JP3726443B2

JP3726443B2 - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: JP3726443B2
Application number: JP26360997A
Authority: JP
Inventors: 英之井上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JPH1199933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキパッドを電動モータによりディスクロータに押圧して制動を得る電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両のブレーキ装置は、ほとんどが油圧式であり、シリンダとピストンを備え、制動時にはシリンダ内に油圧を導入し、該油圧によりピストンを押圧してブレーキパッドをディスクロータに押し付けて制動を行っていた。そして、制動を解除する際には、ブレーキ液の洩れ防止のためピストンとシリンダの間に設けられた、ゴム製のピストンシールの弾性力を利用してピストンを戻すようにしている。
【０００３】
しかし、このピストンシールのゴム弾性力を利用したピストン戻し機構は、ゴム摩擦力の不安定さとゴム弾性力の限界から、油圧に応じた正確なピストン戻し量を得ることは困難である。その結果、ブレーキパッドがディスクロータから完全には離れず、ブレーキの引き摺りを生ずる恐れがあった。
【０００４】
これに対し、ブレーキパッドの正確な戻し量を確保し、ブレーキの引き摺りを防止するために、ブレーキパッドのディスクロータへの押圧・離間を電動モータで行う電動ブレーキ装置が開発されている。
【０００５】
例えば、特開平３−４５４６２号公報には、運転者によるブレーキ操作手段の操作に応じて、車輪と共に回転するディスクロータに対し、車体側に支持されたブレーキパッドを押圧、離間させる電動手段と、前記ブレーキ操作手段の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を備え、検出されたブレーキ操作量と前記電動手段の駆動量とが所定の関係となるように、前記電動手段を駆動制御する電動ブレーキ装置が開示されている。即ち、ブレーキペダル解放時のブレーキパッドの位置（ディスクロータとブレーキパッドとの隙間が所定の値となる位置）からフルブレーキ状態のブレーキパッドの位置までのストロークを「フルストローク」と定義したときに、フルブレーキ状態におけるブレーキパッドの位置からフルストローク戻した位置がブレーキペダル解放時のパッド位置となるようにパッド位置を制御するようにして適正な戻し量を確保している。又、制動時には、ブレーキペダルストロークと電動モータの回転角とが所定の関係となるように電動モータを駆動するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動ブレーキ装置のように、常にベダルストロークと電動モータの回転角が所定の関係となるように電動モータを駆動していると、ブレーキパッドが摩耗して薄くなった場合、加圧時におけるブレーキパッドの撓みが少なくなり、撓みによるピストンストロークの吸収量が減るため、同じ電動手段の駆動量に対し、ディスクロータに対するブレーキパッドの制動圧が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
即ち、ブレーキパッドの摩耗に伴い、同じブレーキ操作に対し、過敏なフィーリングとなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、ブレーキパッドの摩耗による撓み量変化に拘らず、安定したブレーキフィーリングを維持することのできる電動ブレーキ装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その要旨を図１に示すように、運転者によるブレーキ操作手段の操作に応じて、車輪と共に回転するディスクロータに対し車体側に支持されたブレーキパッドを押圧・離間させる電動手段と、前記ブレーキ操作手段の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段とを備え、該ブレーキ操作量検出手段により検出された前記ブレーキパッドを押圧させるブレーキ操作量が大きくなるほど前記電動手段の駆動量が大きくなるように、前記電動手段を駆動制御する電動ブレーキ装置において、前記ブレーキパッドの磨耗を検出するパッド磨耗検出手段と、ブレーキパッドの磨耗が検出された場合に、前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを押圧させる際の同一の前記ブレーキ操作量に対し前記電動手段の駆動量が減少するように、前記ブレーキ操作量に対する前記電動手段の駆動量を変更する手段と、を備えたことにより前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明によれば、ブレーキパッドの摩耗が検出されると、運転者のパッド摩耗検出前と同一のブレーキ操作量に対し、電動手段の駆動量が減少するように前記所定の関係を変更する。そのため、摩耗によりブレーキパッドの撓み量が減少していても、制動力が大きくなってしまうことはなく、撓み量が変化する前と同じブレーキ操作量を加えた場合でも、安定したブレーキフィーリングを維持することができる。
