以下、実施形態によるブレーキ装置について、当該ブレーキ装置を4輪自動車に搭載した場合を例に挙げ、添付図面に従って説明する。なお、図4に示す流れ図の各ステップは、それぞれ「S」という表記を用い、例えばステップ1を「S1」として示すものとする。
図1において、車両のボディを構成する車体1の下側(路面側)には、例えば左右の前輪2(FL,FR)と左右の後輪3(RL、RR)とからなる合計4個の車輪が設けられている。これらの前輪2および後輪3には、それぞれの車輪(各前輪2、各後輪3)と共に回転する被制動部材(回転部材)としてのディスクロータ4が設けられている。前輪2用のディスクロータ4は、液圧式のディスクブレーキ5により制動力が付与され、後輪3用のディスクロータ4は、電動駐車ブレーキ機能付の液圧式のディスクブレーキ31により制動力が付与される。これにより、各車輪(各前輪2、各後輪3)のそれぞれに対して相互に独立して制動力が付与される。
車体1のフロントボード側には、ブレーキペダル6が設けられている。ブレーキペダル6は、車両のブレーキ操作時に運転者によって踏込み操作され、この操作に基づいて各ディスクブレーキ5,31は、常用ブレーキ(サービスブレーキ)としての制動力の付与および解除が行われる。ブレーキペダル6には、ブレーキランプスイッチ、ペダルスイッチ、ペダルストロークセンサ等のブレーキ操作検出センサ(ブレーキセンサ)6Aが設けられている。ブレーキ操作検出センサ6Aは、ブレーキペダル6の踏込み操作の有無、または、その操作量を検出し、その検出信号を液圧供給装置用コントローラ13に出力する。ブレーキ操作検出センサ6Aの検出信号は、例えば、車両データバス16、または、液圧供給装置用コントローラ13と駐車ブレーキ制御装置20とを接続する信号線(図示せず)を介して伝送される(駐車ブレーキ制御装置20に出力される)。
ブレーキペダル6の踏込み操作は、倍力装置7を介して、油圧源として機能するマスタシリンダ8に伝達される。倍力装置7は、ブレーキペダル6とマスタシリンダ8との間に設けられた負圧ブースタまたは電動ブースタとして構成され、ブレーキペダル6の踏込み操作時に踏力を増力してマスタシリンダ8に伝える。このとき、マスタシリンダ8は、マスタリザーバ9から供給されるブレーキ液により液圧を発生させる。マスタリザーバ9は、ブレーキ液が収容された作動液タンクにより構成されている。ブレーキペダル6により液圧を発生する機構は、上記の構成に限られるものではなく、ブレーキペダル6の操作に応じて液圧を発生する機構、例えば、ブレーキバイワイヤ方式の機構等であってもよい。
マスタシリンダ8内に発生した液圧は、例えば一対のシリンダ側液圧配管10A,10Bを介して、液圧供給装置11(以下、ESC11という)に送られる。ESC11は、各ディスクブレーキ5,31とマスタシリンダ8との間に配置され、マスタシリンダ8からの液圧をブレーキ側配管部12A,12B,12C,12Dを介して各ディスクブレーキ5,31に分配する。これにより、車輪(各前輪2、各後輪3)のそれぞれに対して相互に独立して制動力を付与する。この場合、ESC11は、ブレーキペダル6の操作量に従わない態様でも、各ディスクブレーキ5,31に液圧を供給すること、即ち、各ディスクブレーキ5,31の液圧を高めることができる。
このために、ESC11は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成される専用の制御装置、即ち、液圧供給装置用コントローラ13(以下、コントロールユニット13という)を有している。コントロールユニット13は、ESC11の各制御弁(図示せず)を開,閉したり、液圧ポンプ用の電動モータ(図示せず)を回転,停止させたりする駆動制御を行うことにより、ブレーキ側配管部12A〜12Dから各ディスクブレーキ5,31に供給されるブレーキ液圧を増圧、減圧または保持する制御を行う。これにより、種々のブレーキ制御、例えば、倍力制御、制動力分配制御、ブレーキアシスト制御、アンチロックブレーキ制御(ABS)、トラクション制御、車両安定化制御(横滑り防止を含む)、坂道発進補助制御、自動運転制御等が実行される。
コントロールユニット13には、バッテリ14からの電力が電源ライン15を通じて給電される。図1に示すように、コントロールユニット13は、車両データバス16に接続されている。なお、ESC11の代わりに、公知のABSユニットを用いることも可能である。さらに、ESC11を設けずに(即ち、省略し)、マスタシリンダ8とブレーキ側配管部12A〜12Dとを直接的に接続することも可能である。
車両データバス16は、車体1に搭載されたシリアル通信部としてのCAN(Controller Area Network)を構成しており、車両に搭載された多数の電子機器、コントロールユニット13および駐車ブレーキ制御装置20等との間で車両内での多重通信を行う。この場合、車両データバス16に送られる車両情報としては、例えば、ブレーキ操作検出センサ6A、マスタシリンダ液圧(ブレーキ液圧)を検出する圧力センサ17、イグニッションスイッチ、シートベルトセンサ、ドアロックセンサ、ドア開センサ、着座センサ、車速センサ、操舵角センサ、アクセルセンサ(アクセル操作センサ)、スロットルセンサ、エンジン回転センサ、ステレオカメラ、ミリ波レーダ、勾配センサ、シフトセンサ、加速度センサ、車輪速センサ18、車両のピッチ方向の動きを検知するピッチセンサ等からの検出信号による情報(車両情報)が挙げられる。
ここで、車輪速センサ18は、例えば、各車輪(各前輪2、各後輪3)毎に設けられ、それぞれの車輪2,3の回転状態(回転速度)に応じた車輪信号を出力するものである。後述する駐車ブレーキ制御装置20は、車輪速センサ18からの車輪信号に基づいて、車両が走行中または停止中であるかの走行状態を算出する走行状態検出部を有している。なお、実施形態では、車輪信号として車輪速センサ18の検出信号を用いる構成としている。しかし、これに限らず、例えば、車速センサの検出信号、加速度センサの検出信号等、車輪2,3の回転状態と相関関係(対応関係)を有する信号を、車輪2,3の回転状態に応じた車輪信号として用いてもよい。
