刹车系统的制作方法

本发明涉及一种搭载于汽车等车辆的对车轮的旋转进行制动的刹车系统。

背景技术：

在汽车等车辆中，搭载有与由司机实施的刹车踏板的踩下量相应地对车轮赋予制动力的刹车系统。该刹车系统以往多为液压系统的刹车系统，但最近，电动系统的刹车系统正在增加。

在使用电动系统的刹车系统中，能够实现通过液压系统难以实现的刹车活塞的拉回，因此，能够进行对刹车片与刹车盘设置期望的间隙的余隙控制，能够期待由刹车片的打滑减少带来的油耗改善。此时，如果只单单改善油耗，则仅通过使非制动时的该间隙增大则足够，但在想要使踩下刹车踏板时的制动响应迅速的情况下，期望预先使非制动时的该间隙尽可能地变窄。出于这样的背景，准确地掌握刹车片与刹车盘的接触位置的技术在余隙控制的最佳化时变得重要。作为与其关联的技术，例如有在专利文献1～专利文献3中记载的技术。

关于专利文献1的“电动盘刹车装置”，示出了如下结构：具有沿着盘的轴线直行运动的活塞、被活塞按压而接触到盘的刹车片、检测活塞受到的活塞推力的推力传感器以及检测活塞位移即活塞位置的位置检测器，在活塞前进时，如果由推力传感器得到的检测值达到规定量，则判断为按压了盘，将此时的活塞位置设为刹车片与盘的接触位置。

另外，在专利文献2的“车辆用刹车装置”中，示出了如下结构：在刹车解除时，运算按压传感器的输出的变化率，检测成为设定阈值以下的位置并设为接触位置。

进一步地，关于专利文献3的“刹车装置”，示出了如下结构：在刹车解除时，将从活塞推力成为大于0的规定阈值以下的时刻下的活塞位置起使活塞按规定量向刹车解除侧返回后的位置设定为盘转子与刹车片的接触位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－133922号公报

专利文献2：日本专利特开2000－018294号公报

专利文献3：日本专利特开2004－124950号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1中，通过减小推力传感器的检测阈值，从而能够提高接触位置的检测精度。但是，一般来说，对于推力传感器，存在在推力0附近推力值的检测精度急剧劣化的特性，所以，作为检测阈值，规定值以上的大小是必需的，检测阈值存在事实上的下限。其结果，刹车片接触位置的检测精度也存在界限，所以，在专利文献1的方法中，能够想到残留非制动时的刹车片的打滑的情况。

另一方面，在专利文献2中，根据按压传感器的输出值的变化率来检测接触位置，与直接使用推力传感器的输出值的专利文献1相比，容易捕捉增力开始时的变化，能够高精度地检测接触位置。但是，如专利文献2所述，在使用推力传感器的微分值的情况下，容易发生由传感器噪声导致的误检测，存在可靠性低这样的技术问题。

另外，在专利文献3中，在刹车解除时，通过利用2个计测点来运算相对于活塞位置变化量的活塞推力的变化量，从而推测接触位置，避免上述专利文献1的问题、专利文献2的问题。

然而，在专利文献3中，未考虑对各传感器的输出信号进行滤波处理、通信处理或者运算处理时的延迟时间，所以，当在各传感器的输出信号中存在延迟时间差的情况下，在微型机内，将在不同的时刻下检测到的输出信号作为一组信息而进行运算处理，所以，在推测出的接触位置与本来的接触位置之间必然产生位置误差。其结果，如果信赖所推测出的接触位置而执行余隙控制，则有可能余隙量变得过少，在非制动时发生刹车片的打滑，或者余隙量变得过大，制动时的响应性劣化。

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，提供一种刹车系统,该刹车系统通过校正因各传感器的输出信号的延迟时间差而引起的接触位置的推测误差，高精度地推测刹车片与刹车盘的实际的接触位置，从而能够适当地控制余隙量，能够兼顾由于非制动时的刹车片的打滑防止而导致的耗油量降低与制动时的响应时间的缩短化。

