WO2020066735A1 - 電動ブレーキおよび制御装置 - Google Patents
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- F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
- F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
- F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
- F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
- F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
- F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
Definitions
- the present invention relates to an electric brake for applying a braking force to a vehicle such as an automobile, and a control device used for the electric brake.
- the electric brake includes a brake mechanism that transmits a thrust generated by driving an electric motor to a piston that moves a brake pad pressed by a disc, and a thrust sensor that detects a thrust applied to the piston (for example, see Patents). Reference 1).
- factors that cause the zero point of the thrust sensor to fluctuate include factors that fluctuate depending on the moving direction of the piston, such as the sliding resistance of the inner unit of the electric caliper. Therefore, the value of the sensor signal when the thrust is reduced to zero by moving the piston in the decelerating direction and the thrust is not zero by moving the piston in the increasing direction while the thrust is zero. The value of the sensor signal in the idle running section up to the piston is different from that of the sensor signal.
- An object of the present invention is to provide an electric brake and a control device capable of removing a change in the value of a thrust sensor signal due to a moving direction of a piston and learning a zero point without generating a thrust.
- An electric brake includes a brake mechanism that transmits a thrust generated by driving an electric motor to a piston that moves a brake pad pressed by a disk, and a thrust detection unit that detects a thrust on the piston. And a control device that controls the drive of the electric motor based on a detection value of the thrust detection unit, wherein the control device drives the electric motor to cause the piston to move,
- the detection value of the thrust detection unit when the disc is moved in the pressing direction within a range where the disc is not contacted is set as a reference point of the piston thrust.
- control device provides a thrust generated by driving an electric motor to a piston that moves a brake pad pressed by a disc based on a detection value of a thrust detection unit that detects a thrust to the piston.
- the drive of the electric motor of the brake mechanism that transmits the force is controlled, and the electric motor is driven to move the piston in a direction that presses the disc within a range where the brake pad does not contact the disc.
- the detected value of the thrust detecting unit at that time is defined as a reference point of the piston thrust.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a vehicle to which an electric brake according to first to third embodiments of the present invention is applied. It is sectional drawing which shows an electric brake.
- FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a load and a thrust sensor signal.
- FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating an example of a temporal change of a thrust command, a thrust, a thrust sensor signal, and an electric motor position in the first embodiment.
- 6 is a flowchart illustrating a thrust zero point learning process according to the first embodiment. It is a flowchart following FIG.
- FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating an example of a time change of a thrust command, a thrust, a thrust sensor signal, and an electric motor position in the second embodiment.
- FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating an example of a time change of the change speed of the thrust sensor signal, the position of the electric motor, and the thrust sensor signal when the thrust sensor signal is settled at time (d).
- FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating an example of a time change of a change speed of a thrust sensor signal, an electric motor position, and a thrust sensor signal when a thrust sensor signal is not settled at time (d).
- It is a flowchart which shows the learning process of the thrust zero point by 2nd Embodiment.
- FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating an example of a time change of a thrust command, a thrust, a thrust sensor signal, and an electric motor position in the third embodiment. It is a flowchart which shows the learning process of the thrust zero point by 3rd Embodiment.
- FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a vehicle 1 to which the electric brake 20 according to the embodiment is applied.
- the brake device 2 mounted on the vehicle 1 includes a hydraulic brake 4 (front braking mechanism) provided corresponding to the left front wheel 3L and the right front wheel 3R, and a left rear wheel 5L and a right rear wheel 5R. And a correspondingly provided electric brake 20 (rear braking mechanism).
- a main ECU 9 is connected to a hydraulic pressure sensor 7 and a pedal stroke sensor 8 which measure the operation amount of the brake pedal 6 of the driver.
- the main ECU 9 receives signals from the hydraulic pressure sensor 7 and the pedal stroke sensor 8 and calculates a target braking force for each wheel (four wheels) according to a predetermined control program.
- the main ECU 9 transmits a braking command for each of the two front wheels to the front hydraulic pressure device ECU 10 (that is, the ESC boost ECU) via the CAN 12 (Controller area network) based on the calculated braking force.
- the main ECU 9 transmits a braking command for each of the two rear wheels to the rear electric brake ECU 11 via the CAN 12 based on the calculated braking force.
- the main ECU 9 is connected to a wheel speed sensor 13 provided near each of the front wheels 3L, 3R and the rear wheels 5L, 5R, and can detect the wheel speed of each wheel.
- the rear electric brake ECU 11 constitutes a control device that controls the driving of the electric motor 39 based on a braking command.
- the electric brake 20 detects a thrust on the piston 32 by transmitting a thrust generated by driving an electric motor 39 to a piston 32 that moves brake pads 22 and 23 pressed by a disk rotor D (disk).
- a thrust sensor 44, a rotation angle sensor 46 for detecting a rotational position of the electric motor 39, and a rear electric brake ECU 11 as a control device for controlling the driving of the electric motor 39 based on a braking command.
- the brake mechanism 21 includes a pair of inner brake pads 22 and outer brake pads 23, and a caliper 24.
- the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 are disposed on both sides in the axial direction with a disk rotor D attached to a rotating portion of the vehicle 1 interposed therebetween.
- the electric brake 20 is configured as a caliper floating type.
- the pair of inner brake pads 22 and outer brake pads 23 and the caliper 24 are supported by a bracket 25 fixed to a non-rotating portion such as a knuckle of the vehicle 1.
- the bracket 25 includes an inner support portion 26 and an outer support portion 27 that support the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 independently of each other.
- the inner brake pad 22 is movably supported inside the inner support portion 26 along the axial direction of the disk rotor D.
- the outer brake pad 23 is movably supported inside the outer-side support portion 27 along the axial direction of the disk rotor D.
- the caliper 24 includes a caliper main body 28 that is a main body of the caliper 24, and an electric motor 39 arranged to be aligned with the caliper main body 28.
- the caliper body 28 is disposed at a base end facing the inner brake pad 22 on the inner side of the vehicle, and has a cylindrical cylinder portion 29 that is open to face the inner brake pad 22 and straddles the disk rotor D from the cylinder portion 29.
- a claw portion 30 disposed on a tip end side facing the outer brake pad 23 on the outside of the vehicle is integrally formed.
- a bottomed cylinder 31 is formed in the cylinder portion 29.
- the piston 32 presses the inner brake pad 22 and is formed in a cup shape with a bottom.
- the piston 32 is housed in the cylinder 31 such that the bottom 33 faces the inner brake pad 22.
- a gear housing 34 is arranged on the bottom wall side of the cylinder portion 29 of the caliper body 28. Inside the gear housing 34, a spur-tooth multi-stage reduction mechanism 35, a planetary gear reduction mechanism 36, and a control board 38 are accommodated.
- the control board 38 is provided with a rear electric brake ECU 11 as a control device including, for example, a microcomputer.
- the rear electric brake ECU 11 controls the driving of the electric motor 39 based on a braking command.
- the rear electric brake ECU 11 executes a program such as a thrust zero point learning process shown in FIGS. 5 and 6 which is stored in a memory (not shown) in advance.
- the caliper body 28 includes an electric motor 39, a spur-tooth multi-stage reduction mechanism 35 and a planetary gear reduction mechanism 36, which are transmission mechanisms for increasing the rotational torque from the electric motor 39, and a spur-tooth multi-stage reduction mechanism 35 and a planetary gear reduction mechanism.
- a ball screw mechanism 41 which transmits rotation from the mechanism 36 to apply a thrust to the piston 32, and a thrust sensor 44 which detects a reaction force with respect to a thrust (pressing force) from the piston 32 to the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23.
- a return mechanism 45 that stores a rotational force on the push rod 42 in the backward direction, and a rotation angle that detects the rotation angle of the rotation shaft 40 of the electric motor 39.
- a sensor 46 and the inner brake pad 22 and the outer brake pad A thrust holding mechanism 47 for holding the thrust to 23, are provided.
- the thrust sensor 44 constitutes a thrust detection unit that detects a thrust to the piston 32.
- the thrust sensor 44 is installed so as to be sandwiched between the base nut 43 of the ball screw mechanism 41 and the bottom of the cylinder 31.
- the spur-tooth multi-stage reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism 36 reduce and increase the rotation of the electric motor 39 at a predetermined reduction ratio, and transmit the rotation to the carrier 37 of the planetary gear reduction mechanism 36.
- the rotation from the carrier 37 is transmitted to the push rod 42 of the ball screw mechanism 41.
- the ball screw mechanism 41 converts the rotational motion from the spur-tooth multi-stage reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism 36, that is, the rotational motion of the electric motor 39 into a linear motion (hereinafter referred to as a linear motion for convenience), and applies a thrust to the piston 32. Is to be granted.
- the ball screw mechanism 41 includes a push rod 42 as a shaft member to which the rotational motion from the spur tooth multi-stage reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism 36 is transmitted, and a nut threadedly engaged with the outer peripheral surface of the push rod 42. And a base nut 43 as a member.
- the base nut 43 is fitted by a fitting part (not shown) so as not to rotate relative to the cylinder 31.
- the push rod 42 can move forward while rotating relative to the base nut 43 while pressing the base nut 43 against the thrust sensor 44. Further, the push rod 42 is connected to be rotatable relative to the piston 32 via a thrust bearing attached to the tip. For this reason, the piston 32 can be advanced, and the inner brake pad 22 can be pressed against the disk rotor D by the piston 32.
- Return mechanism 45 may be referred to as a fail-open mechanism.
- the return mechanism 45 includes a return spring 48, and the return spring 48 is configured by a coil spring.
- the return spring 48 can store the rotational force of the push rod 42 in the backward direction.
- the return mechanism 45 releases the braking force from the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 to the disk rotor D by the piston 32 when the electric motor 39, the control board 38, and the like fail during braking.
- the rotation angle sensor 46 detects the rotation angle of the rotation shaft 40 of the electric motor 39.