車体1内には、運転席(図示せず)の近傍となる位置に、駐車ブレーキスイッチ(PKBSW)19が設けられている。駐車ブレーキスイッチ19は、運転者によって操作される操作指示部となるものである。駐車ブレーキスイッチ19は、運転者の操作指示に応じた駐車ブレーキの作動要求(保持要求となるアプライ要求、解除要求となるリリース要求)に対応する信号(作動要求信号)を、駐車ブレーキ制御装置20へ伝達する。即ち、駐車ブレーキスイッチ19は、電動モータ43Bの駆動(回転)に基づいてピストン39延いてはブレーキパッド33(図2参照)をアプライ作動(保持作動)またはリリース作動(解除作動)させるための作動要求信号(アプライ要求信号、リリース要求信号)を、コントロールユニット(コントローラ)となる駐車ブレーキ制御装置20に出力する。
運転者により駐車ブレーキスイッチ19が制動側(アプライ側)に操作されたとき、即ち、車両に制動力を与えるためのアプライ要求(保持要求、駆動要求)があったときは、駐車ブレーキスイッチ19からアプライ要求信号が出力される。この場合は、駐車ブレーキ制御装置20を介して後輪3用のディスクブレーキ31に、電動モータ43Bを制動側に回転させるための電力が給電される。これにより、後輪3用のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキ(ないし補助ブレーキ)としての制動力が付与された状態、即ち、アプライ状態(保持状態)となる。
一方、運転者により駐車ブレーキスイッチ19が制動解除側(リリース側)に操作されたとき、即ち、車両の制動力を解除するためのリリース要求(解除要求)があったときは、駐車ブレーキスイッチ19からリリース要求信号が出力される。この場合は、駐車ブレーキ制御装置20を介してディスクブレーキ31に、電動モータ43Bを制動側とは逆方向に回転させるための電力が給電される。これにより、後輪3用のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキ(ないし補助ブレーキ)としての制動力の付与が解除された状態、即ち、リリース状態(解除状態)となる。
駐車ブレーキは、例えば車両が所定時間停止したとき(例えば、走行中の減速に伴って、車速センサの検出速度が4km/h未満の状態が所定時間継続したときに停止と判断)、エンジンが停止したとき、シフトレバーをPに操作したとき、ドアが開いたとき、シートベルトが解除されたとき等、駐車ブレーキ制御装置20での駐車ブレーキのアプライ判断ロジックによる自動的なアプライ要求に基づいて、自動的に付与(オートアプライ)する構成とすることができる。また、駐車ブレーキは、例えば車両が走行したとき(例えば、停車から増速に伴って、車速センサの検出速度が5km/h以上の状態が所定時間継続したときに走行と判断)や、アクセルペダルが操作されたとき、クラッチペダルが操作されたとき、シフトレバーがP、N以外に操作されたとき等、駐車ブレーキ制御装置20での駐車ブレーキのリリース判断ロジックによる自動的なリリース要求に基づいて、自動的に解除(オートリリース)する構成とすることができる。
さらに、車両の走行時に駐車ブレーキスイッチ19によるアプライ要求があった場合、より具体的には、走行中に緊急的に駐車ブレーキを補助ブレーキとして用いる等の動的駐車ブレーキ(動的アプライ)の要求があった場合は、例えば、駐車ブレーキスイッチ19が制動側に操作されている間(制動側への操作が継続している間)制動力が付与され、操作が終了すると制動力の付与が解除される。このとき、駐車ブレーキ制御装置20は、車輪(各後輪3)の状態、即ち、車輪がロック(スリップ)しているか否かに応じて、自動的に制動力の付与と解除(ABS制御)を行う構成とすることもできる。
次に、左右の後輪3,3側に設けられる電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31,31の構成について、図2を参照しつつ説明する。なお、図2では、左右の後輪3,3に対応してそれぞれ設けられた左右のディスクブレーキ31,31のうちの一方のみを代表例として示している。
車両の左右にそれぞれ設けられた一対のディスクブレーキ31は、電動式の駐車ブレーキ機能が付設された液圧式のディスクブレーキとして構成されている。ディスクブレーキ31は、駐車ブレーキ制御装置20と共にブレーキシステムを構成する。ディスクブレーキ31は、車両の後輪3側の非回転部分に取付けられる取付部材32と、制動部材(摩擦部材)としてのインナ側,アウタ側のブレーキパッド33と、電動アクチュエータ43が設けられたブレーキ機構としてのキャリパ34とを含んで構成されている。
この場合、ディスクブレーキ31は、ブレーキパッド33をブレーキペダル6の操作等に基づく液圧によりピストン39で推進させ、ディスクロータ4をブレーキパッド33で押圧することにより、車輪(後輪3)延いては車両に制動力を付与する。これに加えて、ディスクブレーキ31は、駐車ブレーキスイッチ19からの信号に基づく作動要求や前述の駐車ブレーキのアプライ・リリースの判断ロジック、ABS制御に基づく作動要求に応じて、電動モータ43Bにより(回転直動変換機構40を介して)ピストン39を推進させ、車両に制動力を付与する。即ち、ディスクブレーキ31は、電動モータ43Bへ電流を供給することで車両に制動力を与えるアプライ駆動および該制動力を解除するリリース駆動が行われる駆動部となるものである。この場合、ディスクブレーキ31は、車両の左,右輪毎、実施形態では、左,右の後輪3,3にそれぞれ設けられている。
取付部材32は、ディスクロータ4の外周を跨ぐようにディスクロータ4の軸方向(即ち、ディスク軸方向)に延びディスク周方向で互いに離間した一対の腕部(図示せず)と、該各腕部の基端側を一体的に連結するように設けられ、ディスクロータ4のインナ側となる位置で車両の非回転部分に固定される厚肉の支承部32Aと、ディスクロータ4のアウタ側となる位置で前記各腕部の先端側を互いに連結する補強ビーム32Bとを含んで構成されている。
インナ側,アウタ側のブレーキパッド33は、ディスクロータ4の両面に当接可能に配置され、取付部材32の各腕部によりディスク軸方向に移動可能に支持されている。インナ側,アウタ側のブレーキパッド33は、キャリパ34(キャリパ本体35の爪部38とピストン39)によりディスクロータ4の両面側に押圧される。これにより、ブレーキパッド33は、車輪(後輪3)と共に回転するディスクロータ4を押圧することにより車両に制動力を与える。