解决技术问题的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明的刹车系统具有：刹车盘，其与车轮一起旋转；刹车片，其将制动力提供给该刹车盘；活塞，其驱动该刹车片；驱动机构，其将驱动力提供给该活塞；位置传感器，其检测所述活塞的位置；推力传感器，其检测所述刹车片推压所述刹车盘的推力；以及刹车控制部，其控制所述驱动机构而调节所述制动力，所述刹车控制部具备：接触位置运算部，其基于所述位置传感器与所述推力传感器的输出信号来运算所述刹车片与所述刹车盘接触的接触位置；位置误差运算部，其基于所述位置传感器与所述推力传感器的输出信号的延迟时间差来运算所述接触位置的位置误差；以及接触位置校正部，其利用所述位置误差来校正所述接触位置运算部所求出的所述接触位置。

发明效果

根据本发明，刹车片的接触位置的推测精度提高，因此，能够将刹车片与刹车盘之间的余隙保持为期望的值，能够实现非制动时的打滑减少、制动时的响应时间的缩短化。

附图说明

图1是实施例1的刹车系统的概略图。

图2是实施例1的接触位置推测部的功能块图。

图3是示出实施例1的接触位置推测方法的流程图。

图4是表示实施例1的接触位置运算值的校正动作的概念图。

图5是实施例2的接触位置推测部的功能块图。

图6是实施例3的接触位置推测部的功能块图。

具体实施方式

下面，使用附图来详细说明本发明的实施例，但本发明不限定于以下的实施例，在本发明的技术概念中，各种变形例、应用例也包括在该范围中。

实施例1

使用图1～图4来说明本发明的实施例1的刹车系统。

图1是本实施例的刹车系统的概略图，示出与车辆具备的多个车轮中的一个车轮份的电动刹车对应的构成。

如图1所示，本实施例的刹车系统1大致具备驱动机构2、刹车控制装置10、制动机构11和旋转/直动转换机构12。这些当中的驱动机构2由电动马达2a和减速机2b构成，刹车控制装置10内置有马达控制部3和接触位置推测部4，制动机构11能够连接分离地配置有刹车片11a和刹车盘11b，旋转/直动转换机构12是由活塞12a和导向螺杆12b构成的棒状部件。

在该刹车系统1中，由减速机2b对电动马达2a产生的旋转驱动力进行减速，将减速后的旋转驱动力经由导向螺杆12b转换成直动驱动力，通过活塞12a的直线驱动将刹车片11a压紧到刹车盘11b，从而对旋转中的刹车盘11b提供制动力。此外，下面，将活塞12a接近刹车盘11b的方向设为正方向，将其反方向设为负方向。

在进行以上的制动动作时，刹车控制装置10内的马达控制部3控制电动马达2a的旋转，调整刹车片11a的推压力。另外，刹车控制装置10基于设置于旋转/直动转换机构12的推力传感器31所检测到的推力来推测刹车片11a的制动力。进一步地，刹车控制装置10基于设置于电动马达2a的位置传感器32所检测到的旋转位置来推测刹车片11a的位置。此外，也可以将位置传感器32安装于活塞12a，能够直接检测活塞12a的位置。

在这里，在刹车控制装置10连接有将控制信号线21、通信线22、23、主电力线26。另外，内部的马达控制部3和接触位置推测部4由通信线24、25相互连接。这些当中的控制信号线21将来自ecu等上级控制装置的控制指令输入到刹车控制装置10，通信线22、23与上级控制装置进行控制指令以外的信息的通信。此外，在这里，使上级控制装置与刹车控制装置10分开，但也可以做成使两者一体化而成的控制装置。