【００１１】
ここでブレーキ操作量とは、ブレーキ操作手段がブレーキペダルの場合には、ペダルを踏む踏力あるいはペダルストローク等、ブレーキ操作手段が手動ボタンならボタンを押す押圧力等を指すものとする。
【００１２】
なお、前記ブレーキ操作手段がブレーキペダルであり、前記ブレーキ操作量検出手段が検出するブレーキ操作量が、該ブレーキペダルを踏む踏力であった場合には、運転者の制動意思を最も適確に実際の制動に反映することができ、良好なブレーキフィーリングを得ることができる。
【００１３】
更に、前記パッド磨耗検出手段は、前記ブレーキパッドにかかる圧力を検出する圧力センサと、前記電動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段とからなり、ブレーキ作動初期における前記電動手段の駆動量からパッド磨耗を検出するような構成としてもよい。これにより、ブレーキパッドが磨耗すると、その厚みの変化から制動初期（制動開始時）における電動手段の駆動量が変化することを利用して、ブレーキパッドの磨耗を量的に正確に検出することができる。更に、これを基にして、検出されたパッド磨耗量が増大するほど、前記ブレーキパッドを押圧させるブレーキ操作量に対する前記電動手段の駆動量を減少させるようにすると、一層安定したブレーキフィーリングを維持するようにすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図２は、本発明の適用された電動ブレーキ装置の全体構成を示す概略構成図であり、そのうちモータ駆動ディスクブレーキ１４を拡大して図３に示す。又、図３のIV−IV線に沿う断面図を図４に示し、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図を図５に、VI−VI線に沿う断面図を図６に示す。
【００１６】
ブレーキペダル２には、運転者が該ブレーキペダル２を踏むときの踏力を検出する踏力センサ４、ペダルストロークを検出するストロークセンサ６が設けられている。運転者によるブレーキペダル２の操作量（踏力及びペダルストローク）は、モータ制御部８に伝えられる。モータ制御部８は、ブレーキ操作量（特に踏力）とモータ１２の駆動量（モータ回転角）が所定の関係となるように、電源部１０を制御することによりモータ１２を制御し、適宜モータ駆動ディスクブレーキ１４に制動力を発生させる。又、モータ制御部（変更手段）８は、各ブレーキパッド２０、２２の摩耗が検出された場合には、前記所定の関係を変更する。モータ１２には、モータ回転角センサ（駆動量検出手段）１６が取り付けられている。
【００１７】
モータ駆動ディスクブレーキ１４は、モータ１２の駆動により、ディスクロータ１８の両側からブレーキパッド２０及び２２を該ディスクロータ１８に押し付ける構造となっている。ブレーキパッド２０と後述するピストン３６との間には、ブレーキパッド２０に掛る圧力を検出する圧力センサ２４が設けられている。この圧力センサ２４は数ｋｇの弱い力を検出することができるものである。後述するようにこの圧力センサ２４と前記モータ回転角センサ１６によりパッド摩耗量が検出される。又、ブレーキパッド２２とキャリパ２６との間には、制動トルクを検出する制動トルクセンサ２８が設けられている。
【００１８】
図４〜６に示すように、モータ駆動ディスクブレーキ１４のシリンダ３０の内部には、シャフト３４及びピストン３６が設けられている。ピストン３６は、斜め（螺旋状）に設けられた溝３６ａを有している。又、シャフト３４の湾曲した腕の先端３４ｂが、この溝３６ａに嵌め合わされている。シャフト３４はギヤ３４ａを有し、このギヤ３４ａはモータ１２と直結したギヤ１２ａと噛合している。モータ１２の回転によりギヤ１２ａが回転し、ギヤ３４ａが回転することにより、シャフト３４の腕の先端部３４ｂがピストン３６の溝３６ａ内を滑り、ピストン３６がシリンダ３０内を図４、図６の左右へ移動する。非制動時には、ブレーキパッド２０には力が加わらず、ブレーキパッド２０及びパッド裏金２０ａは、固定されておらず、浮いた状態となっている。制動時には、ピストン３６が図４、図６の左へ移動し、ピストン３６はパッド裏金２０ａを加圧し、ブレーキパッド２０をディスクロータ１８へ押し付ける。ブレーキパッド２０がディスクロータ１８に押し付けられると、ディスクロータ１８からの反力によりシリンダ３０及びキャリパ２６が図の右側へ付勢され、ブレーキパッド２２が図４、図６の左側からディスクロータ１８に押し付けられる。図４に矢印ａで示す方向にディスクロータ１８が回転している場合、その方向にブレーキパッド２０、２２も引き摺られ、パッド裏金２２ａの端がキャリパ２６に衝突する。この衝突による力から制動トルクを検出するために制動トルクセンサ２８が設けられている。
