、(b)そのハウジングの内部に設けられ、前記電動モータの出力軸の回転に伴って回転させられるねじ部材と、(c)そのねじ部材に螺合させられたナットに前記ねじ部材の軸方向に移動不能かつその軸方向に直角な回動軸線回りに相対回動可能に取り付けられたイコライザと、(d)そのイコライザに連結されたケーブルと、(e)前記イコライザの前記ねじ部材の軸線回りの回動を阻止し、直線移動を許容するガイド部とを含む請求項1ないし4のいずれか1つに記載の電動パーキングブレーキシステム。
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