接下来，使用图2来说明接触位置推测部4的详细情况。如这里所示，接触位置推测部4具备接触位置运算部40、延迟时间差保持部41、位置误差运算部42、施加/释放判定部43和接触位置校正部44，经由通信线24输入来自马达控制部3的信号，经由通信线25将信号输出到马达控制部3。此外，实际的接触位置推测部4具备cpu、微型机等运算装置、半导体存储器等主存储装置、硬盘等辅助存储装置和通信装置等硬件，一边参照记录于辅助存储装置的数据库等，一边由运算装置执行在主存储装置中存储的程序，从而实现图2所示的各功能，但下面，适当省略这样的公知动作来进行说明。

＜接触位置运算部40＞

接触位置运算部40通过运算来求出使活塞12a向刹车盘11b侧移动，且刹车片11a与刹车盘11b接触而两者间的间隙变成零的瞬间的活塞12a的位置、即活塞12a的原点位置。

活塞12a的原点位置的运算方法存在各种方法，但在这里，作为一个例子，说明采用与专利文献3相同的运算方法的情况。在该情况下，通过接触位置运算部40，基于以规定的采样周期时时刻刻地输入的推力传感器31与位置传感器32的检测信号，将刹车片11a的推力与活塞12a的位置的关系标绘在二维空间上，基于所得到的曲线上的任意的2点(例如，相当于考虑推力传感器31的性能而预先确定的阈值thigh、tlow的2点)的变化率来运算活塞12a的原点位置(参照后述的图4)。在这里，将运算出的原点位置(下面称为“接触位置运算值x1”)发送给后述的接触位置校正部44。

此外，在这里的运算中，由于未考虑各传感器的输出信号的延迟时间差δt，所以，作为运算结果的原点位置从实际的原点位置偏离。因此，即使直接使用通过运算求出的原点位置，也无法实现本发明意图达到的适当的余隙控制。

＜延迟时间差保持部41＞

延迟时间差保持部41输出通过对推力传感器31与位置传感器32的输出信号进行滤波处理、通信处理、运算处理而产生的两输出信号的延迟时间差δt。其是根据各传感器的规格而确定的常数，既可以先个个地存储好推力传感器31与位置传感器32的延迟时间，输出通过运算求出的延迟时间差δt，也可以直接输出预先存储的延迟时间差δt。然后，将通过这样输出的延迟时间差δt发送给位置误差运算部42。

此外，延迟时间差保持部41只要能够输出推力传感器31与位置传感器32的相对延迟时间差δt即可，不一定需要将两传感器的延迟时间信息预先保持为常数，也可以对在使活塞12a执行任意的动作时观测到的推力传感器的延迟时间差δt进行学习并将其输出。

＜位置误差运算部42＞

位置误差运算部42利用延迟时间差保持部41输出的延迟时间差δt以及对位置传感器32的输出信号而实施时间微分等而得到的活塞12a的速度，运算由于延迟时间差δt引起的活塞12a的位置误差δxerr。在这里，将计算出的位置误差δxerr发送到后述的接触位置校正部44。

在这里，例如通过将两传感器的延迟时间差δt与推力传感器31的检测信号超过规定的阈值的时间点(认为刹车片11a与刹车盘11b发生了接触的时间点)的活塞速度相乘，从而计算由于两传感器的延迟时间差δt引起的位置误差δxerr。此外，在这里，假定计算出的活塞速度与接触时的活塞速度大致相等，上述阈值期望是满足推力传感器31的精度的尽可能小的值。

＜施加/释放判定部43＞

通过施加/释放判定部43，判定推测接触位置时的动作是施加(增力)动作还是释放(减力)动作。例如，在推力指令值与上次指令值相比而增加的情况下判定为施加，相反在减少的情况下判定为释放。将施加/释放判定部43的判定结果作为动作信息发送到接触位置校正部44。

