车辆用制动系统以及摩擦部件磨损检测方法与流程

本发明涉及具备以马达作为驱动源的电动制动装置的车辆用制动系统，尤其涉及该电动制动装置所具有的摩擦部件的磨损检测单元。

背景技术：

在下述专利文献1中记载有如下的电动制动装置，其具有：(a)摩擦部件；(b)同车轮一起旋转的旋转体；(c)作为动力源的马达；以及(d)利用该马达进行前进或后退的被驱动部件，通过由马达使被驱动部件前进，使摩擦部件与旋转体接触从而产生制动力。此外，在该下述专利文献1中记载有检测摩擦部件的磨损程度，从而检测该摩擦部件的磨损的磨损检测器。

专利文献1：日本特开2015-187483号公报

技术实现要素：

在上述专利文献1所记载的系统中，构成为通过将由马达旋转角检测单元检测的马达旋转角与由制动力估算单元估算的制动力的关系同摩擦部件未发生磨损时的关系进行比较，从而估算摩擦材料的磨损量。然而，担心仅仅依靠摩擦部件的当前的关系与未发生磨损时的关系的比较，无法充分检测到摩擦部件的磨损。本发明正是鉴于这样的情况而形成的，其目的在于提供提高检测摩擦部件的磨损的性能的摩擦部件磨损检测方法，并且提高具备电动制动装置与磨损检测器的车辆用制动系统中的检测摩擦部件的磨损的性能。

为了解决上述课题，本发明的车辆用制动系统具备：

电动制动装置，该电动制动装置具有：(a)摩擦部件；(b)同车轮一起旋转的旋转体；(c)作为动力源的马达；以及(d)利用该马达进行前进或后退的被驱动部件，所述电动制动装置通过由所述马达使所述被驱动部件前进并由该被驱动部件按压所述摩擦部件，使该摩擦部件与所述旋转体接触从而产生制动力；以及

磨损检测器，该磨损检测器用于检测所述摩擦部件的磨损，并具有：(a)数据取得部，该数据取得部取得所述被驱动部件的前进的距离亦即前进量以及所述被驱动部件按压所述摩擦部件的力亦即按压力；(b)接触开始位置检测部，该接触开始位置检测部检测所述摩擦部件开始与所述旋转体接触的所述被驱动部件的位置亦即接触开始位置；以及(c)摩擦部件剩余厚度估算部，该摩擦部件剩余厚度估算部基于由该接触开始位置检测部检测到的接触开始位置，估算所述摩擦部件的剩余厚度，

上述车辆用制动系统的特征在于，

上述磨损检测器还具有偏磨损检测部，该偏磨损检测部通过比较由上述数据取得部取得的前进量与按压力的关系同假定在上述摩擦部件均匀磨损的状态下形成由上述摩擦部件剩余厚度估算部估算的厚度的情况下的前进量与按压力的关系，来检测上述摩擦部件不均匀磨损的状态亦即偏磨损。

另外，本发明的摩擦部件磨损检测方法具有：

数据取得工序，其中，取得上述被驱动部件的前进的距离亦即前进量以及上述被驱动部件按压上述摩擦部件的力亦即按压力；

接触开始位置检测工序，其中，检测上述摩擦部件开始与上述旋转体接触的上述被驱动部件的位置亦即接触开始位置；

摩擦部件剩余厚度估算工序，其中，基于在上述接触开始位置检测工序中检测到的接触开始位置，估算上述摩擦部件的剩余厚度度；以及

偏磨损检测工序，其中，通过比较在上述数据取得工序中取得的前进量与按压力的关系同假定在上述摩擦部件均匀磨损的状态下形成在上述摩擦部件剩余厚度估算工序中估算的厚度的情况下的前进量与按压力的关系，来检测上述摩擦部件不均匀磨损的状态亦即偏磨损。

根据本发明的车辆用制动系统以及摩擦部件磨损检测方法，能够检测依靠基于接触开始位置估算的摩擦部件的剩余厚度无法检测的摩擦部件的偏磨损，能够可靠地检测摩擦部件的磨损。