- the rotation angle sensor 46 includes a magnet member attached to the rotation shaft 40 of the electric motor 39, and a magnetic detection IC chip (neither is shown). By detecting a change in magnetic flux from the rotating magnet member with the magnetic detection IC chip, the control board 38 can calculate and detect the rotation angle of the rotating shaft 40 of the electric motor 39.
- the rotation angle sensor 46 constitutes a rotation position detection unit that detects the rotation position of the electric motor 39.
- the current sensor 49 is mounted in a motor drive circuit on the control board 38 so as to detect a motor current supplied to the electric motor 39.
- the current sensor 49 outputs a signal according to the motor current.
- the electric motor 39 is driven by a command from the rear electric brake ECU 11, and its rotation in the forward direction, that is, the braking direction (enhancing direction) is performed by the spur tooth multi-stage reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism.
- the speed is reduced and increased at a predetermined reduction ratio by way of the gear 36 and transmitted to the carrier 37 of the planetary gear reduction mechanism 36.
- the rotation from the carrier 37 is transmitted to the push rod 42 of the ball screw mechanism 41.
- the push rod 42 pushes the base nut 43 against the thrust sensor 44 and moves forward while rotating relative to the base nut 43.
- the piston 32 advances, and the inner brake pad 22 is pressed against the disk rotor D by the piston 32.
- the caliper body 28 moves rightward in FIG. 2 with respect to the bracket 25 by the reaction force against the pressing force of the piston 32 to the inner brake pad 22, and the outer brake pad 23 attached to the claw portion 30 is disc-shaped. Press against rotor D.
- the disk rotor D is sandwiched between the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23, and a frictional force is generated, and as a result, a braking force of the vehicle 1 is generated.
- the reaction force is transmitted from the inner brake pad 22 through the push rod 42 and the base nut 43.
- the force is applied from the outer brake pad 23 side to the thrust sensor 44 via the claw portion 30 and the bottom of the cylinder 31.
- the thrust sensor 44 detects a thrust from the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 to the disk rotor D due to the advance of the piston 32.
- the return spring 48 stores the rotational force of the push rod 42 in the backward direction. Thereafter, the drive of the electric motor 39 is controlled by detection signals from the rotation angle sensor 46, the thrust sensor 44, and the like, and a braking state is established.
- the rotation shaft 40 of the electric motor 39 rotates in the reverse direction, that is, in the braking release direction (reduced force direction), and the rotation in the reverse direction is performed by a spur tooth multi-step by a command from the rear electric brake ECU 11.
- the power is transmitted to the push rod 42 via the reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism 36.
- the push rod 42 starts to retreat while relatively rotating in the reverse direction, so that the thrust to the disk rotor D decreases, and the caliper is generated by the restoring force of the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 that have been compressed by the thrust.
- the main body 28 moves to the left in FIG. 2 with respect to the bracket 25, and the piston 32 retreats.
- the return spring 48 returns to the initial state, and the braking force applied to the disk rotor D by the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23 is released.
- the retraction of the piston 32 due to the restoring force of the pad is caused by the restoring force of the inner brake pad 22 and the outer brake pad 23, the sliding resistance existing between each pad and the bracket, and the sliding resistance existing between the piston 32 and the cylinder 31. It is done until it balances with the sum of resistance. Thereafter, in order to further retract the piston 32, the electric motor 39 is further driven in the direction of reduced force to further retract the push rod 42, and is fitted into a groove existing on the inner wall surface of the piston. It is necessary to transmit a force so that the piston 32 retreats via a retaining ring for regulating the relative displacement amount of the linear motion of the piston 42.
- the push rod 42 retreats while being relatively rotated in the reverse direction by the biasing force stored in the return spring 48 during braking, and the inner brake pad The braking force from the outer brake pad 22 and the outer brake pad 23 to the disk rotor D is released.
- the electric brake 20 includes a rotation angle sensor 46 that can detect the rotation angle of the electric motor 39, a thrust sensor 44 that can detect the thrust of the piston 32, and a motor for performing the position control and the thrust control of the piston 32.
- a current sensor 49 for detecting a current is provided.
- a return mechanism 45 (fail-open mechanism) capable of releasing thrust is provided.
- the reaction force generated by the generation of the thrust is the load applied to the thrust sensor 44.
- the thrust sensor 44 outputs a value corresponding to the load to the rear electric brake ECU 11 as a detection signal.
- any method may be used to convert the reaction force into a signal.
- a deformation due to a reaction force inside the sensor may be detected as a change in strain or a change in component interval.
- the output form of the detection result of the reaction force may be output as an analog voltage, or may be an IC having an IC inside the sensor and digital communication with the ECU 11 for the rear electric brake.
- the output signal (thrust sensor signal) of the thrust sensor 44 falls within the range of the supply voltage and is determined according to the input.
- the output is monotonously increased or decreased.
- the output signal is 0.
- there is an offset output that outputs, for example, about 10% of the range of the output signal.
- On the maximum output side there is one that limits the output signal to, for example, about 90% of the output signal range.
- the offset output when the load is 0 fluctuates due to individual differences in sensor internal circuit constants, changes in temperature, changes over time, and the like. Therefore, at the time of non-braking described above, a clearance is secured between the inner brake pad 22 and the piston 32, and the value of the offset output in a state where no thrust is generated is learned as a value of zero thrust. Then, a change from the value of zero thrust is recognized as the generated thrust, and the thrust is controlled. This makes it possible to improve the thrust control accuracy.
- the present invention has been devised in view of the above-described problem, and a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- FIG. 4 is a time-series waveform for explaining the operation of the electric brake 20 when the first embodiment is implemented.
- FIG. 4 shows a thrust command as a braking force command transmitted from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 11, a thrust realized by the electric brake 20 as a result of control based on the transmitted thrust command, and the thrust thereof.
- the thrust sensor 44 are detected by the thrust sensor 44 and the electric motor position as a result of integrating the rotation angle of the electric motor 39 detected by the rotation angle sensor 46.
- the thrust increases, the reduction ratio of the spur tooth multi-stage reduction mechanism 35 and the planetary gear reduction mechanism 36, and the conversion coefficient between the rotational angular displacement and the linear motion displacement by the ball screw mechanism 41 are set.
- the piston position can be estimated.
- ⁇ Learning of the thrust sensor signal at zero thrust is preferably performed when the thrust command is zero.
- the electric motor 39 is driven in the force reducing direction in order to reduce the drag torque, and from the position where the thrust becomes 0, Further, a clearance is provided.
- the thrust zero position P0 at which the thrust is 0 is estimated or known by known means based on a detection signal of the thrust by the thrust sensor 44 at the time of reduction or increase, or a detection signal of the rotation angle sensor 46. It is to detect.
- the clearance amount ⁇ Pa to be ensured from the zero thrust position P0 may be instructed as a constant value according to, for example, the estimation accuracy of the zero thrust position P0, a mechanical design value or a characteristic of the electric brake 20, and the like. It may be instructed as a variable value due to a change in the thrust sensor signal using known means.
- the electric motor 39 is driven from the zero thrust position P0 thus set to the clearance securing position P1 calculated by subtracting the clearance amount ⁇ Pa from the thrust zero position P0.
- the electric motor position reaches the clearance securing position P1.
- the vehicle stops at the clearance securing position P1, and then waits until the thrust command is not zero.
- the electric motor 39 is driven in the deceleration direction by the return amount ⁇ Pb from the clearance securing position P1.
- the electric motor position reaches the return position P2, which is the return amount ⁇ Pb further reduced from the clearance securing position P1.
- the electric motor 39 is driven in the power increasing direction, and at time (d), reaches the clearance securing position P1 again.
- the thrust sensor signal is learned as a value of zero thrust, and is used for thrust control when the thrust command is not 0 next time.
- the load on the thrust sensor 44 changes due to the operation when the clearance is secured from the time (a) to the time (b).
- the load on the thrust sensor 44 can be changed to the state when the piston 32 operates on the boost side. Thereby, the thrust sensor signal at zero thrust can be learned with high accuracy.
- the return amount ⁇ Pb is set to a value sufficient to complete the change in load caused by the play of the mechanical part described above from the return position P2 to the clearance securing position P1 by the operation from the time (c) to (d). I just need. Therefore, the return amount ⁇ Pb may be a fixed value calculated in advance from a mechanical design value or a tolerance, or a variable value calculated from a change in a thrust sensor signal or the like.
- FIGS. 5 and 6 show flowcharts of a thrust zero point learning processing program to be implemented in the rear electric brake ECU 11 in order to realize the above operation.
- the program shown in FIGS. 5 and 6 is repeatedly executed at a predetermined cycle, for example, after an ignition switch is turned on.
- the steps in the flow charts shown in FIGS. 5 and 6 use the notation “S”, and for example, indicate Step 1 as “S1”.
- S14 is a process for performing the learning operation from the beginning when the thrust command becomes 0 again regardless of the completion state of the learning operation. Therefore, in S14, the "learned determination” is reset and the “return completed determination” is reset. In S15, the electric motor 39 is driven in accordance with the thrust command to control the thrust.
- the return operation and the learning are performed immediately after the thrust command becomes 0 and the clearance is secured, but the learning may be performed after a while after the clearance is secured. For this reason, in the returning operation and the learning, it is possible to secure a time until the learning operation is completed until the thrust command is not zero next time, for example, after the brake pedal is released or the accelerator pedal is depressed. May be carried out after estimating.
- the rear electric brake ECU 11 drives the electric motor 39 to move the piston 32 to the disk rotor D within a range where the brake pads 22 and 23 do not contact the disk rotor D.
- the detection value of the thrust sensor 44 (thrust detecting section) when the piston is moved in the pressing direction is learned as a reference point (zero point) of the piston thrust.
- the zero point can be learned without generating a thrust.
- the rear electric brake ECU 11 moves the piston 32 in a direction to press the disk rotor D after moving the piston 32 in a direction away from the disk rotor D. Therefore, after the piston 32 is moved in the direction of pressing the disk rotor D, the zero point of the piston thrust can be learned, and the fluctuation of the value of the thrust sensor signal due to the moving direction of the piston 32 can be removed. .