取付部材32には、ホイールシリンダとなるキャリパ34がディスクロータ4の外周側を跨ぐように配置されている。キャリパ34は、取付部材32の各腕部に対してディスクロータ4の軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体35、このキャリパ本体35内に摺動可能に挿嵌して設けられたピストン39に加え、後述する回転直動変換機構40、電動アクチュエータ43等を備えている。キャリパ34は、ブレーキペダル6の操作に基づいてマスタシリンダ8に発生する液圧によって作動するピストン39を用いてブレーキパッド33を推進する。
キャリパ本体35は、インナ側のシリンダ部36とブリッジ部37とアウタ側の爪部38とを備えている。シリンダ部36は、軸線方向の一方側が隔壁部36Aによって閉塞され、ディスクロータ4に対向する他方側が開口された有底円筒状に形成されている。ブリッジ部37は、ディスクロータ4の外周側を跨ぐように該シリンダ部36からディスク軸方向に延びて形成されている。爪部38は、シリンダ部36と反対側においてブリッジ部37から径方向内側に向けて延びるように配置されている。
キャリパ本体35のシリンダ部36は、図1に示すブレーキ側配管部12Cまたは12Dを介してブレーキペダル6の踏込み操作等に伴う液圧が供給される。このシリンダ部36は、隔壁部36Aと一体形成されている。隔壁部36Aは、シリンダ部36と電動アクチュエータ43との間に位置している。隔壁部36Aは、軸線方向の貫通穴を有しており、隔壁部36Aの内周側には、電動アクチュエータ43の出力軸43Cが回転可能に挿入されている。
キャリパ本体35のシリンダ部36内には、押圧部材(移動部材)としてのピストン39と、回転直動変換機構40とが設けられている。なお、実施形態においては、回転直動変換機構40がピストン39内に収容されている。但し、回転直動変換機構40は、ピストン39を推進するように構成されていればよく、必ずしもピストン39内に収容されていなくてもよい。即ち、押圧部材保持機構となる回転直動変換機構40は、車両の非回転部位に設けられていればよい。
ピストン39は、ブレーキパッド33をディスクロータ4に対して離接する方向(ディスクロータ4に近付く方向、ディスクロータ4から遠ざかる方向)に移動させる。ピストン39は、軸線方向の一方側が開口しており、インナ側のブレーキパッド33に対面する、軸線方向の他方側が蓋部39Aによって閉塞されている。このピストン39は、シリンダ部36内に挿入されている。ピストン39は、電動アクチュエータ43(電動モータ43B)へ電流が供給されることにより移動することに加えて、ブレーキペダル6の踏込み等に基づいてシリンダ部36内に液圧が供給されることによっても移動する。この場合に、電動アクチュエータ43(電動モータ43B)によるピストン39の移動は、直動部材42に押圧されることによって行われる。また、回転直動変換機構40はピストン39の内部に収容されており、ピストン39は、回転直動変換機構40によりシリンダ部36の軸線方向に推進されるように構成されている。
回転直動変換機構40は、シリンダ部36内への液圧付加によって生じる力とは異なる外力、即ち、電動アクチュエータ43によって発生する力によってピストン39を推進させると共に、推進したピストン39およびブレーキパッド33を保持する。これにより、駐車ブレーキはアプライ状態(保持状態)となる。一方、回転直動変換機構40は、電動アクチュエータ43によりピストン39を推進方向とは逆方向に退避させ、駐車ブレーキをリリース状態(解除状態)とする。そして、左右の後輪3用に左右のディスクブレーキ31がそれぞれ設けられるので、回転直動変換機構40および電動アクチュエータ43も、車両の左右それぞれに設けられている。
回転直動変換機構40は、台形ねじ等の雄ねじ41Aが形成された棒状体を有するねじ部材41と、台形ねじ(雄ねじ41A)によって形成される雌ねじ42Aが内周側に形成された直動部材42とにより(スピンドルナット機構として)構成されている。直動部材42は、電動アクチュエータ43(電動モータ43B)によりピストン39に向けて、または、ピストン39から遠ざかる方向に移動する被駆動部材(推進部材)となる。
直動部材42の内周側に螺合(係合)したねじ部材41は、電動アクチュエータ43による回転運動を直動部材42の直線運動に変換してピストン39を推進させるピストン推進機構を構成している。この場合、直動部材42の雌ねじ42Aとねじ部材41の雄ねじ41Aとは、不可逆性の大きいねじ、実施形態においては、台形ねじを用いて形成することにより、ピストン39の推力を保持する保持機構を構成している。
回転直動変換機構40は、電動モータ43Bに対する給電を停止した状態でも、直動部材42(即ち、ピストン39)を任意の位置で摩擦力(保持力)によって保持するようになっている。なお、保持機構は、電動アクチュエータ43により推進された位置にピストン39を保持することができればよく、例えば、台形ねじ以外の不可逆性の大きい通常の三角断面のねじやウォームギヤとしてもよい。
直動部材42の内周側に螺合して設けられたねじ部材41には、軸線方向の一方側に大径の鍔部であるフランジ部41Bが設けられている。ねじ部材41の軸線方向の他方側は、ピストン39の蓋部39Aに向けて延びている。ねじ部材41は、フランジ部41Bにおいて、電動アクチュエータ43の出力軸43Cに一体的に連結されている。また、直動部材42の外周側には、直動部材42をピストン39に対して回り止め(相対回転を規制)しつつ、直動部材42が軸線方向に相対移動することを許容する係合突部42Bが設けられている。これにより、直動部材42は、電動モータ43Bが駆動することにより直動し、ピストン39に接触して該ピストン39を移動させる。
電動アクチュエータ43は、キャリパ34のキャリパ本体35に固定されている。電動アクチュエータ43は、駐車ブレーキスイッチ19の作動要求信号や前述の駐車ブレーキのアプライ・リリースの判断ロジック、ABSの制御に基づいて、ディスクブレーキ31を作動(アプライ・リリース)させる。電動アクチュエータ43は、隔壁部36Aの外側に取付けられたケーシング43Aと、該ケーシング43A内に位置してステータ、ロータ等を備え電力(電流)が供給されることによりピストン39を移動させる電動モータ43Bと、該電動モータ43Bのトルクを増大する減速機(図示せず)と、該減速機による増大後の回転トルクを出力する出力軸43Cとを含んで構成されている。
電動モータ43Bは、例えば、直流ブラシモータ等の電動のモータとして構成されている。出力軸43Cは、シリンダ部36の隔壁部36Aを軸線方向に貫通して延びており、ねじ部材41と一体に回転するように、シリンダ部36内においてねじ部材41のフランジ部41Bの端部に連結されている。