附图说明

图1为表示作为本发明的实施例的车辆用制动系统的图(局部剖视图：图2中的a-a剖面)。

图2为图1所示的电动制动装置的主视图。

图3为表示摩擦部件未磨损的状态与磨损后的状态下的前进量与按压力的关系的图。

图4为表示电动制动装置中在摩擦部件发生偏磨损的状况的简图。

图5为表示在摩擦部件发生了偏磨损的情况下的前进量与按压力的关系的图。

图6为表示由司职图1的车辆用制动系统的控制的制动电子控制单元执行的磨损检测处理程序的流程图的图。

图7为表示由图6所示的磨损检测处理程序执行的偏磨损检测处理子程序的流程图。

具体实施方式

以下，作为用于实施本发明的方式，参照附图对本发明的一实施例进行详细说明。此外，本发明并不局限于下述的实施例，可以基于本领域技术人员的知识以实施各种变更或改进后的种种方式来实施。

“制动系统的结构”

作为本发明的实施例的车辆用制动系统构成为包括与四个车轮中的两个前轮分别对应设置的图1及图2所示的盘式制动装置10。此外，设置于各前轮的盘式制动装置10仅作为行车制动器动作，虽然省略了图示，不过与两个后轮对应的制动装置为电动式的鼓式制动器，作为驻车制动器和行车制动器双方动作。设置于各前轮的盘式制动器10利用同车轮一体旋转的圆盘转子12与设置在不同车轮一起旋转的车辆的一部分(省略图示的转向节)一对制动片14、16的摩擦而产生制动力。此外，盘式制动装置10构成为包括：上述圆盘转子12以及一对制动片14、16、设置于转向节并且将一对制动片14、16保持为能够相对于圆盘转子12接近或离开的安装托架18(以下，有时简称为安装件18)、以及由该安装件18支承的制动钳20。

安装件18以跨过圆盘转子12的周缘部的状态由两根螺栓30固定于转向节。由该安装件18保持的一对制动片14、16在基体32固定有摩擦材料34，在该基体32且在圆盘转子12的周向的两侧的端部分别形成凸部36。另一方面，在安装件18，在位于圆盘转子12的内侧(车宽方向的车身中央侧)的部分与位于外侧(车轮侧)的部分分别形成有一对凹部38。此外，该安装件18以在一对凹部38中分别嵌入基体32的一对凸部36的状态保持制动片14、16。通过这样的结构，一对制动片14、16以各自的摩擦材料34与圆盘转子12对置且能够相当于圆盘转子12接近或离开的方式被保持于安装件18。

在上述安装件18，如图2所示，以跨过圆盘转子12以及一对制动片14、16的状态支承有制动钳20。制动钳20构成为包括：制动钳主体50、作为被驱动部件的活塞52以及使该活塞52前进或后退的马达54。制动钳主体具有收纳活塞52以及马达54的壳体部56、从该壳体部56伸出的臂部58。在制动钳主体50，以沿圆盘转子12的旋转轴线方向(以下，有时简称为“旋转轴线方向”)延伸的状态固定有一对滑动销(slidepin)60。制动钳20通过该一对滑动销60被插入至形成于安装件18的一对滑动孔62而以制动钳主体50能够沿旋转轴线方向移动的状态被支承。制动钳20在由安装件18支承的状态下，使活塞52接近被保持于圆盘转子12的内侧的制动片14并且使臂部58的前端接近保持于圆盘转子12的制动片16的状态。

马达54构成为包括：在制动钳主体50的壳体部56的内表面固定配置的多个线圈70、被可旋转地保持于壳体部56的中空状的马达轴72、以与线圈70相向的方式被固定配设于马达轴72的外周的永久磁铁74。马达54是线圈70作为定子发挥功能、永久磁铁74作为转子发挥功能的马达，被形成为三相dc无刷马达。此外，在壳体部56内设置有用于检测马达轴72的旋转角度、即马达54的旋转角度θ的旋转角传感器76。

此外，马达轴72在内周面形成有内螺纹。另一方面，活塞52在轴部80的外周面形成有外螺纹。而且，形成该马达轴72的内螺纹与活塞52的外螺纹经由多个滚珠螺合的结构。利用该马达轴72与活塞52构成滚珠丝杠机构，当马达轴72旋转后，使活塞52沿轴线方向(圆盘转子12的旋转轴线方向)移动。具体而言，当使马达54正向旋转的情况下，使活塞52朝向制动片14(图1中的右侧)前进，当使马达54反向旋转的情况下，使活塞52后退从而从制动片14离开。

此外，在活塞52形成有检测加载于活塞52的力的轴力传感器90。也就是，利用该轴力传感器90，能够检测活塞52按压制动片14的力亦即按压力f。

本车辆用制动系统通过作为控制装置的制动电子控制单元100(以下，有时称为“ecu100”)进行盘式制动装置10的控制。ecu100以具备cpu、rom、ram等的计算机为主体构成，经由驱动电路102连接马达54等。另外，在制动ecu100连接上述的旋转角传感器76、轴力传感器90，并且连接制动开关110、制动操作量传感器112、检测流过马达54的电流的电流传感器114等。此外，制动开关110检测可供驾驶员操作的制动操作部件116是处于操作状态还是处于非操作状态。制动操作量传感器112检测制动操作部件116的操作行程。