- the rear electric brake ECU 11 moves the piston 32 in the direction of pressing against the disk rotor D until the detection value of the thrust sensor 44 becomes substantially constant. Specifically, the rear electric brake ECU 11 determines that the detection value of the thrust sensor 44 has become a substantially constant value by increasing the electric motor position by the return amount ⁇ Pb. Therefore, the zero point of the thrust can be learned in a statically set state in which the thrust sensor signal does not fluctuate with time. As a result, in the non-stationary state in which the thrust sensor signal fluctuates with time, the learning of the zero point of the thrust can be suppressed without learning the zero point of the thrust.
- the rear electric brake ECU 11 moves the piston 32 in the direction of pressing the disc rotor D to a position where the clearance between the disc rotor D and the brake pads 22 and 23 becomes a predetermined amount. That is, the rear electric brake ECU 11 drives the electric motor 39 in the power increasing direction until the electric motor position becomes the clearance securing position P1. Thereby, a predetermined amount of clearance can be secured between the disk rotor D and the brake pads 22 and 23, and the zero point can be learned in a range where the brake pads 22 and 23 do not contact the disk rotor D. .
- FIGS. 7 to 11 show a second embodiment.
- the feature of the second embodiment is that the learning of the zero point is performed again when the specified time elapses after the learning is completed, or when the value of the thrust sensor fluctuates despite maintaining the same position. Configuration.
- the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
- FIG. 7 is a time-series waveform for explaining the operation of the electric brake 20 when the second embodiment is implemented.
- FIG. 7 shows a thrust command as a braking force command transmitted from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 11, a thrust realized by the electric brake 20 as a result of control based on the transmitted thrust command, and the thrust thereof.
- a thrust command as a braking force command transmitted from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 11
- a thrust realized by the electric brake 20 as a result of control based on the transmitted thrust command
- the thrust thereof are detected by the thrust sensor 44 and the electric motor position as a result of integrating the rotation angle of the electric motor 39 detected by the rotation angle sensor 46.
- ⁇ The operations from time (a) to (d) in FIG. 7 are the same as those from time (a) to (d) in FIG.
- a determination is made as to whether or not the thrust sensor signal has settled (thrust determination of the thrust sensor signal).
- a state where the thrust sensor signal does not fluctuate over time is a static state, and a state where the thrust sensor signal fluctuates over time is a non-static state.
- the return amount ⁇ Pb is increased from the previous return amount ⁇ Pb to the return amount ⁇ Pc.
- FIGS. 8 and 9 show the sensor output signals at times (a) to (d) in FIG. 7, the time-series waveform of the electric motor position, and the rate of change of the sensor output signals at the same time. 8 and 9 differ from each other in the changing speed.
- FIG. 8 shows a case where the load applied to the thrust sensor 44 changes with respect to the driving of the electric motor 39 in the increasing direction from the time (c) to the time (d), and the thrust sensor signal is settled. Is shown.
- FIG. 9 shows a case where the thrust sensor signal has not been settled. Comparing the speed of change of the thrust sensor signal, the speed of change of the thrust sensor signal at the time (d) becomes smaller when it is settled as shown in FIG. In the case where it is not settled as shown in FIG. 9, the changing speed of the thrust sensor signal at time (d) increases. Therefore, it is possible to determine whether or not the stabilization is performed by providing the threshold Vt for the change speed of the thrust sensor signal.
- the threshold value Vt may be set based on a design value in consideration of the resolution of the thrust sensor signal, the update cycle, the noise level, or the like, an experimental value, or the like. Note that the above-described static determination is merely an example, and a change width of the output signal, a change acceleration, or the like may be used. In addition, the static determination may be not a change in the thrust sensor signal with respect to a time change but a change in the thrust sensor signal with respect to a change in the position of the electric motor 39, or may be a combination of these.
- FIGS. 10 and 11 show flowcharts of a thrust zero point learning processing program to be implemented in the rear electric brake ECU 11 in order to realize the above operation. Note that the programs shown in FIGS. 10 and 11 are repeatedly executed at predetermined intervals, for example, after an ignition switch is turned on. The steps in the flowcharts shown in FIGS. 10 and 11 use notation “S”, for example, and indicate step 21 as “S21”.
- S21 if the thrust command is 0, “YES” is determined in S21, and the process shifts to S22.
- S22 it is determined whether or not the electric motor position has reached the clearance securing position P1, that is, whether or not the electric motor position is equal to or less than the clearance securing position P1. If the electric motor position is located in the direction of increasing the power more than the clearance securing position P1, and the electric motor position has not reached the clearance securing position P1, it is determined “NO” in S22, and the process proceeds to S39. In S39, the driving of the electric motor 39 in the power reduction direction is continued.
- S24 it is determined whether or not a predetermined time period has elapsed after learning. If the specified time has elapsed, “YES” is determined in S24, and the process shifts to S27. In S27, the "learned determination” is reset, and the “returned determination” is reset. If the specified time has not elapsed, “NO” is determined in S24, and the process shifts to S25.
- S25 it is determined whether or not the value of the thrust sensor has changed even though the electric motor position is maintained at the same position. If the thrust sensor signal has changed, “YES” is determined in S25, and the process shifts to S27. In S27, the "learned determination” is reset, and the “returned determination” is reset. If the thrust sensor signal has not fluctuated, “NO” is determined in S25, and the process proceeds to S26. In S26, the driving of the electric motor 39 is stopped so that the position where the electric motor position is equal to or less than the clearance securing position P1 is maintained.
- the position of the electric motor is compared with the return position P3. If the position of the electric motor is located in the direction of increasing the force relative to the return positions P2 and P3, "NO" is determined in S36, and the process proceeds to S39. In S39, the electric motor 39 is driven in the power reduction direction.
- S29 it is determined whether or not the electric motor position has increased and has reached the clearance securing position P1, that is, whether or not the electric motor position is equal to or greater than the clearance securing position P1. If the electric motor position is located in the power reduction direction from the clearance securing position P1, it is determined “NO” in S29, and the process proceeds to S38. In S38, the electric motor 39 is driven in the increasing direction. As a result, the drive in the force increasing direction is continued until the electric motor position becomes equal to or more than the clearance securing position P1.
- the determination is "YES” in S29, and the process proceeds to S30.
- S30 it is determined whether or not the thrust sensor signal has been settled.
- “YES” is determined in S30, and the processes of S31 to S33 are executed.
- S31 the driving of the electric motor 39 is stopped.
- S32 learning is performed with the thrust sensor signal at that time as the thrust zero point.
- S33 “learned determination” indicating that the learning has been completed is set. After that, the standby in S4 is continued until the thrust command is no longer 0.
- the determination of the thrust sensor signal is determined, and if “YES” is determined in S30, the process of S31 to S33 is executed to learn the zero point of the thrust.
- “NO” is determined in S30, it is determined that the return amount ⁇ Pb is insufficient, and “return completed determination” is reset in S34, and the return amount ⁇ Pb is smaller than the return amount ⁇ Pb in the previous execution in S35. increase.
- the motor is driven in the power reduction direction to the return position P3 by the increased return amount ⁇ Pc, and then in the power increase direction to the clearance securing position P1.
- the amount of increase when the return amount ⁇ Pb is increased to the return amount ⁇ Pc may be set in advance, and is desirably set to a value equal to or greater than the initial return amount ⁇ Pb ( ⁇ Pc ⁇ ⁇ Pb). .
- the once increased return amount ⁇ Pc may be reset to the initial return amount ⁇ Pc, for example, when the program is restarted by operating an ignition switch.
- the return amount ⁇ Pc may be reset to the initial return amount ⁇ Pc.
- the return amount ⁇ Pc may be reset to the initial return amount ⁇ Pc after a lapse of a predetermined time from the determination of the static determination in S30.
- the rear electric brake ECU 11 moves the piston 32 in the direction of pressing the disk rotor D until the detection value of the thrust sensor 44 becomes a substantially constant value. Therefore, the zero point of the thrust can be learned in a statically set state in which the thrust sensor signal does not fluctuate with time. As a result, in the non-stationary state in which the thrust sensor signal fluctuates with time, the learning of the zero point of the thrust can be suppressed without learning the zero point of the thrust.
- FIGS. 12 and 13 show a third embodiment.
- the feature of the third embodiment is that the thrust command is not 0, and the zero point is learned while the electric motor is being driven in the increasing direction.
- the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
- FIG. 12 is a time-series waveform for explaining the operation of the electric brake 20 when the third embodiment is implemented.
- FIG. 12 shows a thrust command as a braking force command transmitted from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 11, a thrust realized by the electric brake 20 as a result of control based on the transmitted thrust command, and the thrust thereof.
- a thrust command as a braking force command transmitted from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 11
- a thrust realized by the electric brake 20 as a result of control based on the transmitted thrust command
- the thrust thereof are detected by the thrust sensor 44 and the electric motor position as a result of integrating the rotation angle of the electric motor 39 detected by the rotation angle sensor 46.
- the thrust command becomes 0 at time (a), and after driving the electric motor 39 to the clearance securing position P1 at time (b), it stands by at the clearance securing position P1. Thereafter, at time (e), the thrust command is not 0, and it is determined that a load change on the thrust sensor 44 has occurred at time (g) while the electric motor 39 is being driven in the increasing direction. Learning is performed with the sensor signal at that time as the zero point.
- FIG. 13 is a flowchart of a thrust zero point learning processing program to be implemented in the rear electric brake ECU 11 in order to realize the above operation. Note that the program shown in FIG. 13 is repeatedly executed at predetermined intervals, for example, after the ignition switch is turned ON. The steps of the flowchart shown in FIG. 13 use the notation “S”, for example, and indicate step 51 as “S51”.