出力軸43Cとねじ部材41との連結機構は、例えば、軸線方向には移動可能であるが回転方向には回り止めされるように構成することができる。この場合は、例えばスプライン嵌合や多角形柱による嵌合(非円形嵌合)等の公知の技術が用いられる。なお、減速機としては、例えば、遊星歯車減速機やウォーム歯車減速機等が用いられてもよい。また、ウォーム歯車減速機等、逆作動性のない(不可逆性の)公知の減速機を用いる場合は、回転直動変換機構40として、ボールねじやボールランプ機構等、可逆性のある公知の機構を用いることができる。この場合は、例えば、可逆性の回転直動変換機構と不可逆性の減速機とにより押圧部材保持機構を構成することができる。
運転者が図1ないし図3に示す駐車ブレーキスイッチ19を操作したときには、駐車ブレーキ制御装置20を介して電動モータ43Bに給電され、電動アクチュエータ43の出力軸43Cが回転される。このため、回転直動変換機構40のねじ部材41は、一方向に出力軸43Cと一体に回転され、直動部材42を介してピストン39をディスクロータ4側に推進(駆動)する。これにより、ディスクブレーキ31は、ディスクロータ4をインナ側およびアウタ側のブレーキパッド33間で挟持し、電動式の駐車ブレーキとして制動力を付与した状態、即ち、アプライ状態(保持状態)となる。
一方、駐車ブレーキスイッチ19が制動解除側に操作されたときには、電動アクチュエータ43により回転直動変換機構40のねじ部材41が他方向(逆方向)に回転駆動される。これにより、直動部材42(および液圧付加がなければピストン39)は、ディスクロータ4から離れる方向に駆動され、ディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとしての制動力の付与が解除された状態、即ち、解除状態(リリース状態)となる。
この場合、回転直動変換機構40では、ねじ部材41が直動部材42に対して相対回転されるとき、ピストン39内での直動部材42の回転が規制されているため、直動部材42は、ねじ部材41の回転角度に応じて軸線方向に相対移動する。これにより、回転直動変換機構40は、回転運動を直線運動に変換し、直動部材42によりピストン39が推進される。また、これと共に、回転直動変換機構40は、直動部材42を任意の位置でねじ部材41との摩擦力によって保持することにより、ピストン39およびブレーキパッド33を電動アクチュエータ43により推進された位置に保持する。
シリンダ部36の隔壁部36Aには、該隔壁部36Aとねじ部材41のフランジ部41Bとの間にスラスト軸受44が設けられている。このスラスト軸受44は、隔壁部36Aと共にねじ部材41からのスラスト荷重を受け、隔壁部36Aに対するねじ部材41の回転を円滑にする。また、シリンダ部36の隔壁部36Aには、電動アクチュエータ43の出力軸43Cとの間にシール部材45が設けられ、該シール部材45は、シリンダ部36内のブレーキ液が電動アクチュエータ43側に漏洩するのを阻止するように両者の間をシールしている。
また、シリンダ部36の開口端側には、該シリンダ部36とピストン39との間をシールする弾性シールとしてのピストンシール46と、シリンダ部36内への異物侵入を防ぐダストブーツ47とが設けられている。ダストブーツ47は、可撓性を有した蛇腹状のシール部材であり、シリンダ部36の開口端とピストン39の蓋部39A側の外周との間に取付けられている。
なお、前輪2用のディスクブレーキ5は、駐車ブレーキ機構を除いて、後輪3用のディスクブレーキ31とほぼ同様に構成されている。即ち、前輪2用のディスクブレーキ5は、後輪3用のディスクブレーキ31が備える、駐車ブレーキとして作動する回転直動変換機構40および電動アクチュエータ43等を備えていない。しかし、ディスクブレーキ5に代えて、前輪2用に電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31を設けられてもよい。
なお、実施形態では、電動アクチュエータ43を備えた液圧式のディスクブレーキ31を例に挙げて説明した。しかし、例えば、電動キャリパを備えた電動式ディスクブレーキ、電動アクチュエータによりシューをドラムに押付けて制動力を付与する電動式ドラムブレーキ、電動ドラム式の駐車ブレーキを備えたディスクブレーキ、電動アクチュエータでケーブルを引っ張ることにより駐車ブレーキをアプライ作動させる構成等、電動アクチューエータ(電動モータ)の駆動に基づいて制動部材(パッド、シュー)を被制動部材(ロータ、ドラム)に押圧(推進)し、その押圧力を保持させることができるブレーキ装置(ブレーキ機構)であれば、その構成は、上述の実施形態のブレーキ装置でなくともよい。
実施形態による4輪自動車のブレーキ装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
車両の運転者がブレーキペダル6を踏込み操作すると、その踏力が倍力装置7を介してマスタシリンダ8に伝達され、マスタシリンダ8によってブレーキ液圧が発生する。マスタシリンダ8内で発生した液圧は、シリンダ側液圧配管10A,10B、ESC11およびブレーキ側配管部12A,12B,12C,12Dを介して各ディスクブレーキ5,31に分配され、左右の前輪2と左右の後輪3とにそれぞれ制動力が付与される。
ここで、後輪3用のディスクブレーキ31について説明する。キャリパ34のシリンダ部36内にブレーキ側配管部12C,12Dを介して液圧が供給され、シリンダ部36内の液圧上昇に従ってピストン39がインナ側のブレーキパッド33に向けて摺動的に変位する。これにより、ピストン39は、インナ側のブレーキパッド33をディスクロータ4の一側面に対して押圧する。このときの反力によって、キャリパ34全体が取付部材32の前記各腕部に対してインナ側に摺動的に変位する。
この結果、キャリパ34のアウタ脚部(爪部38)は、アウタ側のブレーキパッド33をディスクロータ4に対して押圧するように動作し、ディスクロータ4は、一対のブレーキパッド33によって軸線方向の両側から挟持される。それによって、液圧に基づく制動力が発生される。一方、ブレーキ操作が解除されたときには、シリンダ部36内への液圧供給が停止されることにより、ピストン39がシリンダ部36内へと後退するように変位する。これによって、インナ側とアウタ側のブレーキパッド33がディスクロータ4からそれぞれ離間し、車両は非制動状態に戻される。
