JP2010006165A - 電動ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】電動ディスクブレーキにおいて、パッド接触位置の検出を実行した際の運転者の違和感を軽減する。
【解決手段】車両制御コントローラ９に制御信号に基づき電動モータ２６を回転させ、その回転を差動減速機構２１によって減速し、ボールランプ機構２０によってピストン１９の直線運動に変換し、ピストン１９によってブレーキパッド１３Ａ、１３ＢをディスクロータＤに押圧して制動力を発生させる。アクセルセンサ８によってアクセルペダルの戻り方向の変位を検出したき、電動モータ２６の回転位置の基準となるパッド接触位置の検出を実行する。車両が減速を開始するアクセルペダルが戻され始めたときにパッド接触位置の検出を実行するので、パッド接触時の僅かな制動力の発生によって生じる運転者の違和感を軽減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータによってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる車両用の電動ディスクブレーキに関するものである。

電動ディスクブレーキとして、例えば、電動モータのロータの回転運動をボールねじ機構、ボールランプ機構等の回転−直動変換機構を用いてピストンの直線運動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるものが知られている。電動ディスクブレーキは、運転者によるブレーキペダルの踏力（又は変位量）をセンサによって検出し、制御装置によって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を発生させることができる。

この種の電動ディスクブレーキでは、制動時の制動力や非制動時のパッドクリアランス等を制御するための基準として、ブレーキパッドがディスクロータに接触するパッド接触位置を検出するものがある。パッド接触位置は、実際にブレーキパッドをディスクロータに接触させ、そのときに生じる電動モータに対する負荷の変化を監視することや推力センサの信号変化によって検出することができる。

電動ディスクブレーキは、ブレーキパッドの摩耗、制動時の発熱、雰囲気温度の変化、車両の振動、加速度等の影響により、作動状態が刻々と変化するので、電動ディスクブレーキの制御精度を高めるためには、相当の頻度でパッド接触位置を検出、校正する必要がある。しかしながら、パッド接触位置を検出する際には、実際にブレーキパッドをディスクロータに接触させるため、僅かに制動力が発生して、車両の走行中においては、不用意な車両の減速として運転者に違和感を与えることがある。

そこで、例えば特許文献１には、アクセルペダルスイッチ等によって運転者のアクセルペダルの操作を監視し、アクセルペダルがオフされたとき（アクセルペダルの踏込み量が０のとき）、パッド接触位置の検出を実行する技術が開示されている。これにより、通常、アクセルペダルがオフされたときは、車両が減速するので、パッド接触位置の検出によって僅かに制動力が発生した際に生じる運転者の違和感を軽減することができる。
特開２００３−１９４１１５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、次のような問題がある。車両は、通常、アクセルペダルが踏込まれた状態から戻され始めた時点で減速を開始するが、アクセルペダルスイッチによってアクセルペダルのオフが検知される踏込み量０の時点では、既に車両の減速度が低下しており、パッド接触位置の検出によって生じる僅かな制動力が運転者に違和感を与えることがある。また、アクセルペダルが完全に戻されなかった場合には、充分な減速度で減速中であるにもかかわらず、パッド接触位置の検出が実行されない。さらに、運転者が殆ど減速を意図しておらず、アクセルペダルがゆっくりとオフ位置まで戻された場合、僅かな減速状態において、パッド接触位置の検出が実行されることになり、運転者に違和感を与えることになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、パッド接触位置の検出を実行した際の運転者の違和感を軽減することができる車両用の電動ディスクブレーキを提供することをと目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータと、該電動モータの回転運動を直線運動に変換する回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構の直線運動によってブレーキパッドをディスクロータに押圧するパッド押圧部材と、前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記電動モータの回転位置に基づいて制動力を制御する制御手段とを備えた車両用の電動ディスクブレーキにおいて、前記車両のアクセルペダルの変位を検出するアクセルセンサが設けられ、前記制御手段は、前記アクセルセンサによって前記アクセルペダルの戻り方向の変位を検出したき、前記ブレーキパッドが前記ディスクロータに接触するパッド接触位置の検出を実行することを特徴とする。

本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、車両が減速を開始するアクセルペダルが戻され始めたときにパッド接触位置の検出を実行するので、パッド接触時の僅かな制動力の発生によって生じる運転者の違和感を軽減することができる。