- S51 it is determined whether or not the thrust command is 0. If the thrust command is 0, it is determined as "YES” in S51, and the process shifts to S52. In S52, it is determined whether or not the electric motor position has reached the clearance securing position P1, that is, whether or not the electric motor position is equal to or less than the clearance securing position P1. If the electric motor position is located in the direction of increasing the power more than the clearance securing position P1, and the electric motor position has not reached the clearance securing position P1, it is determined "NO" in S52, and the process proceeds to S55. In S55, the driving of the electric motor 39 in the power reduction direction is continued.
- the operation of securing the clearance and waiting is realized by S51 to S55.
- the thrust command is not 0, first, it is determined in S56 that the electric motor 39 is not at or above the zero thrust position P0, and if it is determined in S57 that the zero point of the thrust sensor has not been learned, the process proceeds to S58.
- the static determination of the thrust sensor signal is performed. The determination of the static determination of the thrust sensor signal is made based on, for example, whether or not the change speed of the thrust sensor signal exceeds the threshold value Vt, as in the second embodiment.
- the present invention is not limited to this, and the determination of the static determination of the thrust sensor signal may be made based on the fact that the position of the electric motor has increased by the return amount ⁇ Pb, as in the first embodiment. If the electric motor position is equal to or greater than the zero thrust position P0 before the static determination is established, it is desirable to perform thrust control without performing zero point learning, as determined in S56.
- the third embodiment substantially the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the third embodiment, since the zero point is learned while the electric motor is being driven in the increasing direction, it is not necessary to drive the electric motor 39 in the decreasing direction than the clearance securing position P1. The zero point of thrust can be learned.
- first to third embodiments may be implemented individually, or may be implemented in combination.
- the zero point learned in each embodiment may be used after performing an averaging process or the like.
- the completion of the learning operation by the operation of the electric motor 39 in the power reduction direction for securing the clearance and the operation of the electric motor 39 in the power reduction direction and the power increase direction is determined by the electric motor. It was determined based on the position.
- the present invention is not limited to this.
- the determination may be made based on the drive time of the electric motor 39 or the like. In this case, the rotation angle sensor 46 becomes unnecessary.
- the electric brake 20 is applied to the rear wheels 5L and 5R.
- the electric brake 20 may be applied to the front wheels 3L and 3R, or the electric brake 20 may be applied to all four wheels. Good.
- a first aspect is an electric brake, which is a brake mechanism that transmits a thrust generated by driving an electric motor to a piston that moves a brake pad pressed by a disk, and a thrust that detects a thrust on the piston.
- a control unit that controls the driving of the electric motor based on a detection value of the thrust detection unit, wherein the control device drives the electric motor to cause the piston to move,
- a detection value of the thrust detection unit when the disc is moved in a direction to press the disc within a range that does not contact the disc is defined as a piston thrust reference point (zero point).
- control device moves the piston in a direction away from the disk, and then moves the piston in a direction of pressing the disk.
- control device controls the piston to move the piston in a direction of pressing the disk until the detection value of the thrust detection unit becomes a substantially constant value. Move.
- control device presses the piston to the disc until the clearance between the disc and the brake pad becomes a predetermined amount. Move in the direction.
- control device based on the embodiment, for example, the following control device can be considered.
- a control device configured to control a piston for moving a brake pad pressed by a disc, based on a detection value of a thrust detection unit for detecting a thrust to the piston. While controlling the driving of the electric motor of the brake mechanism that transmits the thrust generated by the driving, the electric motor is driven to press the piston to the disk within a range where the brake pad does not contact the disk.
- the detected value of the thrust detecting unit when the piston is moved in the direction is defined as a reference point (zero point) of the piston thrust.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
- the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described above.
- a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment.
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Abstract
電動ブレーキは、ディスクロータに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、ピストンへの推力を検出する推力センサと、推力センサの検出値に基づき電動モータの駆動を制動指令に基づいて制御するリヤ電動ブレーキ用ECUと、を備えている。リヤ電動ブレーキ用ECUは、電動モータを駆動して、ブレーキパッドがディスクロータに接触しない範囲で、ピストンをディスクロータに押圧する方向に移動させたときの推力センサの検出値をピストン推力の基準点として学習する。
Description
本発明は、例えば自動車等の車両に制動力を付与する電動ブレーキおよび電動ブレーキに用いる制御装置に関する。
電動ブレーキは、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力センサとを備えている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された電動ブレーキでは、例えばアクセル解除時にディスクとブレーキパッドとの間のクリアランスを閉じて、ピストン推力の変化量がゼロからゼロでは無い状態に切り替わったときに、推力センサによるピストン推力の変化を検出し、推力のゼロ点としている。
推力センサを内蔵し、そのセンサ信号を用いて推力を制御する電動キャリパでは、センサ個体差や経時変化、温度変化等により、推力がゼロとなるセンサ信号の値(ゼロ点)が変化する。このため、推力のゼロ点を繰り返し学習する必要がある。
一方、推力センサのゼロ点が変動する要因には、電動キャリパの内機の摺動抵抗等のように、ピストンの移動方向によって変動するものがある。このため、ピストンを減力方向に移動させて推力がゼロとなった際のセンサ信号の値と、推力がゼロとなっている状態のまま、ピストンを増力方向に移動させて推力がゼロでなくなるまでのピストンの空走区間におけるセンサ信号の値とは異なる。