次に、車両の運転者が駐車ブレーキスイッチ19を制動側(アプライ側)に操作したときには、駐車ブレーキ制御装置20からディスクブレーキ31の電動モータ43Bに給電が行われ、電動アクチュエータ43の出力軸43Cが回転駆動される。電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31は、電動アクチュエータ43の回転運動を回転直動変換機構40のねじ部材41を介して直動部材42の直線運動に変換し、直動部材42を軸線方向に移動させてピストン39を推進する。これにより、一対のブレーキパッド33がディスクロータ4の両面に対して押圧される。
このとき、直動部材42は、ピストン39から伝達される押圧反力を垂直抗力としたねじ部材41との間に発生する摩擦力(保持力)により制動状態に保持される。そして、後輪3用のディスクブレーキ31は、駐車ブレーキとして作動(アプライ)される。即ち、電動モータ43Bへの給電を停止した後にも、直動部材42の雌ねじとねじ部材41の雄ねじとにより、直動部材42(延いては、ピストン39)は制動位置に保持されることができる。
一方、運転者が駐車ブレーキスイッチ19を制動解除側(リリース側)に操作したときには、駐車ブレーキ制御装置20から電動モータ43Bに対してモータが逆転するように給電され、電動アクチュエータ43の出力軸43Cは、駐車ブレーキの作動時(アプライ時)と逆方向に回転される。このとき、ねじ部材41と直動部材42とによる制動力の保持が解除され、回転直動変換機構40は、電動アクチュエータ43の逆回転の量に対応した移動量で直動部材42を戻り方向に、即ち、シリンダ部36内へと移動させ、駐車ブレーキ(ディスクブレーキ31)の制動力を解除する。
次に、駐車ブレーキ制御装置20について、図3を参照しつつ説明する。
制御装置としての駐車ブレーキ制御装置20は、左右一対のディスクブレーキ31,31と共にブレーキシステムを構成する。駐車ブレーキ制御装置20は、マイクロコンピュータ等によって構成される演算回路(CPU)21を有し、駐車ブレーキ制御装置20には、バッテリ14からの電力が電源ライン15を通じて給電される。
駐車ブレーキ制御装置20は、左後輪3側と右後輪3側のディスクブレーキ31,31の電動モータ43B,43Bを制御し、車両の駐車、停車時(必要に応じて走行時)に制動力(駐車ブレーキ、補助ブレーキ)を発生させる。即ち、駐車ブレーキ制御装置20は、左右の電動モータ43B,43Bを駆動することにより、ディスクブレーキ31,31を駐車ブレーキ(必要に応じて補助ブレーキ)として作動(アプライ・リリース)させる。このために、図1ないし図3に示すように、駐車ブレーキ制御装置20は、入力側が駐車ブレーキスイッチ19に接続され、出力側は各ディスクブレーキ31,31の電動モータ43B,43Bに接続されている。
駐車ブレーキ制御装置20は、運転者の駐車ブレーキスイッチ19の操作による作動要求(アプライ要求、リリース要求)、駐車ブレーキのアプライ・リリースの判断ロジックによる作動要求、ABS制御による作動要求に基づいて、左右の電動モータ43B,43Bを駆動し、左右のディスクブレーキ31,31のアプライ(保持)またはリリース(解除)を行う。
このとき、各ディスクブレーキ31,31では、各電動モータ43Bの駆動に基づいて、押圧部材保持機構(回転直動変換機構40)によるピストン39およびブレーキパッド33の保持または解除が行われる。即ち、駐車ブレーキ制御装置20は、運転者の操作指示に応じたピストン39(延いてはブレーキパッド33)の保持作動(アプライ)または解除作動(リリース)のための作動要求信号を受信し、当該作動要求信号に応じてピストン39(延いてはブレーキパッド33)を推進するべく電動モータ43Bを駆動制御するものである。
図3に示すように、駐車ブレーキ制御装置20の演算回路(CPU)21には、記憶部としてのメモリ22に加えて、駐車ブレーキスイッチ19、車両データバス16、電圧センサ部23、モータ駆動回路24、電流センサ部25等が接続されている。車両データバス16からは、駐車ブレーキの制御(作動)に必要な車両の各種状態量、即ち、各種車両情報を取得することができる。
なお、車両データバス16から取得する車両情報は、その情報を検出するセンサを駐車ブレーキ制御装置20(の演算回路21)に直接接続することにより取得する構成としてもよい。また、駐車ブレーキ制御装置20の演算回路21は、車両データバス16に接続された他の制御装置(例えばコントロールユニット13)から前述の判断ロジックやABS制御に基づく作動要求が入力されるように構成してもよい。この場合は、前述の判断ロジックによる駐車ブレーキのアプライ・リリースの判定やABSの制御を、駐車ブレーキ制御装置20に代えて、他の制御装置、例えばコントロールユニット13で行う構成とすることができる。即ち、コントロールユニット13に駐車ブレーキ制御装置20の制御内容を統合することが可能である。
駐車ブレーキ制御装置20は、例えばフラッシュメモリ、ROM、RAM、EEPROM等からなるメモリ22を備えている。メモリ22には、前述の駐車ブレーキのアプライ・リリースの判断ロジックやABSの制御のプログラムに加え、図4に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、走行状態を算出できない場合(走行状態が不明のとき)のアプライ駆動およびリリース駆動を行う処理プログラム、これらの処理プログラムで用いる各種の所定値(閾値、判定値)が格納されている。さらに、メモリ22には、車両の走行状態、電動モータ43Bの駆動による推力(に対応するモータ電流値)、「推力最大値到達フラグ」等のフラグの状態(ON/OFF)等が逐次更新可能に記憶(保存)される。
なお、実施形態では、駐車ブレーキ制御装置20をESC11のコントロールユニット13と別体としたが、駐車ブレーキ制御装置20をコントロールユニット13と一体に構成してもよい。また、駐車ブレーキ制御装置20は、左右で2つのディスクブレーキ31,31を制御するようにしているが、左右のディスクブレーキ31,31毎に設けるようにしてもよく、この場合には、それぞれの駐車ブレーキ制御装置20をディスクブレーキ31に一体的に設けることもできる。
図3に示すように、駐車ブレーキ制御装置20には、電源ライン15からの電圧を検出する電圧センサ部23、左右の電動モータ43B,43Bをそれぞれ駆動する左右のモータ駆動回路24,24、左右の電動モータ43B,43Bのそれぞれのモータ電流を検出する左右の電流センサ部25,25等が内蔵されている。これら電圧センサ部23、モータ駆動回路24、電流センサ部25は、それぞれ演算回路21に接続されている。