“盘式制动装置的动作”

对于如上构成的盘式制动装置10的动作进行简单说明。当由驾驶员进行了使制动操作部件116前进的操作后，为了产生制动力，基于ecu100的指令向马达54供给电流。然后，当马达54沿正向旋转后，使活塞52前进，将制动片14按压于圆盘转子12。另外，使制动钳主体50相对于活塞52向后退方向相对移动，通过臂部58将制动片16按压于圆盘转子12。也就是圆盘转子12将会被一对制动片14、16夹在其中。然后，在车轮上加载与一对制动片14、16按压在圆盘转子12的力相应的制动力，从而抑制车轮的旋转。此外，该制动力的控制通过如下步骤进行：基于由制动操作量传感器112检测到的制动操作部件116的操作行程等，决定活塞52按压制动片14的力的目标亦即目标按压力，并且控制向马达54供给的电流，以使轴力传感器90所检测到的检测值接近目标按压力。

另一方面，当由驾驶员进行了使制动操作部件116后退的操作后，为了减小制动力，减小向马达54供给的电流，减小活塞52的按压力。也就是，允许活塞52的后退，允许制动片14、16从圆盘转子12离开。

此外，在马达54的控制中，使用制动力开始增加的活塞52的位置亦即0点位置，换言之，使用制动片14、16开始与圆盘转子12接触的活塞52的位置亦即接触开始位置。例如，当制动操作开始时，为了避免产生制动力产生的迟滞，进行使活塞52返回至0点位置之类的控制。

“制动片的磨损检测”

在本制动系统中，进行各制动装置10的检查处理，详细而言，进行制动片14、16的磨损检测处理。以下，对于该制动片14、16的磨损检测处理进行详细说明。

(a)磨损程度检测处理

首先，本制动系统对一对制动片14、16的磨损程度进行检查，当磨损程度大于既定的状态的情况下，发出警告。具体而言，在本制动系统中，每当进行制动操作时，检测到当前时刻的0点位置(0点位置检测工序)。此外，0点位置的检测方法例如可以采用日本专利第4191871号公报所记载的方法等多种方法，因此此处省略详细的说明。

如图3所示，制动片14、16的磨损量越大，0点位置越向前方侧偏移。因此，在本制动系统中，得以基于制动片14、16未磨损的状态下的0点位置亦即初始0点位置与当前时刻的0点位置亦即现0点位置之差估算制动片14、16的剩余的厚度t(摩擦部件剩余厚度估算工序)。然后，当该制动片14、16的剩余厚度t比阈值厚度t0小的情况下，发出警告。

(b)偏磨损检测处理

接着，例如当发生图4(a)所示的、制动片14的一对凸部36中的一方粘连在安装件18的凹部38之类的缺陷，或者发生图4(c)所示的、滑动销60的一方无法在滑动孔62中滑动的缺陷时，存在制动片14、16相对于圆盘转子12倾斜，制动片14、16未被均匀地磨损而发生不均匀磨损的情况。

当制动片14、16发生不均匀磨损亦即偏磨损的情况下，制动片14、16在制动片14、16的剩余厚度较大的部位最先与圆盘转子12接触，并且相对于圆盘转子12的接触面积从图4(a)所示的状态向图4(b)所示的状态、或者从图4(c)所示的状态向图4(d)所示的状态逐渐增加。因此，即使检测上述的0点位置，也会检测到制动片14、16的剩余的厚度的最大部分的厚度，因此担心尽管其他部分的剩余厚度较小也无法检测到。

因此，在本车辆用制动系统中，进行制动片14、16是否发生偏磨损的判定，当发生偏磨损的情况下，发出警告。以下，对于检测该制动片14、16的偏磨损的处理进行详细说明。

在制动片14、16的偏磨损检测处理中，首先基于旋转角传感器76的检测结果，取得活塞52的前进量st，详细而言，取得活塞52相对于制动钳主体50的位置，并且取得由轴力传感器90检测到的实际按压力fr(数据取得工序)。然后，通过比较该取得的前进量st与实际按压力fr的关系(图5中的实线)同假定在制动片14、16发生均匀磨损的状态下形成剩余厚度t的情况下的前进量st与估算按压力fe的关系(图5中的单点划线)，来进行制动片14、16的偏磨损的检测处理。