これに対し、特許文献1に記載された電動ブレーキでは、増力方向にピストンを移動させる際の値をゼロ点としている。このため、ピストンの移動方向によるセンサ信号の値の変動の影響を受けない。しかしながら、推力がゼロでない状態に切り替わった際に、制動力が発生する可能性がある。この結果、ブレーキペダル操作前に制動力が発生するため、車両の乗員に違和感が生じる。
本発明の目的は、ピストンの移動方向による推力センサ信号の値の変動を除去すると共に、推力を発生させない状態でゼロ点を学習することができる電動ブレーキおよび制御装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による電動ブレーキは、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、前記推力検出部の検出値に基づき、前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点とする。
また、本発明の一実施形態による制御装置は、ピストンへの推力を検出する推力検出部の検出値に基づき、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構の前記電動モータの駆動を制御するとともに、前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点とする。
本発明の一実施形態によれば、ピストンの移動方向による推力センサ信号の値の変動を除去すると共に、推力を発生させない状態でゼロ点を学習することができる。
以下、実施形態による電動ブレーキを、四輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して説明する。
図1は、実施形態による電動ブレーキ20を適用した車両1のシステム構成を示す図である。車両1に搭載されたブレーキ装置2は、左側の前輪3Lおよび右側の前輪3Rに対応して設けられた液圧式ブレーキ4(フロント制動機構)と、左側の後輪5Lおよび右側の後輪5Rに対応して設けられた電動ブレーキ20(リア制動機構)とを備えている。また、ドライバのブレーキペダル6の操作量を計測する液圧センサ7およびペダルストロークセンサ8には、メインECU9が接続されている。メインECU9は、液圧センサ7およびペダルストロークセンサ8からの信号の入力を受けて、予め定められた制御プログラムにより各輪(4輪)に対しての目標制動力の演算を行う。メインECU9は、算出した制動力に基づいて、フロント2輪それぞれに対しての制動指令をフロント液圧装置用ECU10(即ちESCブーストECU)へCAN12(Controller area network)を介して送信する。メインECU9は、算出した制動力に基づいて、リヤ2輪それぞれに対しての制動指令をリヤ電動ブレーキ用ECU11へCAN12を介して送信する。また、メインECU9は、前輪3L,3Rおよび後輪5L,5Rのそれぞれの近傍に設けられている、車輪速度センサ13と接続され各輪の車輪速度を検出することができる。リヤ電動ブレーキ用ECU11は、電動モータ39の駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置を構成している。
次に、電動ブレーキ20の具体的に構成について、図1および図2を参照して説明する。
電動ブレーキ20は、ディスクロータD(ディスク)に押圧されるブレーキパッド22,23を移動させるピストン32に電動モータ39の駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構21と、ピストン32への推力を検出する推力センサ44と、電動モータ39の回転位置を検出する回転角センサ46と、電動モータ39の駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置としてのリヤ電動ブレーキ用ECU11と、を備えている。
図2に示すように、ブレーキ機構21は、一対のインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23と、キャリパ24とを備えている。インナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23は、車両1の回転部に取り付けられるディスクロータDを挟んで軸方向両側に配置されている。電動ブレーキ20は、キャリパ浮動型として構成されている。なお、一対のインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23と、キャリパ24とは、車両1のナックル等の非回転部に固定されたブラケット25に、支持されている。
ブラケット25は、インナブレーキパッド22とアウタブレーキパッド23とをそれぞれ独立して支持するインナ側支持部26とアウタ側支持部27とを備えている。インナブレーキパッド22は、インナ側支持部26の内側にディスクロータDの軸方向に沿って移動自在に支持されている。アウタブレーキパッド23は、アウタ側支持部27の内側にディスクロータDの軸方向に沿って移動自在に支持されている。
キャリパ24は、キャリパ24の主体であるキャリパ本体28と、キャリパ本体28と並ぶように配置された電動モータ39とを備えている。キャリパ本体28には、車両内側のインナブレーキパッド22に対向する基端部に配置され、インナブレーキパッド22に対向して開口する円筒状のシリンダ部29と、シリンダ部29からディスクロータDを跨いでアウタ側に延び、車両外側のアウタブレーキパッド23に対向する先端側に配置される爪部30とが一体的に形成されている。
シリンダ部29には、有底のシリンダ31が形成されている。ピストン32は、インナブレーキパッド22を押圧するものであって、有底のカップ状に形成されている。ピストン32は、その底部33がインナブレーキパッド22に対向するようにシリンダ31内に収容されている。
キャリパ本体28のシリンダ部29の底壁側には、ギヤハウジング34が配置されている。ギヤハウジング34の内部には、平歯多段減速機構35、遊星歯車減速機構36および制御基板38が収容されている。制御基板38には、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置としてのリヤ電動ブレーキ用ECU11が設けられている。
リヤ電動ブレーキ用ECU11は、電動モータ39の駆動を、制動指令に基づいて制御する。また、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、予めメモリ(図示せず)に格納された図5および図6に示す推力ゼロ点の学習処理等のプログラムを実行する。
キャリパ本体28には、電動モータ39と、電動モータ39からの回転トルクを増力する伝達機構である、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36と、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36からの回転が伝達されてピストン32に推力を付与するボールねじ機構41と、ピストン32からインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23への推力(押圧力)に対する反力を検出する推力センサ44と、ボールねじ機構41のプッシュロッド42がピストン32を推進するとき、プッシュロッド42に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構45と、電動モータ39の回転軸40の回転角を検出する回転角センサ46と、制動時にピストン32からインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23への推力を保持する推力保持機構47と、が備えられている。推力センサ44は、ピストン32への推力を検出する推力検出部を構成している。推力センサ44は、ボールねじ機構41を構成するベースナット43とシリンダ31の底部に挟み込まれるように設置されている。
平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36は、電動モータ39の回転を、所定の減速比で減速、増強して、遊星歯車減速機構36のキャリア37に伝達する。キャリア37からの回転は、ボールねじ機構41のプッシュロッド42に伝達される。
ボールねじ機構41は、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36からの回転運動、すなわち電動モータ39の回転運動を直線運動(以下、便宜上直動という)に変換し、ピストン32に推力を付与するものである。ボールねじ機構41は、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36からの回転運動が伝達される、軸部材としてのプッシュロッド42と、プッシュロッド42の外周面にねじ係合される、ナット部材としてのベースナット43と、から構成されている。ベースナット43は、シリンダ31に対して相対回転しないように、図示しない嵌合部によって嵌合されている。プッシュロッド42は、ベースナット43を推力センサ44に押し付けながら、ベースナット43に対して相対回転しながら前進することができる。さらに、プッシュロッド42は、先端に取り付けられたスラスト軸受を介してピストン32と相対回転可能なように接続されている。このため、ピストン32を前進させることができ、ピストン32によってインナブレーキパッド22をディスクロータDに押し付けることができる。
戻し機構45は、フェールオープン機構と称することもある。戻し機構45は、リターンスプリング48を備え、リターンスプリング48は、コイルスプリングで構成されている。リターンスプリング48は、プッシュロッド42に対して後退方向の回転力を蓄えることができる。戻し機構45は、制動中、電動モータ39や制御基板38等が失陥した場合に、ピストン32によるインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23からディスクロータDへの制動力を開放するものである。
回転角センサ46は、電動モータ39の回転軸40の回転角度を検出するものである。回転角センサ46は、電動モータ39の回転軸40に取り付けられた磁石部材と、磁気検出ICチップ(いずれも図示せず)と、を備えている。回転する磁石部材からの磁束の変化を磁気検出ICチップにより検出することで、制御基板38により、電動モータ39の回転軸40の回転角度を演算して検出することができる。回転角センサ46は、電動モータ39の回転位置を検出する回転位置検出部を構成している。
電流センサ49は、制御基板38上のモータ駆動回路内に、電動モータ39に供給されるモータ電流を検出可能なように取り付けられている。電流センサ49は、モータ電流に応じた信号を出力する。
次に、電動ブレーキ20において、通常走行における制動および制動解除の作用について説明する。
通常走行における制動時には、リヤ電動ブレーキ用ECU11からの指令により、電動モータ39が駆動されて、その正方向、即ち制動方向(増力方向)の回転が、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36を経由することで所定の減速比で減速、増強されて遊星歯車減速機構36のキャリア37に伝達される。そして、キャリア37からの回転が、ボールねじ機構41のプッシュロッド42に伝達される。
続いて、キャリア37の回転に伴ってプッシュロッド42が回転し始めると、プッシュロッド42がベースナット43を推力センサ44に押し付けると共に、ベースナット43に対して相対回転しながら前進するようになる。プッシュロッド42がベースナット43に対して相対回転しながら前進すると、ピストン32が前進して、ピストン32によりインナブレーキパッド22をディスクロータDに押し付ける。そして、ピストン32によるインナブレーキパッド22への押圧力に対する反力により、キャリパ本体28がブラケット25に対して図2における右方向に移動して、爪部30に取り付けられたアウタブレーキパッド23をディスクロータDに押し付ける。この結果、ディスクロータDがインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両1の制動力が発生することになる。
引き続き、ディスクロータDがインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23により挟みつけられて制動力が発生し始めると、その反力が、インナブレーキパッド22側からはプッシュロッド42およびベースナット43を経由して、アウタブレーキパッド23側からは爪部30およびシリンダ31の底部を経由して、推力センサ44に付与される。そして、推力センサ44により、ピストン32の前進によるインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23からディスクロータDへの推力が検出される。
そして、これ以降リターンスプリング48にプッシュロッド42に対する後退方向への回転力が蓄えられる。その後、回転角センサ46および推力センサ44等からの検出信号により電動モータ39の駆動が制御されて、制動状態が確立される。
一方、制動解除時には、リヤ電動ブレーキ用ECU11からの指令により、電動モータ39の回転軸40が逆方向、即ち制動解除方向(減力方向)に回転すると共に、その逆方向の回転が平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36を介してプッシュロッド42に伝達される。その結果、プッシュロッド42が逆方向に相対回転しながら後退し始めることで、ディスクロータDへの推力が減少し、推力により圧縮されていたインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23の復元力によりキャリパ本体28がブラケット25に対して図2における左方向に移動すると共に、ピストン32が後退する。これにより、リターンスプリング48が初期状態に戻り、ディスクロータDへのインナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23による制動力が解除される。
