(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪とともに回転するディスクロータの摩擦摺動面に摺動部材を押し付けるブレーキキャリパを備えるブレーキ装置と、
ステアリングシャフトに発生する実操舵トルクを検出する手段と、
車両が走行中でありかつ非制動時に発生する実操舵トルクに基づき、前記ブレーキキャリパの固着異常の有無を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、車両の旋回時に、車両挙動状態に応じて予め定められた操舵トルクの基準値よりも前記実操舵トルクが大きい場合、ブレーキキャリパの固着異常と判定することを特徴とするブレーキ固着異常検出装置。
【請求項２】
前記判定手段は、車両の直進時に、前記実操舵トルクがゼロ以上、または予め定められた値以上である場合、ブレーキキャリパの固着異常と判定することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ固着異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキキャリパの可動部で発生する固着異常を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のディスクブレーキ装置は、車両の非回転部材に固定されたマウンティングと、マウンティングに摺動自在に支持されたキャリパとを備えている。マウンティングとキャリパにそれぞれ取り付けられた摺動パッドで車輪とともに回転するディスクロータを挟圧することで、車輪に制動力を発生させる。このようなディスクブレーキ装置では、制動の終了後にキャリパが元の位置に復帰せずに、ロータディスクの引き摺りが生じてしまうことがある。
【０００３】
ロータの引き摺りを検出する技術として、特許文献１には、ホイールシリンダに付与すべき目標液圧と、ブレーキ液圧検出手段により検出されたブレーキ液圧との差を偏差量として求め、この値に基づき液圧制御弁の弁体が固着傾向にあるか否かを判断することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、液圧制御弁の不良によるロータの引き摺りは検出できるが、マウンティングに対してキャリパを摺動させるスライドピンや、キャリパ内部のピストンなどの可動部で発生する固着異常を検出することができないという問題がある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキキャリパの固着異常を検出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ固着異常検出装置は、車輪とともに回転するディスクロータの摩擦摺動面に摺動部材を押し付けるブレーキキャリパを備えるブレーキ装置と、ステアリングシャフトに発生する実操舵トルクを検出する手段と、車両が走行中でありかつ非制動時に発生する実操舵トルクに基づき、前記ブレーキキャリパの固着異常の有無を判定する判定手段と、を備える。
【０００８】
この態様によると、実操舵トルクの変化に基づき、ブレーキキャリパのスライドピンなどの可動部で発生する固着異常を検出することができる。
【０００９】
前記判定手段は、車両の直進時に、前記実操舵トルクがゼロ以上、または予め定められた値以上である場合、ブレーキキャリパの固着異常と判定してもよい。これによると、車両が直進中であれば実操舵トルクは発生しないはずなので、実操舵トルクがゼロでない場合に、ブレーキキャリパの固着異常と判定することができる。
【００１０】
前記判定手段は、車両の旋回時に、車両挙動状態に応じて予め定められた操舵トルクの基準値よりも前記実操舵トルクが大きい場合、ブレーキキャリパの固着異常と判定してもよい。これによると、ブレーキキャリパが制動状態のまま固着しているときは、正常時に比べて余分にトルクが必要になるため、実操舵トルクが基準値以上の場合はブレーキキャリパの固着異常と判定することができる。なお、「車両挙動状態」とは、車両の速度、横加速度、路面摩擦係数などを含む、旋回中の車両挙動を表す物理量のことを言う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実操舵トルクの変化に基づきブレーキキャリパの固着異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ固着異常検出装置を備えた車両の概略構成を示す図である。
【図２】ディスクブレーキの概略構成を示す平面図である。
【図３】ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施形態に係る異常検出プロセスを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ固着異常検出装置を備えた車両１０の概略構成を示し、四輪の車両のうち前輪部分の模式図である。転舵輪である右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬを操舵することによって車両の進行方向が変更される。
【００１４】
車両１０は電動パワーステアリング装置（以下「ＥＰＳ」と呼ぶ）を備える。ＥＰＳは、ドライバーにより操舵されるステアリングホイール１２と、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられた減速機構４４と、出力軸が減速機構４４に接続された操舵アシスト用モータ２４とを備える。操舵アシスト用モータ２４は、ステアリングシャフト１４を回転駆動することで、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する。
【００１５】