当制动片14、16发生偏磨损的情况下，制动片14、16如上所述，伴随着活塞52从0点位置的前进，相对于圆盘转子12的接触面积逐渐增加。也就是，如图5所示，伴随着活塞52从0点位置前进，实际按压力fr与估算按压力fe相比逐渐上升。也就是，相对于前进量st的变化的实际按压力fr的变化亦即实际变化斜度，伴随着活塞52从0点位置的前进而增加，不过该实际变化斜度比相对于前进量st的变化的估算按压力fe的变化亦即估算变化斜度小。在本制动系统中，当实际变化斜度伴随着活塞52从0点位置的前进而增加时，且当处于该实际变化斜度小于估算变化斜度的状况的情况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

在本制动系统中，以前进量st与估算按压力fe的关系为基础，考虑制动片14、16的热膨胀和传感器类的误差等，确定允许范围。详细而言，确定图5中虚线所示的上限线lmax和下限线lmin。然后，相对于所取得的前进量st，当所取得的实际按压力fr小于下限线lmin时，估算为处于实际变化斜度小于估算变化斜度的状况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

此外，是否处于实际变化斜度小于估算变化斜度的状况下的判定并不局限于上述方法，例如，还可以采用如下的方法：基于当前取得的前进量以及实际按压力与之前取得的前进量与实际按压力取得实际变化斜度，当该取得的实际变化斜度小于以估算变化斜度为基础设定的阈值的情况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

另外，即使制动片14、16发生偏磨损，如果图4(b)、图4(d)所示，成为制动片14、16的全面与圆盘转子12接触的状态，则成为克服制动片14、16的弹力使活塞52前进的状态，因此实际变化斜度接近制动片14、16的弹性系数，不再增加。不过，如果制动片14、16的磨损加剧，则此时的实际变化斜度将变得大于估算变化斜度。在本制动系统中，当伴随着活塞52的前进实际变化斜度不再增加时，且当处于此时的实际变化斜度大于估算变化斜度的状况的情况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

在本制动系统中，相对于所取得的前进量st，当所取得的实际按压力fr大于上限线lmax时，估算为处于实际变化斜度大于估算变化斜度的状况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

此外，是否处于实际变化斜度大于估算变化斜度的状况下的判定并不局限于上述方法，例如，还可以采用如下的方法：基于当前取得的前进量以及实际按压力与之前取得的前进量与实际按压力继续取得实际变化斜度，当实际变化斜度几乎无变化的情况下，且当此时的实际变化斜度大于以估算变化斜度为基础设定的阈值的情况下，判定为存在制动片14、16中的至少一方发生偏磨损的可能性。

进而，本制动系统构成为当满足下述情况中的任意一方的情况下，判定为存在制动片14、16发生偏磨损的可能性，即：(i)当实际变化斜度伴随着活塞52的从0点位置的前进而增加时，且处于该实际变化斜度小于估算变化斜度的状况的情况；(ii)当实际变化斜度不再伴随着活塞52的前进而增加时，且处于此时的实际变化斜度大于估算变化斜度的状况的情况。不过本制动系统也可以构成为在满足上述(i)以及(ii)双方的情况下，判定为存在制动片14、16发生偏磨损的可能性。

“控制程序”

上述的制动片14、16的磨损检测处理，通过执行图6中表示流程图的磨损检测处理程序来进行。该程序在制动开关110成为接通状态后被执行。在该程序中，首先在步骤1(以下，省略“步骤”转而记为“s”)，进行当前时刻的0点位置的检测。接着，基于制动操作的次数判断是否需要进行磨损检测处理。具体而言，在s2中，计数值n被累计，并在随后的s3中进行该计数值n是否为阈值n0以上的判定。也就是，当前次的、磨损检测处理被进行后的制动操作次数达到阈值n0以上的情况下，进行s4以后的磨损检测处理。此外，s3的判定也可以基于前次以后的行驶距离、经过时间、车辆的启动次数等来进行，还可以基于加载于制动装置10的负载的大小等来进行。

关于磨损检测处理，首先在s4中，将计数值n复位，在s5中基于在s1中检测到的现0点位置与制动片14、16未磨损时的0点位置亦即初始0点位置，估算制动片14、16的剩余厚度t。然后，当在s6中该剩余厚度t小于阈值厚度t0的情况下，制动片14、16的磨损加剧，因此在s9中发出警报。