ピストン32のパッドの復元力による後退は、インナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23の復元力が、それぞれのパッドとブラケット間に存在する摺動抵抗と、ピストン32とシリンダ31間に存在する摺動抵抗の和と釣り合うまでなされる。それ以降、さらにピストン32を後退させるためには、電動モータ39を減力方向にさらに駆動してプッシュロッド42をさらに後退させ、ピストン内壁面に存在する溝に嵌合し、ピストン32とプッシュロッド42の直動方向の相対変位量を規制するための止め輪を介してピストン32が後退するよう力を伝達させる必要がある。
インナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23がパッドとブラケット間や、ピストン32とシリンダ31間の摺動抵抗によって後退しなくなることによって発生するディスクロータDとの間の残存推力は、車両走行時、即ちディスクロータDが回転する際の抵抗トルク(引き摺りトルク)となり、車両の燃費に影響を及ぼす。そのため、電動ブレーキ20においては、メインECU9からの制動指令が無くなった、または無い場合は、電動モータ39を減力方向に駆動し、ピストン32とインナブレーキパッド22からの間に間隔(クリアランス)を設けることにより、残存推力を低減させ、引き摺りトルクを低減させることが可能である。図示していないが、ピストン32とインナブレーキパッド22を一体となって直動するように嵌合させることで、ディスクロータDとインナブレーキパッド22の間にクリアランスを設けることも可能である。インナブレーキパッド22とアウタブレーキパッド23の間にディスクロータDから離間する方向に力が付勢されたばねを設ける等の方法によってディスクロータDとアウタブレーキパッド23との間にクリアランスを設けることも可能である。これらの方法によってさらに引き摺りトルクを低減させることが可能である。
制動中、電動モータ39や制御基板38が失陥した場合には、制動途中にリターンスプリング48に蓄えられた付勢力によって、プッシュロッド42が逆方向に相対回転しながら後退して、インナブレーキパッド22およびアウタブレーキパッド23からディスクロータDへの制動力が開放される。
このように、電動ブレーキ20は、ピストン32の位置制御および推力制御を実施するために、電動モータ39の回転角を検出できる回転角センサ46、ピストン32の推力を検出できる推力センサ44、およびモータ電流を検出する電流センサ49を備えている。また、推力発生中の故障に対応するために、推力を解除できる戻し機構45(フェールオープン機構)を備えている。
次に、電動ブレーキ20が発生する推力を検出する推力センサ44に掛かる荷重と推力センサ44の出力信号(推力センサ信号)の関係について、図3を用いて説明する。前述の通り、推力発生によって発生する反力が、推力センサ44に掛かる荷重となる。推力センサ44は、この荷重に応じた値を検出信号としてリヤ電動ブレーキ用ECU11に出力する。本発明においては、反力を信号に変換する方法は何でもよい。例えば、センサ内部の反力による変形を、歪の変化や部品間隔の変化として検出してもよい。また、反力の検出結果の出力形式は、アナログ電圧として出力してもよいし、センサ内部にICをもち、リヤ電動ブレーキ用ECU11とのデジタル通信としてもよい。
推力センサ44が検出信号を出力するために必要な電力が、リヤ電動ブレーキ用ECU11から供給される場合、推力センサ44の出力信号(推力センサ信号)は、供給電圧の範囲内で、入力に応じて単調に増加または減少するように出力されることが一般的である。故障等により信号自体が出力されないことや、供給電圧そのものが出力される場合等との区別をつけるために、センサ入力(推力センサ44であれば荷重)が0であっても、出力信号は0ではなく、オフセットされた出力として、例えば出力信号の範囲の10%程度を出力するものがある。最大出力側においても、出力信号を、例えば出力信号範囲の90%程度まで制限するようなものがある。
このような場合において、荷重が0の場合のオフセット出力は、センサ内部回路定数の個体差、温度変化、経時変化等により変動する。そのため、前述の非制動時に、インナブレーキパッド22とピストン32との間にクリアランスを確保し、推力が発生していない状態のオフセット出力の値を推力ゼロの値として学習する。そして、推力ゼロの値からの変化分を発生推力として認識し、推力を制御する。これにより、推力制御精度を向上することが可能となる。
しかし、発生した推力を解除し、クリアランスが確保されるまでピストン32を後退させる場合、ピストン32の、パッド復元力による後退が摺動抵抗によって停止した後、前述の止め輪を介してプッシュロッド42がピストン32を後退させるに至る前に、プッシュロッド42とベースナット43の、ネジ係合面のガタ分反転し、即ち直動するための力を伝達する接触面が反転し、ベースナット43が推力センサ44に対して離間する方向に力が掛かる。このため、推力センサ44に掛かる荷重が減少する。
この状態から、メインECU9からの制動指令を実現するためにピストン32が前進する際は、前述の通りプッシュロッド42がベースナット43を推力センサ44に押し付けた後、例えばピストン32とシリンダ31の間に存在する摺動抵抗等で構成される、ピストン32を前進させるために必要な力以上を発生した後に、ピストン32は前進する。このため、実際には推力が発生する前に、推力センサ44に掛かる荷重は増加する。従って、クリアランス確保後の推力センサ44の出力信号を推力ゼロの値として学習すると、ボールねじ機構41のガタや摺動抵抗等による推力センサ44に掛かる荷重分の差が認識する推力の誤差となり、推力制御精度が悪化する。
本発明は、上述の問題に鑑みて考案されたものであり、本発明の第1の実施形態について図4ないし図6を用いて説明する。
図4は、第1の実施形態を実施した場合の電動ブレーキ20の動作を説明するための時系列波形である。図4は、メインECU9からリヤ電動ブレーキ用ECU11に送信される制動力指令としての推力指令と、送信された推力指令に基づいて制御された結果、電動ブレーキ20によって実現される推力と、その推力を推力センサ44によって検出した際のセンサ信号と、回転角センサ46によって検出した電動モータ39の回転角度を積算した結果である電動モータ位置とを示している。電動モータ位置は、正方向に変位させると推力が増力するものとし、平歯多段減速機構35および遊星歯車減速機構36による減速比と、ボールねじ機構41による回転角変位と直動変位の変換係数によってピストン位置を推定可能なものとする。
推力ゼロにおける推力センサ信号の学習は、推力指令が0である場合に実施することが好ましい。図4に示す時刻(a)において、推力指令が0になった場合、前述の通り、引き摺りトルクを低減するために、電動モータ39を減力方向に駆動し、推力が0となった位置からさらにクリアランスを設けるようにする。ここで、推力が0となる位置である推力ゼロ位置P0は、減力時または増力時の推力センサ44による推力の検出信号、回転角センサ46の検出信号等に基づき、既知の手段によって推定または検出するものである。また、推力ゼロ位置P0から確保すべきクリアランス量ΔPaは、例えば推力ゼロ位置P0の推定精度や、電動ブレーキ20のメカ的な設計値、または特性等により、一定値として指示してもよいし、既知の手段を用いた推力センサ信号の変化などによる可変値として指示してもよいものとする。
図4の時刻(a)の後、このように設定された、推力ゼロ位置P0からクリアランス量ΔPaを減じて算出したクリアランス確保位置P1まで電動モータ39を駆動する。時刻(b)において、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達する。従来技術であれば、クリアランス確保位置P1で停止し、次に推力指令が0でなくなるまで待機する。これに対し、本実施形態では、クリアランス確保位置P1からさらに戻し量ΔPb分だけ減力方向に電動モータ39を駆動する。時刻(c)において、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1からさらに戻し量ΔPbを減じた戻し位置P2に到達する。その後、電動モータ39を増力方向に駆動し、時刻(d)において、再度クリアランス確保位置P1に到達させる。この時刻(d)の時点で、推力センサ信号を推力ゼロの値として学習し、次回、推力指令が0でなくなった際の推力制御に使用する。時刻(a)から時刻(b)に至るまでのクリアランス確保時の動作によって、前述の通り推力センサ44に対する荷重が変化する。これに対し、時刻(b)~(d)の動作によって、推力センサ44に対する荷重を、ピストン32が増力側に動作する際の状態に変化させることが可能になる。これにより、推力ゼロにおける推力センサ信号を、精度良く学習することができる。
ここで、時刻(b)~(c)の動作において、クリアランス確保位置P1からさらに減力方向に動作させる際の戻し量ΔPbの設定について述べる。この戻し量ΔPbは、時刻(c)~(d)の動作によって戻し位置P2からクリアランス確保位置P1に到達するまでに、前述のメカ部分のガタ等によって生じる荷重変化が完了するだけの値とすればよい。このため、戻し量ΔPbは、メカの設計値や公差等から予め算出した固定値としてもよいし、推力センサ信号の変化等から算出される可変値としてもよい。
以上の動作を実現するために、リヤ電動ブレーキ用ECU11に実装されるべき推力ゼロ点の学習処理プログラムのフローチャートを図5および図6に示す。なお、図5および図6に示すプログラムは、例えばイグニッションスイッチがON操作された後、所定の周期毎に繰り返し実行される。また、図5および図6に示す流れ図のステップは、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。
まず、S1では、推力指令が0か否かを判定する。この理由は、本実施形態による推力ゼロにおける推力センサ信号の学習は、推力指令が0である状態で実施するのが望ましいためである。また、他の理由は、本実施形態による動作は、推力指令が0でなくなった際は、速やかに中止し、S15によって指示された推力指令を実現すべきだからである。
従って、推力指令が0以外の場合は、S1で「NO」と判定し、S14,S15の処理を実行する。このとき、S14は、学習動作の完了状態に依らず、再度推力指令が0となった際に、学習動作を最初から実施するための処理である。このため、S14では、「学習済み判定」をリセットすると共に、「戻し済み判定」をリセットする。また、S15では、推力指令に従って電動モータ39を駆動し、推力を制御する。
一方、推力指令が0の場合には、S1で「YES」と判定し、S2に移行する。S2では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達したか否か、即ち電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下か否かを判定する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1よりも増力方向に位置し、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達していない場合は、S2で「NO」と判定し、S13に移行する。S13では、電動モータ39の減力方向への駆動を継続する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下になった場合は、S2で「YES」と判定し、S3に移行する。S3では、推力ゼロ点を学習したか否か、即ち「学習済み判定」がセットされているか否かを判定する。推力ゼロ点の学習が完了している場合は、S3で「YES」と判定し、S4に移行する。S4では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下となった位置を保持するように、電動モータ39の駆動を停止する。
一方、「学習済み判定」がセットされていない(リセットされている)場合は、推力ゼロ点の学習が済んでいないため、S3で「NO」と判定し、S5に移行する。S5では、「戻し済み判定」がセットされているか否かを判定する。「戻し済み判定」がセットされていない(リセットされている)場合は、S5で「NO」と判定し、S10に移行する。S10では、電動モータ位置が戻し位置P2以下であるか否かを判定する。このとき、戻し位置P2は、クリアランス確保位置P1から戻し量ΔPbを差し引いた位置であり、クリアランス確保位置P1から戻し量ΔPbだけ減力方向に移動した位置である。
電動モータ位置が戻し位置P2よりも増力方向に位置している場合には、S10で「NO」と判定し、S13に移行する。S13では、電動モータ39を減力方向に駆動させる。これにより、図4の説明で述べたように、減力方向の駆動が継続される。この減力方向の駆動は、電動モータ位置が戻し位置P2以下となり、S10による判定が「YES」となるまで継続する。
一方、電動モータ位置が戻し位置P2以下となった場合には、S10で「YES」と判定し、S11に移行する。S11では、戻し動作が完了したことを示す「戻し済み判定」をセットする。続くS12では、電動モータ39を増力方向に駆動させる。これにより、電動モータ位置が戻し位置P2に到達すると、電動モータ39は、減力方向の駆動から増力方向の駆動に切り替わる。