これにより、駐車ブレーキ制御装置20の演算回路21では、アプライまたはリリースを行うときに、電流センサ部25,25により検出される電動モータ43B,43Bのモータ電流の変化に基づいて、ディスクロータ4とブレーキパッド33との当接・離接の判定、電動モータ43B,43Bの駆動による推力の判定、電動モータ43B,43Bの駆動の停止の判定(アプライ完了の判定、リリース完了の判定)等を行うことができる。
ところで、特許文献1には、運転者が電動駐車ブレーキ機構を作動させる操作スイッチを押した回数または押した時間に応じて、駐車ブレーキの制動力の大きさを設定している。しかし、運転者が操作スイッチを押した回数等を誤認したり、操作スイッチから誤って手を離してしまったりした場合に、制動力が運転者の意図したものよりも低いものとなってしまう虞がある。
この場合、車両走行中の緊急時に駐車ブレーキを作動させたときに車両の走行状態を算出できない場合、即ち断線等により車両データバス16(CAN)から車輪速センサ18の信号が取得できない場合、車両データバス16から車輪速センサ18の故障を示す異常信号が出力された場合、車輪速センサ18から信号が出力されない場合等に、制動力が運転者の意図したものよりも低いものとなってしまう虞がある。
そこで、実施形態では、駐車ブレーキ制御装置20は、車輪(例えば、後輪3)の回転状態に応じた車輪信号に基づいて車両が走行中または停止中であるかの走行状態を算出する走行状態検出手段としての走行状態検出部を有している。この走行状態検出部は、車両データバス16から車輪速センサ18の信号を取得し、この取得した信号に基づいて走行状態(走行中であるか停止中であるか)を算出する構成とすることができる。走行状態は、車両速度(走行速度)または車輪速度(回転速度)として算出(数値として算出)してもよいし、これらの数値(速度値)と判定値(走行中であるか停止中であるかの閾値)とを比較した結果(「走行中」または「停止中」)として算出してもよい。
さらに、駐車ブレーキ制御装置20は、走行状態検出部による走行状態が算出できない(走行状態が不明である)場合、駐車ブレーキスイッチ19からアプライ要求信号を第1の所定時間(一定時間)継続して受信すると、電動モータ43Bのアプライ側への駆動を段階的に開始し、その後アプライ要求信号の受信が終了しても、駐車ブレーキスイッチ19からリリース要求信号を第2の所定時間(一定時間)継続して受信するまでは、電動モータ43Bのアプライ側への駆動を目標推力F1に到達するまで行う。
アプライ要求信号を受信する第1の所定時間は、例えば運転者が自らの意思で駐車ブレーキスイッチ19の操作を1回行ったと判断することができる長さに設定されている。この場合、段階的アプライ制御は、走行状態が不明である場合に実行されるものであるので、例えば車両が走行中に駐車ブレーキスイッチ19の誤操作による短い時間で電動モータ43Bを駆動すると、運転者の意図しない制動力が付与されてしまう。一方、駐車ブレーキスイッチ19の操作時間を長く設定すると、例えば緊急時に制動力が付与されるまでの時間が長くなってしまう。
従って、アプライ要求信号を受信する第1の所定時間は、駐車ブレーキスイッチ19の誤操作(誤って駐車ブレーキスイッチ19に接触してしまった場合等)により検出される時間よりも長く、運転者が駐車ブレーキスイッチ19を操作し続けている(所謂、長押し状態)と感じる時間よりも短く設定されている。アプライ要求信号を受信する第1の所定時間は、例えば200ms以上800ms以下の間、好ましくは600msに設定することができる。
一方、リリース要求信号を受信する第2の所定時間は、例えば制動力の過多により車輪(後輪3)がロックされた場合に、早期に車輪の制動力を解除することができるようにアプライ要求信号を受信する第1の所定時間よりも短く設定されている。リリース要求信号を受信する第2の所定時間は、例えば50ms以上800ms以下の間、好ましくは100msに設定することができる。
即ち、駐車ブレーキ制御装置20は、走行状態検出部による走行状態が算出できない場合、アプライ要求信号を第1の所定時間(例えば、600ms)継続して受信した後に、電動モータ43Bの駆動を開始してピストン39を目標推力F1まで段階的に推進させる。なお、目標推力F1は、例えば法令で定められた所定の推力および所定の勾配で車両が停車保持可能な推力等に設定することができる。このように、車両の走行状態が不明である場合に運転者の駐車ブレーキスイッチ19の操作意思に基づいて、ピストン39の推力を目標推力F1まで段階的に増大させるので、制動力不足および急制動を抑制することができる。
この場合、駐車ブレーキ制御装置20は、アプライ要求信号の受信が終了した場合、即ち運転者が駐車ブレーキスイッチ19を第1の所定時間経過後に離したとしても、リリース要求信号が第2の所定時間(例えば、100ms)継続して受信されるまで、回転直動変換機構40によるピストン39を目標推力F1まで段階的に推進させる。そして、電動モータ43Bが目標推力F1に到達した場合には、電動モータ43Bに対する給電を停止し、リリース要求信号が第2の所定時間継続して出力されるまでピストン39の推力の保持を継続する。ピストン39の推力は、電動モータ43Bに対する給電が停止されても、不可逆性を有する直動部材42の雌ねじ42Aとねじ部材41の雄ねじ41Aとにより保持可能となっている。
次に、駐車ブレーキ制御装置20の演算回路21で行われる制御処理について、図4を参照しつつ説明する。なお、図4の制御処理は、駐車ブレーキ制御装置20に通電している間、所定の制御周期で、即ち、所定時間毎に繰り返し実行される。
駐車ブレーキ制御装置20が起動することにより、図4の制御処理が開始されると、S1では、車速不明状態であるか否かを判定する。即ち、車両の走行状態(停車走行状態)が「不明」であるか否かを判定する。この判定は、例えば車輪速センサ18の信号が取得できるか否か、車輪速センサ18の故障を示す異常信号が出力されているか否か、車輪速センサ18から信号が出力されているか否か等に基づいて行うことができる。S1で「YES」、即ち車速不明状態であると判定された場合は、S2に進む。一方、S1で「NO」、即ち車速不明状態でない、換言すれば「停車」または「走行」であると判定された場合は、リターンする(スタートに戻りS1以降の処理を繰り返す)。
