(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
停車時及び非停車時のブレーキ操作力又はブレーキ操作量を検出する第１センサ（２）の出力に基づいて電動アクチュエータ（６）を制御し、その電動アクチュエータ（６）で摩擦材（５）をロータ（４）に押圧して車輪に制動力を付与する車両用電動ブレーキ装置において、
制動力を検知する第２センサ（１５）と、第１、第２センサ（２、１５）出力の微分回路（２１、２２）と、第２センサ（１５）出力の微分値の絶対値を前記制動力のバラツキ範囲が一定で有ると言えるその微分値の絶対値である第１閾値と比較する回路（２３）、第１センサ（２）又は第２センサ（１５）の出力を前記制動力を保持する必要がないとされるその出力である第２閾値と比較する回路（２４）及び第１センサ（２）の出力の微分値の絶対値を前記制動力変更の意思表示がなされたとされるその微分値の絶対値である第３閾値と比較する回路（２５）と、第２センサ（１５）出力の微分値の絶対値が第１閾値より小、かつ、第１センサ又は第２センサの出力が第２閾値より大の条件が成立したときに電動アクチュエータ（６）に制動力の保持指令を出し、第１センサ出力の微分値の絶対値が第３閾値より大きいときには制動力保持の解除指令を出す制御回路（２６）とを設け、さらに、電動アクチュエータ（６）による制動力保持が機械的になされるとともにその制動力保持時には前記電動アクチュエータ（６）には通電されないようにしたことを特徴とする車両用電動ブレーキ装置。
【請求項２】
停車時及び非停車時のブレーキ操作力又はブレーキ操作量を検出する第１センサ（２）の出力に基づいて電動アクチュエータ（６）を制御し、その電動アクチュエータ（６）で摩擦材（５）をロータ（４）に押圧して車輪に制動力を付与する車両用電動ブレーキ装置において、
第１センサ（２）出力の微分回路（２１）と、第１センサ（２）出力の微分値の絶対値を前記制動力のバラツキ範囲が一定で有ると言えるその微分値の絶対値である第１閾値及び前記制動力変更の意思表示がなされたとされるその微分値の絶対値である第３閾値と比較する回路、及び第１センサ（２）の出力を前記制動力を保持する必要がないとされるその出力である第２閾値と比較する回路と、第１センサ（２）出力の微分値の絶対値が第１閾値より小、かつ、第１センサ（２）出力が第２閾値より大の条件が成立したときに電動アクチュエータ（６）に制動力の保持指令を出し、第１センサ（３）出力の微分値の絶対値が第３閾値より大きいときは制動力保持の解除指令を出す制御回路とを設け、さらに、電動アクチュエータ（６）による制動力保持が機械的になされるとともにその制動力保持時には前記電動アクチュエータ（６）には通電されないようにしたことを特徴とする車両用電動ブレーキ装置。
【請求項３】
前記電動アクチュエータ（６）として不可逆アクチュエータを用い、制動力の保持指令でその不可逆アクチュエータへの通電を止め、制動力保持の解除指令で不可逆アクチュエータへの通電を開始するようにした請求項１又は２記載の車両用電動ブレーキ装置。
【請求項４】
前記電動アクチュエータ（６）として、非励磁作動型電磁ブレーキ（１８）を伴う可逆アクチュエータを用い、制動力の保持指令で非励磁作動型電磁ブレーキ（１８）と可逆アクチュエータ（６）への通電を止め、制動力保持の解除指令で非励磁作動型電磁ブレーキ（１８）と可逆アクチュエータ（６）への通電を開始するようにした請求項１又は２記載の車両用電動ブレーキ装置。
【請求項５】
前記電動アクチュエータ（６）として、励磁作動型電磁ブレーキ（１８）を伴う可逆アクチュエータを用い、制動力の保持指令で励磁作動型電磁ブレーキ（１８）に通電し、かつ可逆アクチュエータ（６）への通電を止め、制動力保持の解除指令で励磁作動型電磁ブレーキ（１８）への通電を止め、かつ可逆アクチュエータ（６）への通電を開始するようにした請求項１又は２記載の車両用電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用電動ブレーキ装置（所謂バイワイヤ方式のブレーキ装置）、より詳しくは、電力消費の低減効果を高めた電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