電動モータ39の動作が切り替わった後は、S11で「戻し済み判定」をセットされるから、S5で「YES」と判定され、S6に移行する。S6では、電動モータ位置が戻し位置P2からクリアランス確保位置P1に到達したか否か、即ち電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上か否かを判定する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1よりも減力方向に位置している場合は、S6で「NO」と判定し、S12に移行する。S12では、電動モータ39を増力方向に駆動させる。これにより、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上となるまで増力方向への駆動を継続する。
一方、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上の場合は、S6で「YES」と判定し、S7~S9の処理を実行する。S7では、電動モータ39の駆動を停止する。S8では、その時点の推力センサ信号を推力ゼロ点として学習する。S9では、学習が完了したことを示す「学習済み判定」をセットする。その後は、推力指令が0でなくなるまではS4による待機を継続する。S4,S9,S12,S13,S15のいずれかの処理が終了すると、リターンする。
ここで、S2とS6において、電動モータ位置のクリアランス確保位置P1以上、以下であるか否かの判定を実施している。これは厳密に一致しているかどうかを判定する必要はなく、公知の技術で実現される位置制御において発生する制御偏差や、回転角センサ46のノイズなどによって判定がハンチングせず、かつ、必要なクリアランスが確保可能なようにヒステリシス幅を設定することが望ましい。また、S8における推力ゼロ点の学習についても、モータ駆動を停止した直後の値を学習するのではなく、平均化などのフィルタ処理を施した値を学習値とするのが望ましい。
また、本実施形態においては、推力指令が0となり、クリアランスが確保された直後に戻し動作および学習を実施するものとしているが、クリアランス確保後、時間をおいてから学習してもよい。このため、戻し動作および学習は、例えばブレーキペダルが放されてからや、アクセルペダルが踏まれる等のように、次に推力指令が0でなくなるまでに学習動作が完了するまでの時間が確保できることを予想してから実施してもよい。
かくして、第1の実施形態では、リヤ電動ブレーキ用ECU11(制御装置)は、電動モータ39を駆動して、ブレーキパッド22,23がディスクロータDに接触しない範囲で、ピストン32をディスクロータDに押圧する方向に移動させたときの推力センサ44(推力検出部)の検出値をピストン推力の基準点(ゼロ点)として学習する。これにより、ピストン32の移動方向による推力センサ信号の値の変動を除去することができる。これに加え、ブレーキパッド22,23がディスクロータDに接触しない範囲で、ゼロ点を学習するから、推力を発生させない状態でゼロ点を学習することができる。
また、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、ディスクロータDから離間する方向に移動させた後に、ディスクロータDを押圧する方向にピストン32を移動させる。このため、ピストン32をディスクロータDに押圧する方向に移動させた後に、ピストン推力のゼロ点を学習することができ、ピストン32の移動方向による推力センサ信号の値の変動を除去することができる。
また、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、推力センサ44の検出値が略一定値となるまで、ディスクロータDに押圧する方向にピストン32を移動させる。具体的には、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、戻し量ΔPb分だけ電動モータ位置が増加したことによって、推力センサ44の検出値が略一定値になったことを判定する。このため、推力センサ信号が時間的に変動しない静定状態で、推力のゼロ点を学習することができる。この結果、推力センサ信号が時間的に変動する非静定状態で、推力のゼロ点を学習することがなく、誤ったゼロ点の学習を抑制することができる。
さらに、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、ディスクロータDとブレーキパッド22,23とのクリアランスが所定量となる位置までピストン32をディスクロータDに押圧する方向に移動させる。即ち、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1となる位置まで、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、電動モータ39を増力方向に駆動させる。これにより、ディスクロータDとブレーキパッド22,23との間に所定量のクリアランスを確保することができ、ブレーキパッド22,23がディスクロータDに接触しない範囲で、ゼロ点を学習することができる。
次に、図7ないし図11は第2の実施形態を示している。第2の実施形態の特徴は、学習が完了した後、規定時間が経過した場合や、同じ位置を保持しているにも拘わらず推力センサの値が変動した場合に、再度ゼロ点の学習を行う構成としたことにある。なお、第2の実施形態では、上述した第1の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図7は、第2の実施形態を実施した場合の電動ブレーキ20の動作を説明するための時系列波形である。図7は、メインECU9からリヤ電動ブレーキ用ECU11に送信される制動力指令としての推力指令と、送信された推力指令に基づいて制御された結果、電動ブレーキ20によって実現される推力と、その推力を推力センサ44によって検出した際のセンサ信号と、回転角センサ46によって検出した電動モータ39の回転角度を積算した結果である電動モータ位置とを示している。
図7の時刻(a)~(d)までの動作は、図4の時刻(a)~(d)と同様である。第2の実施形態では、図7の時刻(d)到達後、推力センサ信号が静定したか否かの判定(推力センサ信号の静定判定)を行う。推力センサ信号が時間的に変動しない状態が静定状態であり、推力センサ信号が時間的に変動する状態が非静定状態である。時刻(d)で推力センサ信号が静定していない場合には、前回実施した際の戻し量ΔPbから戻し量ΔPcに増加させる。これにより、図7の時刻(c1)~(d1)に示すように、増加させた戻し量ΔPcによる戻し位置P3まで電動モータ39を減力方向に駆動させた後に、クリアランス確保位置P1まで電動モータ39を増力方向に駆動させる。この状態で、再度の推力センサ信号の静定判定を実施する。そして、推力センサ信号が静定状態となった後に、推力のゼロ点を学習する。
これに加え、推力のゼロ点の学習が完了した後、予め決められた規定時間が経過した場合(図7の時刻(f))には、図7の時刻(c2)~(d2)に示すように、増加させた戻し量ΔPcによる戻し位置P3まで電動モータ39を減力方向に駆動させた後に、クリアランス確保位置P1まで電動モータ39を増力方向に駆動させる。この状態で、再度の推力センサ信号の静定判定を実施する。そして、推力センサ信号が静定状態となった後に、推力のゼロ点を学習する。
推力センサ信号が静定したか否かの判定(推力センサ信号の静定判定)について、例えば図8、図9に示す時系列波形を用いて説明する。図8、図9は、図7の時刻(a)~(d)におけるセンサ出力信号と、電動モータ位置の時系列波形に加え、同時刻のセンサ出力信号の変化速度を示したものである。図8、図9は、この変化速度が互いに異なっている。
具体的には、図8は、時刻(c)~(d)に至る電動モータ39の増力方向の駆動に対し、推力センサ44に掛かる荷重が変化をして推力センサ信号が静定した場合を示している。これに対し、図9は、推力センサ信号が静定しなかった場合を示している。推力センサ信号の変化速度を比較すると、図8に示す静定した場合は、時刻(d)における推力センサ信号の変化速度が小さくなる。図9に示す静定していない場合は、時刻(d)における推力センサ信号の変化速度が大きくなる。従って、静定したか否かの判定は、推力センサ信号の変化速度に閾値Vtを設けることで実施することが可能である。この閾値Vtは、推力センサ信号の分解能や更新周期、ノイズレベル等を考慮した設計値や、実験値等によって設定すればよい。なお、以上の静定判定は一例であり、出力信号の変化幅や、変化加速度等を用いてもよい。また、静定判定は、時間変化に対する推力センサ信号の変化ではなく、電動モータ39の位置変化に対する推力センサ信号の変化としてもよく、また、これらを組み合わせて判定してもよい。
以上の動作を実現するために、リヤ電動ブレーキ用ECU11に実装されるべき推力ゼロ点の学習処理プログラムのフローチャートを図10および図11に示す。なお、図10および図11に示すプログラムは、例えばイグニッションスイッチがON操作された後、所定の周期毎に繰り返し実行される。また、図10および図11に示す流れ図のステップは、それぞれ「S」という表記を用い、例えばステップ21を「S21」として示す。
まず、S21では、推力指令が0か否かを判定する。推力指令が0以外の場合は、S21で「NO」と判定し、S40,S41の処理を実行する。S40では、「学習済み判定」をリセットすると共に、「戻し済み判定」をリセットする。S41では、推力指令に従って電動モータ39を駆動し、推力を制御する。
一方、推力指令が0の場合には、S21で「YES」と判定し、S22に移行する。S22では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達したか否か、即ち電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下か否かを判定する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1よりも増力方向に位置し、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達していない場合は、S22で「NO」と判定し、S39に移行する。S39では、電動モータ39の減力方向への駆動を継続する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下になった場合は、S22で「YES」と判定し、S23に移行する。S23では、推力ゼロ点を学習したか否か、即ち「学習済み判定」がセットされているか否かを判定する。推力ゼロ点の学習が完了している場合は、S23で「YES」と判定し、S24に移行する。
S24では、学習済み後に予め決められた規定時間が経過したか否かを判定する。規定時間が経過した場合は、S24で「YES」と判定し、S27に移行する。S27では、「学習済み判定」をリセットすると共に、「戻し済み判定」をリセットする。規定時間が経過していない場合は、S24で「NO」と判定し、S25に移行する。
S25では、電動モータ位置が同じ位置に保持されているにも拘わらず推力センサの値が変動したか否かを判定する。推力センサ信号が変動した場合は、S25で「YES」と判定し、S27に移行する。S27では、「学習済み判定」をリセットすると共に、「戻し済み判定」をリセットする。推力センサ信号が変動していない場合は、S25で「NO」と判定し、S26に移行する。S26では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下となった位置を保持するように、電動モータ39の駆動を停止する。
一方、「学習済み判定」がセットされていない(リセットされている)場合は、推力ゼロ点の学習が済んでいないため、S23で「NO」と判定し、S28に移行する。S28では、「戻し済み判定」がセットされているか否かを判定する。「戻し済み判定」がセットされていない(リセットされている)場合は、S28で「NO」と判定し、S36に移行する。S36では、電動モータ位置が戻し位置P2,P3以下であるか否かを判定する。このとき、戻し位置P2,P3は、現在の戻し量ΔPb,ΔPcに応じて決まる。即ち、初期状態では、戻し量ΔPbであるため、電動モータ位置と戻し位置P2とを比較する。これに対し、S35で戻し量ΔPcに増加された以降は、電動モータ位置と戻し位置P3とを比較する。電動モータ位置が戻し位置P2,P3よりも増力方向に位置している場合には、S36で「NO」と判定し、S39に移行する。S39では、電動モータ39を減力方向に駆動させる。
電動モータ位置が戻し位置P2,P3以下となった場合には、S36で「YES」と判定し、S37に移行する。S37では、戻し動作が完了したことを示す「戻し済み判定」をセットする。続くS38では、電動モータ39を増力方向に駆動させる。これにより、電動モータ位置が戻し位置P2に到達すると、電動モータ39は、減力方向の駆動から増力方向の駆動に切り替わる。
「戻し済み判定」がセットされている場合は、S28で「YES」と判定し、S29に移行する。S29では、電動モータ位置が増加してクリアランス確保位置P1に到達したか否か、即ち電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上か否かを判定する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1よりも減力方向に位置している場合は、S29で「NO」と判定し、S38に移行する。S38では、電動モータ39を増力方向に駆動させる。これにより、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上となるまで増力方向への駆動を継続する。
一方、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以上の場合は、S29で「YES」と判定し、S30に移行する。S30では、推力センサ信号が静定したか否かを判定する。推力センサ信号が静定した場合は、S30で「YES」と判定し、S31~S33の処理を実行する。S31では、電動モータ39の駆動を停止する。S32では、その時点の推力センサ信号を推力ゼロ点として学習する。S33では、学習が完了したことを示す「学習済み判定」をセットする。その後は、推力指令が0でなくなるまではS4による待機を継続する。