本実施形態に係る電動ディスクブレーキの概略構成を図１に示す。図１に示すように、電動ディスクブレーキ１は、車両である自動車の前後左右の各車輪に設けられた電動ディスクブレーキ本体２（１つのみ図示する）と、ブレーキペダル３に連結されてブレーキペダル３のストロークに対して適度な操作力を付与するストロークシミュレータ４と、ブレーキペダル３のストロークを検出するストロークセンサ５と、各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ６と、車体の傾斜を検出する傾斜センサ７と、アクセルペダルの変位を検出するアクセルセンサ８と、これらのセンサを含む各種センサの検出に基づいて電動ディスクブレーキ本体２に制御信号を供給する車両制御コントローラ９（制御手段）と、これらの各機器に電力を供給するバッテリ１０と、イグニッションスイッチ１１とを備えている。車両制御コントローラ９と、電動ディスクブレーキ本体２及び上述の各種センサとは、車載ネットワーク（ＣＡＮ）および電気信号線によって相互接続されて、制御信号及び検出信号を相互に授受することができるようになっている。また、電動ディスクブレーキ本体２には、バッテリ１０より電力が供給されている。

電動ディスクブレーキ本体２は、キャリパ浮動型ディスクブレーキであって、車輪と共に回転するディスクロータＤと、サスペンション部材等の車体側の非回転部分（図示せず）に固定されるキャリア１２と、ディスクロータＤの両側に配置されてキャリア１２によって支持される一対のブレーキパッド１３Ａ、１３Ｂと、ディスクロータＤを跨ぐように配置されてキャリア１２に対してディスクロータＤの軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体１４とを備えている。

キャリパ本体１４には、ディスクロータＤの一側に対向して開口する貫通穴を有する円筒状のシリンダ部１５及びシリンダ部１５からディスクロータＤを跨いで反対側へ延びる爪部１６が一体的に形成されている。キャリパ本体１４のシリンダ部１５内には、ピストンユニット１７及びモータユニット１８が設けられている。

ピストンユニット１７は、シリンダ部１５に摺動可能に嵌装される有底円筒状のピストン１９（パッド押圧部材）と、ピストン１９の内部に収容されたボールランプ機構２０（回転−直動変換機構）及び差動減速機構２１と、パッド摩耗補償機構２２とを一体化したものである。ボールランプ機構２０は、回転ディスク２３と直動ディスク２４との間の傾斜溝にボール２５（鋼球）が介装されており、回転ディスク２３と直動ディスク２４とを相対回転させることにより、傾斜溝間でボール２５が転動して、回転ディスク２３と直動ディスク２４とを回転角度に応じて軸方向に相対移動させる。これにより、回転運動を直線運動に変換する。なお、本実施形態においては、回転−直動変換機構をボールランプ機構２０としているが、ボールネジ機構やローラランプ機構、精密ローラネジ機構等としてもよい。

差動減速機構２１は、ボールランプ機構２０と、モータユニット１８の電動モータ２６との間に介装され、電動モータ２６のロータ２７の回転を所定の減速比で減速してボールランプ機構２０の回転ディスク２３に伝達する。パッド摩耗補償機構２２は、ブレーキパッド１３Ａ、１３Ｂの摩耗（ディスクロータＤとの接触位置の変化）に対して、調整スクリュ２８を前進させて、ボールランプ機構２０を追従させるものである。

モータユニット１８には、電動モータ２６及びレゾルバ２９（回転位置検出手段）が組込まれている。電動モータ２６のステータ３０のコイルへの通電によって、ロータ２７を回転させ、差動減速機構２１を介してボールランプ機構２０を駆動し、このとき、レゾルバ２９によってロータ２７の回転位置を検出する。

電動ディスクブレーキ本体２には、電動モータ２６の回転を制御するモータコントローラ３１が設けられている。モータコントローラ３１は、車両制御コントローラ９からの制御信号に基づき、レゾルバ２９によって検出したロータ２７の回転位置を監視しながら電動モータ２６に制御電流を供給してロータ２７の回転量を電流制御する。