首記の電動ブレーキ装置は、ブレーキ操作力又はブレーキ操作量を検出するセンサの出力に基づいてセンサ出力に応じた駆動力を生じるように電動アクチュエータを制御し、その電動アクチュエータで摩擦材をロータに押圧して車輪に制動力を付与するようになっている。
【０００３】
この種のブレーキ装置の従来例としては、車両状態検出器で車両が停止状態にあるか否かを検出し、停止時は、電動アクチュエータの動力伝達部に組込んだ不可逆機構によりブレーキパッドの戻りを阻止して電動アクチュエータへの通電を止めた状態で駐車ブレーキ機能を発揮させるようにした特開平４−１０８０５８号公報に開示のシステムや、電動アクチュエータに機械的ブレーキ作動機構を組込んで電気系統失陥時にも制動機能を維持し、かつ駐車ブレーキとしても利用できるようにした実開平５−２２２３４号公報に開示のブレーキアクチュエータ、或いはブレーキパッドによるディスク押圧力が所定値になったときに電動アクチュエータのモータを止め、代わりに圧電素子に電圧を印加してその素子の膨張力で必要制動力の増加分をまかなうようにした特開平７−８９４２０号公報に開示の装置などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−１０８０５８号のシステムは、駐車ブレーキをかけるときには電動アクチュエータへの通電を止めることができるが、通常ブレーキ時（車両非停止時）の制動では常に電動アクチュエータに電力を供給する必要があり、電力消費の抑制ができない。モータを駆動源とする電動ブレーキ装置では、一般的に数１０〜数１００Ｗの電力を消費するので、車両非停止時の電力消費が多くなる。また、制動中はモータに大電流が流れ続けるため、寿命（信頼性）にも問題が残る。
【０００５】
実開平５−２２２３４号公報のブレーキアクチュエータも同様である。
【０００６】
また、特開平７−８９４２０号公報の装置は、パッドの押圧力が所定値を上回るとモータへの通電が止まるため、制動中にモータに大電流が流れ続けると云う問題は解消されるが、圧電素子に通電し続けることになるので、これもやはり電力消費に問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、電動ブレーキ装置の電力消費性を改善することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、停車時及び非停車時のブレーキ操作力又はブレーキ操作量を検出する第１センサの出力に基づいて電動アクチュエータを制御し、その電動アクチュエータで摩擦材をロータに押圧して車輪に制動力を付与する車両用電動ブレーキ装置において、制動力を検知する第２センサと、第１、第２センサ出力の微分回路と、第２センサ出力の微分値の絶対値を前記制動力のバラツキ範囲が一定で有ると言えるその微分値の絶対値である第１閾値と比較する回路、第１センサ又は第２センサの出力を前記制動力を保持する必要がないとされるその出力である第２閾値と比較する回路及び第１センサの出力の微分値の絶対値を前記制動力変更の意思表示がなされたとされるその微分値の絶対値である第３閾値と比較する回路と、第２センサ出力の微分値の絶対値が第１閾値より小、かつ、第１センサ又は第２センサの出力が第２閾値より大の条件が成立したときに電動アクチュエータに制動力の保持指令を出し、第１センサ出力の微分値の絶対値が第３閾値より大きいときには制動力保持の解除指令を出す制御回路とを設け、さらに、電動アクチュエータによる制動力保持が機械的になされるとともにその制動力保持時には前記電動アクチュエータには通電されないようにし、信号待ち等制動力保持が可能な条件が整ったときに制動力保持がなされるようにする。
【０００９】
第２センサは、摩擦材の押付け圧を検出する押圧センサでよい。この押圧センサとしては圧電素子やロードセルなどを用いたものが周知であり、これ等の素子を利用できる。
【００１０】
なお、第２センサ出力は第１センサの出力に応じて変動するので、第２センサ出力の微分値の代わりに第１センサ出力の微分値を代用する装置構成にしてもよい。この装置は、第２センサが不要であるので、第２センサが無いときや第２センサを採用し難いときに有効であるが、例えば、電動アクチュエータの応答性が遅い、或いは指令信号の変化が早すぎるなどの理由により、実際の制動力が安定する前に制動力を保持してしまう可能性があるので、低応答電動アクチュエータ使用時や高速制御が要求される用途での使用には向かない。