推力センサ信号が静定していない場合は、S30で「NO」と判定し、S34,S35の処理を実行する。S34では、「戻し済み判定」をリセットする。S35では、戻し量を変更する。即ち、初期値の戻し量ΔPbから戻し量ΔPbよりも大きな戻し量ΔPcに変更する。S26,S27,S33,S35,S38,S39,S41のいずれかの処理が終了すると、リターンする。
上述したように、推力センサ信号の静定を判定し、S30で「YES」と判定した場合は、S31~33の処理を実行することによって、推力のゼロ点を学習する。これに対し、S30で「NO」と判定した場合は、戻し量ΔPbが不十分であったと判断し、S34で「戻し済み判定」をリセットし、S35で前回実施した際の戻し量ΔPbよりも増加させる。これにより、図7の時刻(c1)~(d1)に示すように、増加させた戻し量ΔPcによる戻し位置P3までの減力方向のモータ駆動と、その後のクリアランス確保位置P1までの増力方向へのモータ駆動がなされ、再度S30で推力センサ信号の静定判定を実施する。この戻し量ΔPbを戻し量ΔPcに増加する際の増加量については、予め設定しておければよく、初期の戻し量ΔPbと同程度かそれ以上の値(ΔPc≧ΔPb)とするのが望ましい。なお、一旦増加した戻し量ΔPcは、例えばイグニッションスイッチの操作によってプログラムが再起動したときに、初期の戻し量ΔPcにリセットしてもよい。S27で、戻し量ΔPcを初期の戻し量ΔPcにリセットしてもよい。S30で静定を判定してから一定時間が経過した後に、戻し量ΔPcを初期の戻し量ΔPcにリセットしてもよい。
かくして、第2の実施形態でも、第1の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第2の実施形態では、学習が完了した後、規定の時間が経過した場合や、同じ位置を保持しているにも拘わらず推力センサの値が変動した場合には、「学習済み判定」と「戻し済み判定」をいずれもリセットし、再度ゼロ点を学習できるようにしている。これにより、長期間学習が実施されず、温度変化などにより推力センサ信号が変動した場合にも、精度良く推力のゼロ点を学習することが可能となる。
また、第2の実施形態では、リヤ電動ブレーキ用ECU11は、推力センサ44の検出値が略一定値となるまで、ディスクロータDに押圧する方向にピストン32を移動させる。このため、推力センサ信号が時間的に変動しない静定状態で、推力のゼロ点を学習することができる。この結果、推力センサ信号が時間的に変動する非静定状態で、推力のゼロ点を学習することがなく、誤ったゼロ点の学習を抑制することができる。
次に、図12および図13は第3の実施形態を示している。第3の実施形態の特徴は、推力指令が0でなくなり、電動モータが増力方向に駆動している最中にゼロ点を学習する構成としたことにある。なお、第3の実施形態では、上述した第1の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図12は、第3の実施形態を実施した場合の電動ブレーキ20の動作を説明するための時系列波形である。図12は、メインECU9からリヤ電動ブレーキ用ECU11に送信される制動力指令としての推力指令と、送信された推力指令に基づいて制御された結果、電動ブレーキ20によって実現される推力と、その推力を推力センサ44によって検出した際のセンサ信号と、回転角センサ46によって検出した電動モータ39の回転角度を積算した結果である電動モータ位置とを示している。
図12に示す通り、時刻(a)で推力指令が0となり、時刻(b)でクリアランス確保位置P1まで電動モータ39を駆動した後は、クリアランス確保位置P1で待機する。その後、時刻(e)において推力指令が0でなくなり、電動モータ39が増力方向に駆動している最中に、時刻(g)にて推力センサ44への荷重変化が発生したことを判定し、その際のセンサ信号をゼロ点として学習する。
以上の動作を実現するために、リヤ電動ブレーキ用ECU11に実装されるべき推力ゼロ点の学習処理プログラムのフローチャートを図13に示す。なお、図13に示すプログラムは、例えばイグニッションスイッチがON操作された後、所定の周期毎に繰り返し実行される。また、図13に示す流れ図のステップは、それぞれ「S」という表記を用い、例えばステップ51を「S51」として示す。
まず、S51では、推力指令が0か否かを判定する。推力指令が0の場合には、S51で「YES」と判定し、S52に移行する。S52では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達したか否か、即ち電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下か否かを判定する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1よりも増力方向に位置し、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1に到達していない場合は、S52で「NO」と判定し、S55に移行する。S55では、電動モータ39の減力方向への駆動を継続する。電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下になった場合は、S52で「YES」と判定し、S53,54の処理を実行する。S53では、「学習済み判定」をリセットする。S54では、電動モータ位置がクリアランス確保位置P1以下となった位置を保持するように、電動モータ39の駆動を停止する。
推力指令が0以外の場合は、S51で「NO」と判定し、S56に移行する。S56では、電動モータ位置が推力ゼロ位置P0以下か否かを判定する。電動モータ位置が推力ゼロ位置P0よりも増力方向に位置している場合は、S56で「NO」と判定し、S61に移行する。S61では、推力指令に従って電動モータ39を駆動し、推力を制御する。
電動モータ位置が推力ゼロ位置P0以下の場合は、S56で「YES」と判定し、S57に移行する。S57では、推力ゼロ点を学習したか否か、即ち「学習済み判定」がセットされているか否かを判定する。推力ゼロ点の学習が完了している場合は、S57で「YES」と判定し、S61に移行する。S61では、推力指令に従って電動モータ39を駆動し、推力を制御する。
一方、「学習済み判定」がセットされていない(リセットされている)場合は、推力ゼロ点の学習が済んでいないため、S57で「NO」と判定し、S58に移行する。S58では、推力センサ信号が静定したか否かを判定する。推力センサ信号が静定した場合は、S58で「YES」と判定し、S59,60の処理を実行する。S59では、その時点の推力センサ信号を推力ゼロ点として学習する。S60では、学習が完了したことを示す「学習済み判定」をセットし、S62に移動し、電動モータ39を増力方向に駆動する。
推力センサ信号が静定していない場合は、S58で「NO」と判定し、S62に移行し、電動モータ39を増力方向に駆動し、リターンする。S54,S55,S61,S62のいずれかの処理が終了すると、リターンする。
上述したように、推力指令が0となった後、クリアランスを確保して待機する動作はS51~S55によって実現する。推力指令が0でなくなると、まず、S56によって、電動モータ39が推力ゼロ位置P0以上となっていないことを判定し、S57で推力センサのゼロ点が学習されていないと判定した場合に、S58の推力センサ信号の静定判定を実施する。推力センサ信号の静定判定は、例えば第2の実施形態と同様に、推力センサ信号の変化速度が閾値Vtを超えたか否かによって判定する。これに限らず、推力センサ信号の静定判定は、第1の実施形態と同様に、戻し量ΔPb分だけ電動モータ位置が増加したことをもって判定してもよい。静定判定が成立する前に、電動モータ位置が推力ゼロ位置P0以上となった場合は、S56で判定するように、ゼロ点の学習は実施せず、推力制御を実施することが望ましい。
かくして、第3の実施形態でも、第1の実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第3の実施形態では、電動モータが増力方向に駆動している最中にゼロ点を学習するから、電動モータ39をクリアランス確保位置P1よりも減力方向に駆動させる必要がなく、速やかに推力のゼロ点を学習することができる。
なお、第1ないし第3の実施形態は、それぞれ単独で実施してもよいが、組み合わせて実施してもよい。それぞれの実施形態で学習されたゼロ点については、平均処理などを実施して使用するものとしてもよい。
また、第1ないし第3の実施形態において、クリアランスの確保のための電動モータ39の減力方向の動作や、電動モータ39の減力方向と増力方向の動作による学習動作の完了を、電動モータ位置によって判定するものとした。本発明はこれに限らず、例えば電動モータ39の駆動時間等で判定するものとしてもよい。この場合は、回転角センサ46は不要となる。
前記各実施形態では、後輪5L,5Rに電動ブレーキ20を適用するものとしたが、前輪3L,3Rに電動ブレーキ20を適用してもよく、4輪全てに電動ブレーキ20を適用してもよい。
以上説明した実施態様に基づく電動ブレーキとして、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
第1の態様としては、電動ブレーキであって、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、前記推力検出部の検出値に基づき前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点(ゼロ点)とする。
第2の態様としては、第1の態様において、前記制御装置は、前記ピストンを、前記ディスクから離間する方向に移動させた後に、前記ディスクを押圧する方向に移動させる。
第3の態様としては、第1または第2の態様において、前記制御装置は、前記ピストンを、前記推力検出部の検出値が略一定値となるまで、前記ディスクを押圧する方向に前記ピストンを移動させる。
第4の態様としては、第1ないし第3のいずれかの態様において、前記制御装置は、前記ピストンを、前記ディスクと前記ブレーキパッドとのクリアランスが所定量となる位置まで、前記ディスクを押圧する方向に移動させる。
また、実施態様に基づく制御装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
第5の態様としては、制御装置であって、前記制御装置は、ピストンへの推力を検出する推力検出部の検出値に基づき、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構の前記電動モータの駆動を制御するとともに、前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点(ゼロ点)とする。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
本願は、2018年9月26日付出願の日本国特許出願第2018-180339号に基づく優先権を主張する。2018年9月26日付出願の日本国特許出願第2018-180339号の明細書、特許請求の範囲、図面、および要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。
3L,3R 前輪 5L,5R 後輪 11 リヤ電動ブレーキ用ECU(制御装置) 20 電動ブレーキ 21 ブレーキ機構 22 インナブレーキパッド 23 アウタブレーキパッド 24 キャリパ 32 ピストン 35 平歯多段減速機構 36 遊星歯車減速機構 37 キャリア 39 電動モータ 40 回転軸 41 ボールねじ機構 44 推力センサ(推力検出部) 45 戻し機構(フェールオープン機構) 46 回転角センサ 47 推力保機構 48 リターンスプリング 49 電流センサ
Claims (5)
- 電動ブレーキであって、
ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、
前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、
前記推力検出部の検出値に基づき、前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点とする電動ブレーキ。 - 請求項1において、
前記制御装置は、
前記ピストンを、前記ディスクから離間する方向に移動させた後に、前記ディスクを押圧する方向に移動させる電動ブレーキ。 - 請求項1または2において、
前記制御装置は、
前記ピストンを、前記推力検出部の検出値が略一定値となるまで、前記ディスクを押圧する方向に移動させる電動ブレーキ。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記制御装置は、
前記ピストンを、前記ディスクと前記ブレーキパッドとのクリアランスが所定量となる位置まで、前記ディスクを押圧する方向に移動させる電動ブレーキ。 - 制御装置であって、前記制御装置は、
ピストンへの推力を検出する推力検出部の検出値に基づき、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに、電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構の前記電動モータの駆動を制御するとともに、
前記電動モータを駆動して、前記ピストンを、前記ブレーキパッドが前記ディスクに接触しない範囲で、前記ディスクを押圧する方向に移動させたときの前記推力検出部の検出値を、ピストン推力の基準点とする制御装置。
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