次に電動ディスクブレーキ本体２の作動について説明する。
ストロークセンサ５によって検出した運転者によるブレーキペダル３の操作に基づいて、車両制御コントローラ９によってモータコントローラ３１に制御信号を供給し、この制御信号に基づいてモータコントローラ３１が電動モータ２６に制御電流を供給してロータ２７を回転させる。ロータ２７の回転は、差動減速機構２１によって所定の減速比で減速され、ボールランプ機構２０によって直線運動に変換されてピストン１９を前進させる。ピストン１９の前進によって、一方のブレーキパッド１３ＢがディスクロータＤに押圧され、その反力によってキャリパ本体１４が移動して、爪部１６が他方のブレーキパッド１３ＡをディスクロータＤに押圧して制動力を発生させる。ブレーキパッド１３Ａ、１３Ｂの摩耗に対しては、パッド摩耗補償機構２２の調整スクリュ２８が前進してボールランプ機構２０を摩耗に追従させることによって補償する。

また、車両制御コントローラ９によって、車輪速センサ６、傾斜センサ７、アクセルセンサ８等の各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度、車体の傾斜、アクセルペダルの踏込み量等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいて電動モータ２６の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御、坂道発進補助制御等を実行することができる。

車両制御コントローラ９は、上述の電動ディスクブレーキ本体２の制御を実行する際、ブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに接触するパッド接触位置を基準として、電動モータ２６の回転位置を制御する。パッド接触位置の検出について、次に説明する。

先ず、非制動状態から、電動モータ２６を回転させ、ピストン１９を所定量後退させて、ブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに確実に接触しない位置まで移動させる。ここで、通常、非制動位置においては、ブレーキパッド１３Ａ、１３Ｂは、ディスクロータＤから一定のパッドクリアランスをもって離間されているが、制動時の熱膨張等によって、僅かな接触を生じる可能性があるため、これを考慮してピストン１９を後退させている。

次いで、ピストン１９を前進させて、電動モータ２６の通電電流、すなわち、負荷を監視する。電動モータ２６の通電電流が所定値を超えたとき、あるいは、通電電流の増加量が所定値を超えたとき、ブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに接触したことを検知し、その位置からピストン１９を後退させる方向に電動モータ２６を所定量だけ回転させた位置を新たなパッド接触位置と決定し、パッド接触位置を更新する。パッド接触位置の検出及び更新は、所定の頻度及び条件で実行する。なお、パッド接触位置の検出は、上記に限ることなく、電動ディスクブレーキ本体２に別途設けられる推力センサの信号に基づいて行なうようにしてもよい。

このとき、運転者によるブレーキ操作、車両制御コントローラ９によるブレーキ制御、あるいは、運転者によるアクセルペダルの踏込み等の車両の加速操作があった場合には、パッド接触位置の検出を中止して、パッド接触位置を更新しない。

なお、ブレーキパッド１３Ａ、１３Ｂの制動直後の高温時、偏摩耗発生時等においては、パッド接触位置の検出精度が低下する可能性があるので、更新前のパッド接触位置に対して、最新の検出値との差分に一定割合（例えば１／１０）を乗じた値を反映させて更新値を決定してもよい。

次に、車両制御コントローラ９によるパッド接触位置の検出及び更新のタイミングについて、図２を参照して説明する。
アクセルセンサ８の検出に基づいてアクセルペダルの変位を監視し、アクセルペダルが戻り方向に変位しているか否かを判断する（ステップＳ１）。アクセルペダルが戻り方向に変位したとき、電動ディスクブレーキ本体２に対する他のブレーキ制御が実行されていない（ブレーキ力＝０）か否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、他のブレーキ制御とは、上述の運転者によるブレーキ操作及び車両制御コントローラ９によるトラクション制御、車両安定化制御、坂道発進補助制御等の自動ブレーキ制御を含む当該パッド接触位置の検出以外の制御を意味する。

なお、ステップＳ１において、上述のアクセルペダルが戻り方向に変位した場合、更に、アクセルペダルの戻り方向の変位速度が所定値以上であるか否かを判断し、アクセルペダルの戻り方向の変位速度が所定値以上であるとき、ステップＳ２に進むようにしてもよい。