【００１１】
制動力保持の方法としては、不可逆アクチュエータを用いてアクチュエータ内の不可逆機構で押圧部材（例えば、後述するブレーキピストン）の戻りを阻止する方法と、可逆アクチュエータに電磁ブレーキを伴わせ、この電磁ブレーキでアクチュエータの動きを止めて押圧部材の戻りを阻止する方法が考えられる。
【００１２】
不可逆アクチュエータとは、動力伝達部に組込んだ不可逆機構の働きにより、駆動用のモータが止まっているときには押圧部材の押圧反力等による戻りが阻止され、モータ逆転時にはその戻りが許容されるものを云う。また、可逆アクチュエータとは、モータ停止時に押圧部材の戻りが許容されるものを云う。
【００１３】
電磁ブレーキは、非励磁作動型と励磁作動型の２種類があり、どちらを選んでもよいが、フェールセーフ面では電力供給がストップしたときに制動力がロックされる非励磁作動型より励磁作動型の方がよいと考えられる。
【００１４】
この電磁ブレーキは、アクチュエータのモータと一体でモータの回転軸の動きを拘束するもの、モータからの作動伝達径路中に設けられて動力伝達要素の動きを拘束するもののどちらであってもよい。
【００１５】
不可逆アクチュエータを用いる場合には、制動力の保持指令でその不可逆アクチュエータへの通電を止め、制動力保持の解除指令で不可逆アクチュエータへの通電を開始するようにしておく。
【００１６】
また、非励磁作動型電磁ブレーキと可逆アクチュエータと組合わせて用いる場合には、制動力の保持指令で非励磁作動型電磁ブレーキと可逆アクチュエータへの通電を止め、制動力保持の解除指令で非励磁作動型電磁ブレーキと可逆アクチュエータへの通電を開始するようにし、一方、励磁作動型電磁ブレーキと可逆アクチュエータを組合わせて用いる場合には、制動力の保持指令で励磁作動型電磁ブレーキに通電し、かつ可逆アクチュエータへの通電を止め、制動力保持の解除指令で励磁作動型電磁ブレーキへの通電を止め、かつ可逆アクチュエータへの通電を開始するようにしておく。
【００１７】
【作用】
第２センサ出力の微分値は、制動力の変化量を表わすので、この値が一定の閾値（第１閾値）より小さいときには、制動力がバラツキ範囲内で一定であると云え、制動力保持が可能と考えられる。この発明では、この制動力保持を機械的に行って電力消費を抑制する。
【００１８】
従来装置は、制動力が一定している間も電力が消費される。これに対し、この発明の装置は、制動力保持を不可逆アクチュエータを用いて行うもの及び非励磁作動型電磁ブレーキを伴う可逆アクチュエータを用いて行うものについては、制動力保持中の電力消費がほぼゼロになり、また、その間はモータへの通電が止まるため、アクチュエータ寿命も向上する。
【００１９】
また、励磁作動型電磁ブレーキを伴う可逆アクチュエータを用いて制動力保持を行うものは、電磁ブレーキに通電するだけでよい。電動アクチュエータに通電して制動力保持を行う場合には、数１００Ｗの電気エネルギーを消費するが、電磁ブレーキの消費電力は数１０Ｗ程度で桁違いに少なく、従って、この形態の装置も消費電力の低減が図れる。
【００２０】
さらに、不可逆アクチュエータを用いるものは、制動力の増減をモータの正逆回転によって行うため制御が複雑化し、応答性や制御精度にも問題が生じる場合があるが、可逆アクチュエータと電磁ブレーキを組合わせたものは、その問題も解消される。
【００２１】
なお、制動力が発生していなければ制動力を保持する必要がないので、ブレーキ操作力又はブレーキ操作量を表わす第１センサの出力又は制動力を表わす第２センサの出力が一定閾値（第２閾値）より大きいときのみこの発明を特徴づける要素によって構成される制動力保持システムを作動させる。また、第１センサ出力の微分値の絶対値が一定閾値（第３閾値）を超えたときには、制動力変更の意思表示がなされたことになるので、制動力保持が解除されるようにしておく。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の電動ブレーキ装置の実施形態について述べる。
【００２３】
図１は、第１形態の装置の断面図である。この図１において、１はブレーキペダル、２はブレーキペダル１に加えられた踏力を検出する踏力センサ（第１センサ）である。踏力センサ２は、ブレーキペダルの踏込量を検出するストロークセンサで代替してもよい。３は各種センサからの情報を入力して電動アクチュエータ６を制御する電子制御装置、４はディスクロータ、５は電動アクチュエータ６でディスクロータ４の両端面に押圧するブレーキパッド（摩擦材）である。