＜接触位置校正部44＞

通过接触位置校正部44，通过利用来自接触位置运算部40的接触位置运算值x1、来自位置误差运算部42的位置误差δxerr以及来自施加/释放判定部43的动作信息，从而校正由各传感器的延迟时间差δt导致的推测误差，输出接触位置校正值x2。例如，在施加时，从接触位置运算值x1减去位置误差δxerr，在释放时，对接触位置运算值x1加上位置误差δxerr，从而在任一方的动作中，都能够输出考虑了由于各传感器信号的延迟时间差δt引起的位置误差δxerr的更准确的接触位置校正值x2。将由接触位置校正部44校正后的接触位置校正值x2经由通信线25发送到马达控制部3，然后，通过马达控制部3，将接触位置校正值x2设为是刹车片11a与刹车盘11b接触的原点位置，执行期望的余隙控制。

图2所示的接触位置推测部4的功能块实际上通过在微型计算机的存储器中存储的软件来执行。接下来，基于图3来说明该运算流程。

《步骤s10》

在步骤s10中，判断车辆当前是否处于制动状态。该判断能够根据是否由司机按规定量以上踩下刹车踏板而推力指令值为0以上来进行判断。在处于非制动状态的情况下，无法执行接触位置推测的处理，所以，跳到结束，等待接下来的起动时机。另一方面，在处于制动状态的情况下，转移到接下来的步骤s11。

《步骤s11》

在步骤s11中，根据设置于旋转/直动转换机构12的推力传感器31的输出来检测刹车片11a的推力。另外，根据设置于电动马达2a的位置传感器32的输出来检测马达旋转位置，并且，根据其的时间微分来检测马达旋转速度。

《步骤s12》

在步骤s12中，如(式1)所述，与旋转直动的比率相应地，将所得到的马达旋转位置转换成直动方向。在这里，马达速度也同样地转换成活塞直动方向的速度。

xp＝θ×(l/ε)[mm]…(式1)

此外，xp是活塞位置[mm]，θ是马达旋转位置[rev]，l是导向螺杆12b的螺距[mm/rev]，ε是减速机2b的减速比。

在这里，这些信息存储于在微型计算机中具备的ram的临时存储区域中，并在通过以下的控制步骤来执行的运算中利用。此外，除此以外，还能够与刹车系统1相匹配地检测其他信息。

《步骤s13》

步骤s13主要对应于由接触位置运算部40实施的处理，运算刹车片11a与刹车盘11b接触时的活塞12a的原点位置(接触位置运算值x1)。如上所述，原点位置的运算方法存在各种方法，例如基于专利文献3的要领，根据增力时或者减力时的任意的2点的推力值以及活塞位置的变化量(倾斜度)，将推力值变成零的活塞位置确定为接触位置运算值x1(参照后述的图4)。当接触位置运算值x1的运算完成后，转移到步骤s14。

《步骤s14》

步骤s14主要对应于由位置误差运算部42实施的处理，利用代表活塞速度vp以及从延迟时间差保持部41取得的推力传感器31与位置传感器32的相互的延迟时间差δt，根据(式2)计算位置误差δxerr。

δxerr＝vp×δt…(式2)

在这里，代表活塞速度vp本来应该设为刹车片11a的接触时刻的速度，但在基于图3的接触位置推测完成前，无法知道真正的接触位置处的活塞速度，所以，如(式3)所示，将在步骤s13中用于接触位置运算值x1的运算的2点的活塞速度(vp1、vp2)的平均值假定为与真正的接触位置处的活塞速度大概相等，设为代表活塞速度vp。

vp＝(vp1+vp2)/2…(式3)

其中，代表活塞速度vp也可以根据在步骤s13中处置的2点的推力值和活塞速度的变化率来推测推力值变成零时的速度，并将其设为代表活塞速度vp。当利用某一个代表活塞速度vp，根据(式2)计算位置误差δxerr后，转移到步骤s15。

《步骤s15》

步骤s15主要对应于由施加/释放判定部43实施的处理，判定基于在施加期间、释放期间中的哪个期间取得的数据来运算出步骤s13的接触位置运算值x1。例如，既可以是在步骤s13中处置的2点的推力变化率δf若为正，则判断为施加，若为负，则判断为释放，也可以根据活塞位置、推力指令的增减来进行判断。当施加/释放判定完成后，转移到步骤s16或者步骤s17。