【００１９】
以下、本実施形態の作用を説明する。
【００２０】
運転者がブレーキペダル２を踏み始めたことを踏力センサ４、ストロークセンサ６が感知すると、モータ制御部８は電源部１０に指令を出し、モータ１２を回転させ始める。前回の制動後のピストン戻しによって、ピストン３６とパッド裏金２０ａとの間、あるいはブレーキパッド２０とディスクロータ１８との間には引き摺り防止のための隙間が空いている。ブレーキ作動初期においては、まずこの隙間を埋めるだけのピストン移動が行われる。図７に示す初期ストローク分である。この初期ストローク分のピストン移動は、圧力センサ２４がオンになる程度の力を感じるまでモータ１２を回転させることによって行われる。圧力センサ２４がオンになった後は、圧力は検出せず運転者がブレーキペダル２を踏む踏力とモータ回転角（電動手段の駆動量）とが所定の関係となるようにモータ制御部８によって制動力が制御される。この踏力とモータ回転角との関係は、図７に示すように、例えば直線Ｌ１のように予め設定される。図７に破線Ｘ、Ｙで示すようにこの設定のし方を変えることにより、ブレーキフィーリングを容易に変えることができる。例えば、破線Ｘのように踏力が大きくなる程モータ回転角の増加量が減少するようにしてもよいし、破線Ｙのように踏力が大きくなる程モータの回転角の増加量が増大するように設定することもできる。
【００２１】
ブレーキを解除する場合には、運転者がブレーキペダル２から足を離したことを踏力センサ４及びストロークセンサ６が検出すると、圧力センサ２４がオフになるまでモータ１２を逆回転させる。その後、決まったピストン戻し量となるよう、モータ１２をさらに逆回転させ、ピストン３６とパッド裏金２０ａあるいはブレーキパッド２０とディスクロータ１８との隙間を確保する。これにより、圧力センサ２４がオフとなった後の理想的なピストン戻し量（リトラクション）を確保することができる。
【００２２】
又、ブレーキパッド２０あるいは２２が摩耗して薄くなると、パッド撓みが少なくなるため、圧力センサ２４がオンになった後のピストンストローク（モータ回転角）が同じでもブレーキ加圧力が高くなる。このままだと踏力に対して過敏なブレーキフィーリングになってしまうため、補正が必要となる。
【００２３】
圧力センサ２４がオフになってから一定量ピストン３６を戻すようにしているため、ブレーキパッド２０が磨耗して薄くなるとブレーキパッド２０がディスクロータ１８に接する位置でのモータ回転角が増えるためブレーキパッド２０の摩耗量は、前記初期ストロークにおけるモータ回転角の進みとして感知できる。即ち、ブレーキ作動初期において、圧力センサ２４がオンとなるまでモータ１２を回転させる回転角の増加によりブレーキパッド２０の摩耗量を検出する。そして、検出した摩耗量に応じた補正をする。具体的には、ブレーキパッド２０が薄くなるほど踏力に対するモータ回転角を減らすようにする。例えば、図７に示す踏力とモータ回転角との関係において、グラフＬ１の傾きをグラフＬ２のように小さくする。このように、同じ踏力に対してモータ回転角が減少するように「所定の関係」を補正することにより、ブレーキパッド２０の撓みが少なくなっても、安定したブレーキフィーリングを維持することができる。
【００２４】
なお、本発明に係る電動ブレーキ装置は、上の実施形態で説明したものに限定されるものではなく、様々なものが考えられる。
【００２５】
例えば、図８及びそのIX−IX線に沿う断面図である図９に示すものでは、シャフト３４の代わりにカム１３５を用いると共に、ピストン１３６もその形状が前記実施形態とはかなり異なったものとなっている。
【００２６】
図８に示すように、ピストン１３６は方形状で内部に細長い孔１３６ａを有している。一方カム１３５は、ピン１３７を支点として回転可能となっており、ピストン１３６側は図８に示すように、２つに分かれて、図９に示すような細長い円弧状の孔１３５ａを有し、該孔１３５ａ中をピストン１３６の１辺１３６ｂが貫通するよう組み合わされている。又、カム１３５のピストン１３６とは反対側は、歯１３５ｂが形成され、モータ１１２に直結するギヤ１１２ａと噛合し、いわゆるピニオン・ラック機構を構成している。
【００２７】
モータ１１２により、ギヤ１１２ａが回転すると、カム１３５がピン１３７を支点として回転し、円弧状の孔１３５ａの回転移動によりピストン１３６が図の左右方向に移動し、制動及び解除が行われる。
【００２８】
上に説明した実施形態等においては、運転席のブレーキペダル２には踏力センサ４及びストロークセンサ６が設けられていたが、ブレーキペダル２にストロークシミュレータを設けることにより、ブレーキペダル２に適度な反力とストロークを与えることができ、運転者に対して、油圧式ブレーキと同様のブレーキフィーリングを確保することが可能となる。
【００２９】