【００２４】
電動アクチュエータ６は、キャリパ７（図のそれは浮動型）のシリンダ穴に挿入してブレーキパッド５で回り止めした（回り止めはキャリパで行ってもよい）ブレーキピストン８、ブレーキピストン８に固定したボールナット９、そのボールナット９に螺合させたスクリューシャフト１０、電動式のモータ１１、ウォーム１２ａとウォームホイル１２ｂから成るウォームギヤ１２を主たる要素とするものであって、モータ１１の動力がウォームギヤ１２経由で伝達されてスクリューシャフト１０が回転し、そのスクリューシャフト回転でブレーキピストン８が推進してブレーキパッド５がディスクロータ４に押圧されるようになっている。図中１３はウォームギヤ１２を収納するハウジング、１４はスクリューシャフト１０を支える軸受ベアリングであり、ハウジング１３はキャリパ７に固定されている。
【００２５】
この電動アクチュエータ６は、特開平４−１０８０２５号公報に開示されたものと同様のものであって、モータ１１停止時にスクリューシャフト１０の逆転がウォームギヤ１２によって阻止され、これにより、ブレーキピストン８が押圧点に保持される。このアクチュエータ６は、ウォームギヤ１２を不可逆機構とした不可逆アクチュエータであるので、制動力の解除、減少はモータ１１を逆電圧印により逆転させて行われる。
【００２６】
図の電動ブレーキ装置には、ブレーキピストン８と、これに押されるインナー側のブレーキパッド５との間にブレーキパッド５の押付け圧を検出する押圧センサ１５を設けてある。その押圧センサ１５は、キャリパ７のアウター爪とアウター側のブレーキパッドとの間に設けてもよい。
【００２７】
また、電子制御装置３内には、図３に示すように、踏力センサ２と押圧センサ１５の出力をそれぞれ微分する微分回路２１、２２、押圧センサ１５の出力の微分値の絶対値を、制動力が一定しているか否かの判定基準になる第１閾値と比較する回路２３、踏力センサ２（押圧センサ１５でもよい）の出力を、制動が行われているか否かの判定基準になる第２閾値と比較する回路２４、踏力センサ２の出力の微分値の絶対値を、制動力変更の意思確認の基準となる第３閾値と比較する回路２５及び押圧センサ１５の出力の微分値の絶対値が第１閾値より小、かつ踏力センサ２（押圧センサ１５でもよい）の出力が第２閾値より大の条件が成立したか否かを判定して条件成立時に図１の電動アクチュエータ６に制動力保持の指令を出し、また、踏力センサ２の出力の微分値の絶対値が第３閾値より大きくなったときには制動力保持の解除指令を出す制御回路２６が設けられている。
【００２８】
この図１の装置は、制動力保持の指令信号が出るとモータ１１への通電が止められ、制動力保持の解除指令が出るまでその状態が保持される。
【００２９】
図２は、第２実施形態の装置である。この電動ブレーキ装置は、電動アクチュエータ６としてモータ１１の回転をピニオンギヤ１６と平歯車１７を介してスクリューシャフト１０に伝達する可逆アクチュエータ（これは実開平５−２２２３４号に示されている）を用い、そのアクチュエータの動きを電磁ブレーキ１８で止めてブレーキピストン８の戻りを阻止するようにしている。
【００３０】
この装置は、可逆アクチュエータを使用しているので、電磁ブレーキ１８が作動していないときにモータ１１への通電を止めると、ブレーキピストン８がスクリューシャフト１０を逆転させて押し戻され、従って、モータ１１の逆転制御を行わなくても制動力を解除でき、不可逆アクチュエータを採用した図１の装置に比べて制御が容易で、応答性や制御精度を高め易い。その他の構成は、ボールナット９をブレーキピストン８内に軸方向摺動可能、かつ、相対回転不可に挿入した点を除いて図１の装置とほぼ同じである。ボールナット９は、スリーブ１９がスプリング２０を圧縮してブレーキピストン８の端壁に当たる位置までブレーキピストン８内で移動することができる。
【００３１】
この装置は、電磁ブレーキ１８として非励磁作動型のものを用いる場合には、電子制御装置３から制動力保持の指令が出たときにモータ１１と電磁ブレーキ１８への通電が止まり、制動力保持の解除指令で両者の通電が再開されるようにしておく。また、励磁作動型の電磁ブレーキ１８を用いる場合には、制動力保持の指令で電磁ブレーキ１８への通電が開始され、かつモータ１１への通電が止まり、制動力保持の解除指令で両者の通電状態が元に戻るようにしておく。