そして、電動ディスクブレーキ本体２への他のブレーキ制御が実行されていない場合、パッド接触位置の検出を実行する。すなわち、上述のように、先ず、電動モータ２６を回転させてピストン所定量後退させて、ブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに確実に接触しない位置まで移動させる（ステップＳ３）。次いで、ピストン１９を前進させて（ステップＳ４）、電動モータ２６の通電電流を監視し、通電電流が所定値を超えているか否か、あるいは、通電電流の増加量が所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ５）。

電動モータ２６の通電電流が所定値を超えたとき、あるいは、通電電流の増加量が所定値を超えたとき、ブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに接触したことを検知し、その位置からピストン１９を後退させる方向に電動モータ２６を所定量だけ回転させた位置を新たなパッド接触位置と決定し（ステップＳ６）、パッド接触位置を更新する（ステップＳ７）。

このように、アクセルペダルが戻り方向に移動した場合、又は、これに加えてアクセルペダルの戻り方向の変位速度が所定値以上である場合は、車両が減速を開始する状態であるので、パッド接触位置の検出の実行によってブレーキパッド１３Ａ、１３ＢがディスクロータＤに接触して僅かに制動力しても、運転者は違和感を感じ難い。これにより、パッド接触位置の検出の実行が運転者に与える違和感を軽減することができる。

上記実施形態において、パッド接触位置の検出は、４輪同時に行なってもよいが、各車輪毎、あるいは、いくつかの車輪毎に実行することにより、パッド接触時に発生する制動力による車両の減速度を小さくして運転者に与える違和感を更に軽減することができる。この場合、前２輪毎又は後２輪毎、あるいは、対角位置にある前後２輪毎にパッド接触位置の検出を実行することにより、パッド接触位置の検出時に生じる制動力の車両左右のアンバランスを解消して、ヨーモーメントの発生を抑制することができる。

また、上記実施形態において、
（１）車輪速センサ６や加速度センサ（図示せず）の検出に基づく車両減速度が所定値以上のとき、
（２）変速機のシフト位置が所定の低速ギヤ以下のとき、
（３）傾斜センサ７の検出に基づく勾配は所定値以上の場合等、
確実に車両にある程度の減速度が生じていることを検出又は推定する手段を組み合わせて、車両に所定の減速度が生じていると判断した場合に、パッド接触点位置の検出を実行することにより、運転者に与える違和感を更に軽減することができる。

なお、本実施形態では、アクセルセンサ８は、アクセルペダルの変位を検出しているが、エンジンのスロットルの開度等のアクセルペダルの変位を表す他のパラメータを検出するものであってもよい。

ここで、上記実施形態の特徴を以下に示す。
車両制御コントローラ９（制御手段）は、車両のアクセルペダルの戻り方向の変位を検出し、かつ、アクセルペダルの変位速度が所定以上のとき、パッド接触位置の検出を実行することを特徴とする。

車両制御コントローラ９（制御手段）は、前２輪毎又は後２輪毎にパッド接触位置の検出を実行することを特徴とする。

車両制御コントローラ９（制御手段）は、車両の対角位置にある前後２輪毎に前記パッド接触位置の検出を実行することを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る電動ディスクブレーキの概略構成を示すブロック図である。 図１に示す電動ディスクブレーキの車両制御コントローラによつパッド接触位置の検出制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電動ディスクブレーキ、８ アクセルセンサ、９ 車両制御コントローラ（制御手段）、１３Ａ、１３Ｂ ブレーキパッド、１９ ピストン（パッド押圧部材）、２０ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）、２６ 電動モータ、２９ レゾルバ（回転位置検出手段）、Ｄ ディスクロータ

Claims (1)

1. 電動モータと、該電動モータの回転運動を直線運動に変換する回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構の直線運動によってブレーキパッドをディスクロータに押圧するパッド押圧部材と、前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記電動モータの回転位置に基づいて制動力を制御する制御手段とを備えた車両用の電動ディスクブレーキにおいて、
   前記車両のアクセルペダルの変位を検出するアクセルセンサが設けられ、前記制御手段は、前記アクセルセンサによって前記アクセルペダルの戻り方向の変位を検出したき、前記ブレーキパッドが前記ディスクロータに接触するパッド接触位置の検出を実行することを特徴とする電動ディスクブレーキ。

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