又、電動ブレーキの場合、ブレーキ操作手段は、将来的には必ずしもフットペダルが用いられ続けるとは限らず、押しボタンや手動レバー等の手段が用いられることも有り得る。この場合には、これらの手段を操作する操作力（ボタンを押す押圧力やレバーを引く力等）を検出してこれらの操作力を前記踏力の代りに用いることもできる。
【００３０】
なお、比較例として従来技術を改良するためにブレーキ使用域の全域をカバーし得る、数ｔのレンジを有する圧力センサを用い、踏力に対して圧力をフィードバック制御するものが考えられる。
【００３１】
この場合、圧力センサが数ｔのレンジであり、ブレーキ効き始めの数〜数十kgの力を検知するのは難しいため、ブレーキ解除時の戻し量と同じ量を初期ストロークとして用いることになる。その後のモータ制御は踏力に対して圧力をフィードバック制御することで制動力を調整する。この制御法によれば、ブレーキパッドの摩擦係数の変化による制動力変化を自動調整でき、運転者は踏力が同じなら常に同じ制動力を得ることができる。又、自動的にブレーキパッドの摩耗に対する対策も行われることとなるため、特別な摩耗対策は不要となる。
【００３２】
しかし、この例ではフィードバック制御を行うことにより自動的にブレーキパッドの摩耗対策が行われるが、ブレーキ使用全域をカバーする圧力センサが必要であり、又フィードバック制御を行うためのシステムをも必要とし、装置が大型化、複雑化し、コストも高くなるという欠点がある。
【００３３】
これに対し、本実施形態は、圧力センサは数kgを検知できるものであればよく、初期のブレーキ作動を検知するのみで、後は、圧力は検知せず踏力とモータ回転角とが予め設定された一定の関係となるように制御するものであり、ブレーキパッドの摩耗が進んだ場合には、それに対応して前記一定の関係を変更するものである。
【００３４】
従って、本実施形態では、装置の大型化、複雑化を招くことなく、ブレーキパッドの摩耗に対応することができ、安定したブレーキフィーリングを確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ブレーキパッドの撓み量変化に拘らず、安定したブレーキフィーリングを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要旨を示すブロック図
【図２】本発明が適用された電動ブレーキ装置の全体構成を示す概略構成図
【図３】本発明の実施形態に係るモータ駆動ディスクブレーキを拡大して示す正面図
【図４】図３のモータ駆動ディスクブレーキのIV−IV線に沿う断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】図４のVI−VI線に沿う断面図
【図７】本実施形態における踏力とモータ回転角との関係を示す線図
【図８】モータ駆動ディスクブレーキの他の例を示す平面図
【図９】図８のIX−IX線に沿う断面図
【符号の説明】
２…ブレーキペダル
４…踏力センサ
６…ストロークセンサ
８…モータ制御部
１０…電源部
１２…モータ
１４…モータ駆動ディスクブレーキ
１６…モータ回転角センサ
１８…ディスクロータ
２０、２２…ブレーキパッド
２４…圧力センサ
２６…キャリパ
２８…制動トルクセンサ
３０…シリンダ
３４…シャフト
３６…ピストン

Claims

運転者によるブレーキ操作手段の操作に応じて、車輪と共に回転するディスクロータに対し車体側に支持されたブレーキパッドを押圧・離間させる電動手段と、前記ブレーキ操作手段の操作量を検出するブレーキ操作量検出手段とを備え、該ブレーキ操作量検出手段により検出された前記ブレーキパッドを押圧させるブレーキ操作量が大きくなるほど前記電動手段の駆動量が大きくなるように、前記電動手段を駆動制御する電動ブレーキ装置において、
前記ブレーキパッドの磨耗を検出するパッド磨耗検出手段と、
ブレーキパッドの磨耗が検出された場合に、前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを押圧させる際の同一の前記ブレーキ操作量に対し前記電動手段の駆動量が減少するように、前記ブレーキ操作量に対する前記電動手段の駆動量を変更する手段と、
を備えたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
請求項１において、前記ブレーキ操作手段がブレーキペダルであり、前記ブレーキ操作量検出手段が検出するブレーキ操作量が、該ブレーキペダルを踏む踏力であることを特徴とする電動ブレーキ装置。
前記請求項１又は請求項２において、前記パッド磨耗検出手段は、前記ブレーキパッドにかかる圧力を検出する圧力センサと、前記電動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段とからなり、ブレーキ作動初期における前記電動手段の駆動量からパッド磨耗を検出することを特徴とする電動ブレーキ装置。
請求項３において、検出されたパッド磨耗量が増大するほど、前記ブレーキパッドを押圧させるブレーキ操作量に対する前記電動手段の駆動量を減少させることを特徴とする電動ブレーキ装置。