【００３２】
なお、例示の装置は、モータ１１の回転軸の動きを電磁ブレーキで拘束する電磁ブレーキ付きモータを用いたが、電磁ブレーキ１８は、図２のスクリューシャフト１０の左端部に設けてそのスクリューシャフト１０の回転を拘束するようにしてもよい。
【００３３】
また、この発明の電動ブレーキ装置は、車輪速センサなどを用いて車両の停止／非停止を検出し、この検出信号を基にして下記のような制御を行ってもよい。
【００３４】
（１）車両停止時には、ある程度制動力のばらつきがあっても制動力保持システムを働かせるために、第１閾値を車両非停止時の時の値よりも大きくする。
（２）車両停止時には、第１センサ出力の微分値が負（減圧側）の場合には制動力保持システムを働かせ、第１センサ出力がある閾値より低くなったとき、又はアクセルセンサでアクセルペダルの踏込みを検知したときに制動力保持システムの働きを止める。
【００３５】
不可逆アクチュエータを用いた装置と、非励磁作動型の電磁ブレーキを伴う可逆アクチュエータを用いた装置は、制動力保持中の電力消費がゼロとなるので、長時間の駐車ブレーキをかけることもできる。
【００３６】
この方式の装置の制御回路に、例えば、エンジンのオフ信号を指令信号にして電動アクチュエータ６を作動させ、押圧センサ１５の出力が所定値に達したら制動力保持を行わしめ、エンジンオン、或いはアクセルペダルの踏込み信号で制動力保持を解除すると云った機能を付与すれば、駐車ブレーキを自動的にかけることができる。このような方法で駐車ブレーキをかける場合、制動力保持がなされたらタイマー信号等で電源が自動的に遮断されるようにしておくとよい。
【００３７】
なお、図１、図２のどちらの装置も、押圧センサ１５が無い場合にはそのセンサ１５の出力の微分値に代えて踏力センサ２（又はストロークセンサ）の出力の微分値を代用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の電動ブレーキ装置は、制動力保持が可能な条件が整ったときに電動アクチュエータの動きを機械的に拘束して制動力を保持するようにしたので、駐車ブレーキ時だけでなく、通常制動時にも制動力保持システムを作動させて電力消費を抑制することができる。
【００３９】
特に、不可逆アクチュエータを用いるもの及び非励磁作動型の電磁ブレーキと可逆アクチュエータを組合せて用いるものは、制動力保持中の電力消費がほぼゼロとなるため、電力消費性の改善効果が大きい。また、制動力保持がなされている間は電動アクチュエータへの通電が止まるため、アクチュエータの寿命が向上して信頼性も高まる。
【００４０】
また、可逆アクチュエータと電磁ブレーキを組合わせて用いるものは、不可逆アクチュエータを用いるものに比べて応答性や制御精度に優れる。
【００４１】
さらに、励磁作動型電磁ブレーキと可逆アクチュエータを組合わせたものは、制動力保持中に電磁ブレーキによる電力消費があるが、この装置も、制動力保持中はモータに通電する必要がないので従来装置に比べると電力消費の低減効果が得られる。また、この装置は電源失陥時に制動力のロックが起こらず、フェールセーフ面で非励磁作動型電磁ブレーキを用いるものよりも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電動ブレーキ装置の実施形態を示す断面図
【図２】他の実施形態の断面図
【図３】電子制御装置内に設けられる回路のブロック図
【符号の説明】
１  ブレーキペダル
２  踏力センサ
３  電子制御装置
４  ディスクロータ
５  ブレーキパッド
６  電動アクチュエータ
７  キャリパ
８  ブレーキピストン
９  ボールナット
１０  スクリューシャフト
１１  モータ
１２  ウォームギヤ
１３  ハウジング
１４  軸受ベアリング
１５  押圧センサ
１６  ピニオンギヤ
１７  平歯車
１８  電磁ブレーキ
１９  スリーブ
２０  スプリング
２１、２２  微分回路
２３〜２５  比較回路
２６  制御回路
【図１】
0003796930.tif 000002
【図２】
0003796930.tif 000003
【図３】
0003796930.tif 000004