S2では、駐車ブレーキスイッチ19が制動側(アプライ側)に操作されているか否かを判定する。この判定は、駐車ブレーキ制御装置20が駐車ブレーキスイッチ19からアプライ要求信号を受信している(受信中である)か否かにより行う。S2で「YES」、即ち駐車ブレーキスイッチ19がアプライ側に操作されている(アプライ要求信号を受信している)と判定された場合は、S3に進む。一方、S2で「NO」、即ち駐車ブレーキスイッチ19がアプライ側に操作されていない(アプライ要求信号を受信していない)と判定された場合は、S7に進む。
S3では、駐車ブレーキスイッチ19がアプライ操作されてから一定時間経過したか否かを判定する。即ち、運転者が駐車ブレーキスイッチ19のアプライ操作を一定時間(例えば、600ms)継続しているか否かを判定する。この判定は、例えば駐車ブレーキ制御装置20に設けられたカウンタ(図示せず)により計測することができる。S3で「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ19がアプライ操作されてから一定時間経過したと判定された場合は、S4に進む。一方、S3で「NO」、即ち駐車ブレーキスイッチ19がアプライ操作されてから一定時間経過していないと判定された場合は、リターンする。
S4では、電動モータ43Bの駆動によって発生した推力が目標推力F1に到達しているか否かを判定する。推力が目標推力F1に到達しているか否かの判定は、例えば電流センサ部25により検出されるモータ電流の検出値が、目標推力F1に相当するモータ電流値に到達したか否かにより行うことができる。S4で「YES」、即ち推力が目標推力F1に到達したと判定された場合には、S5に進み、目標推力到達による駐車ブレーキ(電動モータ43B)の駆動を停止させて、リターンする。なお、電動モータ43Bの駆動の停止後は、直動部材42の雌ねじ42Aとねじ部材41の雄ねじ41Aとにより推力が保持される。
一方、S4で「NO」、即ち推力が目標推力F1に到達していないと判定された場合には、S6に進み、段階的アプライ制御を行い、リターンする。この段階的アプライ制御とは、電動モータ43Bのアプライ側への駆動と停止を所定間隔で繰り返すことにより、電動モータ43Bの駆動による推力を段階的に上げる(増大する)ものである。段階的アプライ制御の時間変化の一例については、後で詳しく説明する。
S7では、駐車ブレーキスイッチ19の操作なしか否かを判定する。即ち、S7は、S2で駐車ブレーキスイッチ19のアプライ操作がない場合であるので、駐車ブレーキスイッチ19のリリース操作があるか否かを判定するものである。S7で「YES」、即ち駐車ブレーキスイッチ19のリリース操作がないと判定された場合には、S8に進む。一方、S7で「NO」、即ち駐車ブレーキスイッチ19のリリース操作があると判定された場合には、S10に進む。
S8では、アプライ駆動中であるか否かを判定する。即ち、S6での段階的アプライ制御が実行中であるか否かを判定する。S8で「YES」、即ちアプライ駆動中であると判定された場合には、S4に進む。一方、S8で「NO」、即ちアプライ駆動中でないと判定された場合には、S9に進む。
S9では、リリース駆動中であるか否かを判定する。即ち、後述のS12でのリリース制御が実行中であるか否かを判定する。S9で「YES」、即ちリリース駆動中であると判定された場合には、S11に進む。一方、S9で「NO」、即ちリリース駆動中でないと判定された場合には、リターンする。
S10では、駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作されてから一定時間経過したか否かを判定する。即ち、運転者が駐車ブレーキスイッチ19のリリース操作を一定時間(例えば、100ms)継続しているか否かを判定する。この判定は、例えば駐車ブレーキ制御装置20に設けられたカウンタ(図示せず)により計測することができる。S10で「YES」、即ち、駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作されてから一定時間経過したと判定された場合は、S11に進む。一方、S10で「NO」、即ち駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作されてから一定時間経過していないと判定された場合は、リターンする。
S11では、推力解除が完了しているか否かを判定する。推力が解除されているか否かの判定は、例えば電流センサ部25により検出されるモータ電流の検出値が、推力解除完了に相当するモータ電流値となっているか否かにより行うことができる。S11で「YES」、即ち推力解除が完了していると判定された場合には、S13に進み、推力解除完了による駐車ブレーキ(電動モータ43B)の駆動を停止させて、リターンする。一方、S11で「NO」、即ち推力解除が完了していないと判定された場合には、S13に進み、リリース制御を行い、リターンする。このリリース制御とは、電動モータ43Bをリリース側に駆動制御することである。
次に、推力の段階引き上げの時間的変化について図5ないし図8を参照して説明する。
図5ないし図8に示す特性線51は、駐車ブレーキスイッチ19のアプライ操作またはリリース操作のON、OFFの時間的変化を示すものである。また、特性線52は、駐車ブレーキスイッチ19のアプライ操作またはリリース操作に基づき、電動モータ43Bの駆動により発生する推力の大きさの時間的変化を示すものである。
まず、時間T1で駐車ブレーキスイッチ19がアプライ操作されると、駐車ブレーキ制御装置20のカウンタは、アプライ操作の継続時間を計測する。そして、アプライ操作から一定時間(例えば、600ms)経過して、時間T2となると、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bの段階的アプライ制御を開始する。
なお、図7に示すように、アプライ操作から一定時間経過するよりも前の時間T9に運転者が駐車ブレーキスイッチ19から手を離してアプライ操作が解除(中断)されると、アプライ操作から一定時間経過した時間T2になっても、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bの段階的アプライ制御を開始しない。