ステアリングシャフト１４には、ステアリングシャフトに生じているトルクを検出する操舵トルクセンサ１６と、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ１８とが設置される。これらセンサの出力は、ステアリング電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と呼ぶ）１００に送信される。
【００１６】
ステアリングシャフト１４は、自在継手３０、３２を介して、インターミディエイトシャフト１７、ピニオンシャフト１９に連結される。ピニオンシャフト１９は、車両の左右方向（車幅方向）に延設され軸長方向に摺動するラックバー２２を含むラックアンドピニオン機構２０と連結されている。ラックアンドピニオン機構２０は、ピニオンシャフト１９の一端に形成されたピニオン歯とラック軸とを噛合させることにより構成される。
【００１７】
ドライバーがステアリングホイール１２を操作すると、ステアリングシャフト１４の回転がシャフト１７、１９を通してラックアンドピニオン機構２０に伝達され、ラックアンドピニオン機構２０によってラックバー２２の左右方向への直線運動に変換される。ラックバー２２の両端には、それぞれタイロッド（図示せず）の一端が接続される。タイロッドの他端は、右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬを支持するナックルアーム（図示せず）に連結されている。ラックバー２２が直線運動をすると、右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬが転舵される。
【００１８】
車輪の近傍には、車輪の回転数を検出して車速を出力する車速センサ３６が取り付けられる。車体に生じるヨーレートを検出するヨーレートセンサ４０と、車体左右方向の加速度を検出する横加速度センサ４２も車体に設けられる。これらのセンサによる検出値はステアリングＥＣＵ１００に送信される。
【００１９】
ステアリングＥＣＵ１００は、各センサから検出値を受け取る。そして、これらの値に基づき操舵トルクのアシスト値を算出し、これに応じた制御信号を操舵アシスト用モータ２４に出力する。なお、このようなＥＰＳを含む操舵機構自体は周知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２０】
ブレーキＥＣＵ１５０は、ブレーキペダルセンサ４８によって検出されたペダル踏力またはペダル踏み込み量に基づき、周知の油圧ブレーキアクチュエータ（図示せず）を制御して、各車輪に設けられたディスクブレーキに制動力を発生させる。
【００２１】
図２は、ブレーキアクチュエータから供給されるブレーキ液によって各車輪に制動力を発生させるディスクブレーキ１１０の概略構成を示す平面図である。
【００２２】
ディスクブレーキ１１０は、図示しない車両の非回転部材に固定されたマウンティング１１２と、マウンティング１１２に摺動自在に支持されるキャリパ１１６とを備えている。キャリパ１１６は、内部にピストン１３２を備えるシリンダ部と、シリンダ部から伸び出してディスクロータ１２６を間にしてシリンダ部と対向する図示しない爪部とを有している。キャリパ１１６の内側の、シリンダ部と爪部との間には、車輪と一体回転するディスクロータ１２６を挟んで、インナパッド１３０、アウタパッド１２８が対向して配設されている。インナパッド１３０は、ディスクロータ１２６のインナ側において、マウンティング１１２によりディスクロータ２６の軸方向に摺動可能に支持されている。インナパッド１３０の背部には、上述したキャリパ１１６のシリンダ部が配設されており、ピストン１３２の作動によってインナパッド１３０がディスクロータ１２６のインナ側に押圧されるように構成されている。アウタパッド１２８は、ディスクロータ１２６のアウタ側において、マウンティング１１２によりディスクロータ２６の軸方向に摺動可能に支持されている。アウタパッド１２８の背部には、キャリパ１１６の図示しない爪部が配置され、この爪部の移動によってアウタパッド１２８がディスクロータ１２６のアウタ側に押圧されるように構成されている。
【００２３】
マウンティング１１２は、内部に互いに平行なガイド孔１２０が形成された一対のアーム部１１４を備えている。キャリパ１１６は、シリンダ部からディスクロータ１２６の周方向に延在する一対のアーム部１１８を備えている。このアーム部１１８には、ディスクロータ２６の軸方向にスライドピン１２２がそれぞれボルトにて固定されている。スライドピン１２２は、相対するガイド孔１２０に所定の間隙を有する状態で摺動自在に嵌合されている。これにより、キャリパ１１６は、スライドピン１２２を介してディスクロータ１２６の軸方向に摺動可能な状態でマウンティング１１２に支持される。
【００２４】
以上のように構成されたディスクブレーキ１１０において、ピストン１３２が図２の中心軸上向きに突き出されると、インナパッド１３０がディスクロータ１２６のインナ側に押し付けられるとともに、その反力でキャリパ１１６がピストン１３２の突き出し方向とは反対の方向（図２の中心軸下向き）へ移動され、図示しない爪部によりアウタパッド１２８がディスクロータ１２６のアウタ側に押し付けられる。これにより、ディスクロータ１２６がアウタパッド１２８およびインナパッド１３０により挟圧されて、車輪が制動される。
【００２５】
ところで、図２に示したようなディスクブレーキでは、スライドピン１２２とガイド孔１２０との間やピストン１３２とシリンダの間に異物が混入したり錆びが発生したりするなどして、固着が発生することがある。ディスクブレーキを挟圧した状態で固着が発生すると、ブレーキの引き摺り状態が発生する。
【００２６】