当在s6中剩余厚度t在阈值厚度t0以上且不需要发出警告的情况下，在s7中进行检测制动片14、16的偏磨损的处理。该偏磨损的处理通过执行图7中表示流程图的偏磨损检测处理子程序来进行。在该子程序中，首先在s12中，依据由旋转角传感器76检测到的马达旋转角θ取得活塞52的前进量st，在s13中，依据轴力传感器90的检测结果取得活塞52实际按压制动片14的力亦即实际按压力fr。接着在s14中，基于在s12中取得的前进量st、在磨损检测处理程序中取得的现0点位置和制动片14、16的剩余厚度t，取得以估算按压力fe为基础确定的上限值以及下限值。此外，在rom中存储有各种映射数据，利用该映射数据求出上限值以及下限值。具体而言，首先基于剩余厚度t，取得假定制动片14、16发生均匀磨损的状态下形成剩余厚度t的情况下的相对于前进量st的变化的估算按压力fe的变化亦即估算变化斜度。然后，作为假定制动片14、16发生均匀磨损的状态下形成剩余厚度t的情况下的前进量st与估算按压力fe的关系，得出从现0点位置起以估算变化斜率延伸的直线，确定相对于在s12中取得的前进量st的估算按压力fe。对于该估算按压力fe确定上限值和下限值，取得该上限值和下限值。

接着，在s15中，判定实际按压力fr是否为下限值以下，在s16中，判定实际按压力fr是否为上限值以上。当实际按压力fr为下限值以下的情况下，或者实际按压力fr为上限值以上的情况下，由于存在制动片14、16发生偏磨损的可能性，因此在s17中，将偏磨损标志fl的标志值形成为1。另一方面，当实际按压力fr不为下限值以下并且不为上限值以上的情况下，判断为不存在偏磨损的可能性。在该情况下，将重复s12～s16的处理直至制动操作结束。此外，当在未检测到制动片14、16的偏磨损的状态下制动操作结束、制动开关110断开的情况下，在s18中，将偏磨损标志fl的标志值形成为0。至此，偏磨损检测处理子程序结束。

当偏磨损检测处理子程序结束后，在磨损检测处理程序s8中，确认偏磨损标志fl的标志值。当标志值为1，在制动片14、16上存在偏磨损的可能性的情况下，在s9中发出警报，结束磨损检测处理程序的一次的执行。另外，在标志值为0的情况下，跳过s9，结束磨损检测处理程序的一次的执行。

“控制装置的功能结构”

执行上述的控制的ecu100可以认为具有执行上述的各种处理的各种功能部。详细而言，如图1所示，构成为包括：(a)数据取得部(150)，其取得活塞52的前进的距离亦即前进量st以及活塞52按压制动片14、16的力亦即按压力fr；(b)作为接触开始位置检测部的0点位置检测部152，其检测制动片14、16开始与圆盘转子12接触的活塞52的位置亦即0点位置(接触开始位置)；(c)摩擦部件剩余厚度估算部154，其基于由该0点位置检测部152检测到的0点位置，估算制动片14、16的剩余厚度t；(d)偏磨损检测部156，其通过比较由数据取得部150取得的前进量st与按压力fr的关系同假定制动片14、16在均匀磨损的状态下形成由摩擦部件剩余厚度估算部154估算的剩余厚度t的情况下的前进量st与按压力fe的关系，检测制动片14、16不均匀磨损的状态亦即偏磨损。

此外，在本车辆用制动系统的ecu100中，数据取得部150构成为包括执行偏磨损检测处理子程序的s12、s13的处理的部分，0点位置检测部152构成为包括执行磨损检测处理程序的s1的处理的部分，摩擦部件剩余厚度估算部154构成为包括执行磨损检测处理程序的s5的处理的部分。另外，偏磨损检测部156构成为包括执行偏磨损检测处理子程序的s14以后的处理的部分。

其中，附图标记说明如下：

10：盘式制动装置(电动制动装置)；12：圆盘转子(旋转体)；14、16：制动片(摩擦部件)；20：制动钳；30：螺栓；50：制动钳主体；52：活塞(被驱动部件)；54：马达；60：滑动销；76：旋转角传感器；90：轴力传感器；100：制动电子控制单元(ecu)；110：制动开关；112：制动操作量传感器；114：电流传感器；116：制动操作部件；150：数据取得部；152：0点位置检测部(接触开始位置检测部)；154：摩擦部件剩余厚度估算部；156：偏磨损检测部。