そして、駐車ブレーキ制御装置20は、時間T2から電動モータ43Bの推力を目標推力F1に向けて段階的に引上げる。この場合、時間T3で運転者が駐車ブレーキスイッチ19から手を離してアプライ操作が解除されても、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bの段階的アプライ制御を継続する。
その後、時間T4で電動モータ43Bの推力が目標推力F1に到達すると、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bの駆動を停止する。この場合、ピストン39の推力は、保持機構を構成するねじ部材41の雄ねじ41Aと直動部材42の雌ねじ42Aとにより保持される。
そして、時間T5で駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作されると、駐車ブレーキ制御装置20のカウンタは、リリース操作の継続時間を計測する。そして、リリース操作から一定時間(例えば、100ms)経過して、時間T6となると、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bのリリース側への駆動を開始する。即ち、駐車ブレーキ制御装置20は、ピストン39の推力の保持を解除する作動要求信号(リリース要求信号)を第2の所定時間(例えば、100ms)検出したときには、電動モータ43B(延いては、ピストン39)の推力の解除を行う。
なお、図8に示すように、リリース操作から一定時間経過するよりも前の時間T10に運転者が駐車ブレーキスイッチ19から手を離してリリース操作が解除(中断)されると、リリース操作から一定時間経過した時間T6になっても、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bのリリース制御を開始しない。
次に、駐車ブレーキ制御装置20が段階的アプライ制御を行っている途中で、運転者が駐車ブレーキスイッチ19のリリース操作を行った場合について、図6を参照して説明する。
駐車ブレーキ制御装置20が段階的アプライ制御を実行している途中、即ち電動モータ43Bの推力が目標推力F1に到達する前の時間T7で駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作されると、駐車ブレーキ制御装置20のカウンタは、リリース操作の継続時間を計測する。そして、リリース操作から一定時間(例えば、100ms)経過して、時間T8となると、駐車ブレーキ制御装置20は、電動モータ43Bの段階的アプライ制御を中止して、リリース側への駆動を開始する。
即ち、駐車ブレーキ制御装置20は、段階的アプライ制御の実行途中でも、ピストン39の推力の保持を解除する作動要求信号(リリース要求信号)を第2の所定時間(例えば、100ms)継続して検出したときには、電動モータ43B(延いては、ピストン39)の推力の解除を行う。
なお、段階的アプライ制御を実行している時間T7で駐車ブレーキスイッチ19がリリース操作された場合に、一定時間経過するまでにリリース操作が解除(中断)されると、リリース操作から一定時間経過した時間T8となっても、駐車ブレーキ制御装置20は、電動43Bの段階的アプライ制御を継続する。
かくして、本実施形態では、車両の走行状態を算出できない場合に、ピストン39を推進する作動要求信号(アプライ要求信号)を第1の所定時間継続して検出したとき、電動モータ43Bの推力を段階的に上昇させてピストン39を推進し、アプライ要求信号が検出されなくなっても、目標推力F1に到達するまで電動モータ43Bの推力を段階的に上昇させ、目標推力F1に到達すると保持機構(雄ねじ41A、雌ねじ42A)によりピストン39の推力を保持する構成としている。
これにより、車両の走行状態を算出できないときに、運転者が駐車ブレーキスイッチ19を押した回数等を誤認したり、駐車ブレーキスイッチ19から誤って手を離してしまったりした場合でも、駐車ブレーキ制御装置20は、目標推力F1に到達するまで、電動モータ43Bの推力を段階的に上昇させるので、制動力が運転者の意図したものよりも低いものとなるのを抑制することができ、制動力の付与の安定性を向上することができる。
また、駐車ブレーキ制御装置20は、ピストン39の推力の保持を解除する作動要求信号(リリース要求信号)が第2の所定時間継続して検出されたとき、ピストン39の推力の保持を解除する構成としている。これにより、運転者は、段階的アプライ制御の途中でも、ピストン39の推力を解除することができるので、制動力の付与の安定性を向上することができる。
なお、上述した実施形態では、目標推力F1を法令で定められた所定の推力および所定の勾配で車両が停車保持可能な推力等に設定した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば目標推力F1をフルクランプ力(電動モータ43Bにより付与できる最大力)ないしフルクランプ力の50%等とすることができる。即ち、車両の仕様、車重、必要な性能等に応じて設定することができる。
また、上述した実施形態では、左,右の後輪側ブレーキを電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキ31とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、左,右の前輪側ブレーキを電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキとしてもよい。また、前輪と後輪の全ての車輪(4輪全て)のブレーキを電動駐車ブレーキ機能付のディスクブレーキにより構成してもよい。
上述した実施形態では、電動駐車ブレーキ付の液圧式ディスクブレーキ31を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、液圧の供給が不要な電動式ディスクブレーキにより構成してもよい。また、ディスクブレーキに限らず、ドラムブレーキとして構成してもよい。
さらに、ディスクブレーキにドラム式の電動駐車ブレーキを設けたドラムインディスクブレーキ、電動モータでケーブルを引っ張ることにより駐車ブレーキの保持を行う構成等、ブレーキ機構は各種のものを採用することができる。この場合に、例えば液圧の供給が不要な電動式のブレーキ機構を採用した場合は、制御装置は、車両に制動力を常用ブレーキとして与える(ブレーキペダルの操作等によるアプライ要求に基づいて電動モータを駆動する)構成とすることができる。