しかしながら、ディスクブレーキにはキャリパの固着を検出する自己診断機能が備わっていないので、ユーザが違和感に気づいて修理に出すなどしない限り、ブレーキの固着状態を検出することができなかった。
【００２７】
本実施形態は、ＥＰＳを搭載した車両では、ブレーキキャリパの固着時にはアシストトルクが増大することに着目して、ブレーキキャリパの固着異常を検出するようにした。
【００２８】
図３は、ステアリングＥＣＵ１００の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２９】
ステアリングＥＣＵ１００は、固着判定部１０２とマップ保持部１０４を含む。
【００３０】
固着判定部１０２は、各センサから検出値を受け取り、アシストトルクの増加を検出することでブレーキの固着が発生したか否かを判定する。ブレーキの固着を検出した場合、ドライバーに対して図示しないランプを点灯するなどして固着を通知してもよいし、例えばＶＳＣ（Vehicle Stability Control）などの車両制御を一時的に停止するようにしてもよい。
【００３１】
マップ保持部１０４は、固着判定部１０２で使用するマップを保持する。このマップは、車速センサ３６により検出される車速、横加速度センサ４２により検出される横加速度、路面摩擦係数に対して、ステアリングシャフト１４に生じる基準トルクを表すものであり、実験またはシミュレーションにより予め設定される。なお、路面摩擦係数として、周知のＶＳＣシステムによる演算結果を受け取ることができる。マップは、上記三つのうち二つの値に基づき定められていてもよい。
【００３２】
図４のフローチャートを用いて、本実施形態に係る異常検出プロセスを説明する。まず、固着判定部１０２は、ブレーキペダルセンサ４８の検出値から、ドライバーがブレーキを踏んでいないことを検出する。さらに、車速センサ３６で検出された車速とヨーレートセンサ４０で検出されたヨーレートとから演算される横加速度と、横加速度センサ４２で実際に検出された横加速度の差分から、路面カントがないことを検出する（Ｓ１０）。路面カントが存在する場合には、車両の直進中でも操舵トルクが発生するので、この場合を排除する目的がある。
【００３３】
続いて、操舵角センサ１８による検出値に基づき、車両が直進中であるか否かを判定する（Ｓ１２）。車両が直進中の場合（Ｓ１２のＹ）、固着判定部１０２は、操舵トルクセンサ１６の検出値ＭＴとアシストトルクセンサ４６の検出値ＡＴの合計値である実操舵トルクがゼロでないか否かを判定する（Ｓ１４）。車両が直進中であれば実操舵トルクは発生しないはずなので、実操舵トルクがゼロでないということは、ブレーキが制動状態で固着して車両に対して不自然なヨーモーメントが発生しており、それに対抗するために実操舵トルクが発生していると考えられる。したがって、実操舵トルクがゼロでない場合（Ｓ１４のＹ）、固着判定部１０２はいずれかの車輪のブレーキキャリパが固着し引き摺りが発生していると判定する（Ｓ１８）。実操舵トルクがゼロであれば（Ｓ１４のＮ）、このフローを終了する。なお、Ｓ１４の判定において、実操舵トルクが誤差を考慮した所定の値以下である場合は、実質的にゼロであると判定して以降の処理を進めてもよい。
【００３４】
車両が旋回中の場合（Ｓ１２のＮ）、固着判定部１０２は、操舵トルクセンサ１６の検出値ＭＴとアシストトルクセンサ４６の検出値ＡＴの合計値である実操舵トルクが、マップ保持部１０４に保持されている所定のマップから求められる基準トルクよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１６）。このマップは、車両の車速、横加速度、路面摩擦係数が特定の組み合わせにあるとき、ステアリングに発生しているであろう基準トルクを定めたものである。言い換えると、ブレーキキャリパの固着が生じていない正常な車両で旋回を行うときに必要となる操舵トルクが定められている。固着判定部１０２は、旋回時の車速、横加速度、路面摩擦係数を取得し、これに対応する基準操舵トルクをマップ保持部１０４から取得し、実操舵トルクと比較する。ブレーキキャリパが制動状態のまま固着しているときは、正常時に比べて余分にトルクが必要になるため、操舵トルクが一定のままモータによって付加されるアシストトルクが増加し、その結果実操舵トルクが基準トルクよりも大きくなる。したがって、実操舵トルクが基準トルクよりも大きい場合（Ｓ１６のＹ）は、固着判定部１０２は、いずれかの車輪のブレーキが固着し引き摺りが発生していると判定する（Ｓ１８）。実操舵トルクが基準トルク以下であれば（Ｓ１６のＮ）、このフローを終了する。なお、固着判定部１０２は、基準トルクに誤差を考慮した所定値を加えた値よりも実操舵トルクが大きい場合に、ブレーキの固着異常と判定してもよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＰＳを備えた車両において、実操舵トルクの変化に基づきブレーキキャリパの固着異常を検出することができ、ドライバーに固着の発生を知らせたり、特定の車両制御を停止させたりすることができる。
【００３６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３７】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３８】
３６  車速センサ、  ４０  ヨーレートセンサ、  ４２  横加速度センサ、  ４６  アシストトルクセンサ、  ４８  ブレーキペダルセンサ、  １００  ＥＣＵ、  １０２  固着判定部、  １０４  マップ保持部、  １１０  ディスクブレーキ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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