《步骤s16、s17》

在步骤s15的判定结果是“施加”时，转移到步骤s16，从接触位置运算值x1减去位置误差δxerr，求出接触位置校正值x2。另一方面，在步骤s15的判定结果是“释放”时，转移到步骤s17，对接触位置运算值x1加上位置误差δxerr，求出接触位置校正值x2。

但是，这是推力传感器31相对于位置传感器32而滞后大的情况，在位置传感器32相对于推力传感器31而滞后大的情况下，符号反转。即，在判定为施加时，通过对接触位置运算值x1加上位置误差δxerr，从而求出接触位置校正值x2，在判定为释放时，从接触位置运算值x1减去位置误差δxerr，从而求出接触位置校正值x2。

通过执行以上那样的运算，从而在推力传感器31与位置传感器32存在延迟时间差δt的情况下，校正由此产生的接触位置推测的位置误差δxerr，能够得到高精度的接触位置校正值x2。然后，通过将在这里得到的接触位置校正值x2设为活塞12a的原点位置，从而能够实现适当的余隙控制。

接下来，基于图4来更具体地说明图3所示的运算过程。横轴是活塞12a的位置，纵轴是刹车片11a的推力，2轴的交点表示刹车片11a与刹车盘11b接触的瞬间的活塞12a的位置即真正的活塞位置(原点位置)。

在图4中，实线的曲线表示刹车片11a的推力与活塞位置的真正的关系。由此可以明确，下述关系成立，即：当活塞12a向正方向(在图1中是左方向)前进时则刹车片11a的推力增加，而即使向负方向(在图1中是右方向)移动，推力也保持为零。

另外，单点划线的曲线表示推力传感器31相对于位置传感器32具有滞后的系统的施加时的推力特性。在施加(增力)动作时，推力传感器31检测的推力的增加相对于位置传感器32检测的位置的增加而滞后，所以，接触位置运算部40识别单点划线那样的特性。进一步地，双点划线的曲线表示推力传感器31相对于位置传感器32具有滞后的系统的释放时的推力特性。在释放(减力)动作时，推力传感器31检测的推力的减少相对于位置传感器32检测的位置的减少而滞后，所以，接触位置运算部40识别双点划线那样的特性。

在这里，以对应于施加时的单点划线的曲线为例，具体说明由接触位置运算部40实施的接触位置运算值x1的运算方法的一个例子(相当于专利文献3)。首先，分别关于考虑推力传感器31的性能而确定的两个阈值thigh、tlow，求出与单点划线的曲线的交点(图4的黑圆)。其后，求出连接这2点的直线(粗实线)，求出它与横轴的交点(虚线内白圆)。如果适当地设定上述两个阈值，则根据在该交点(虚线内白圆)的附近刹车片11a的推力的有无发生切换，在接触位置运算部40中，将在这里求出的交点(虚线内白圆)作为校正前的接触位置运算值x1而输出。

接下来，利用由位置误差运算部42求出的位置误差δxerr来校正接触位置运算值x1。即，对于单点划线所示的施加时的特性，从接触位置运算值x1减去位置误差δxerr，对于双点划线所示的释放时的特性，对接触位置运算值x1加上位置误差δxerr，从而实施考虑了各传感器的延迟时间差δt的校正，能够得到与接触位置运算值x1相比更接近真正的接触位置的校正后的接触位置校正值x2(实线内白圆)。

此外，位置误差δxerr取决于接触到刹车片11a时的活塞速度而变化，活塞速度越快，则位置误差δxerr越是增大。在本实施例中，在位置误差δxerr的运算中使用(式3)的代表活塞速度vp，在接触速度大的情况下，位置误差δxerr增大，在接触速度小的情况下，位置误差δxerr减少。即，由(式2)求出的位置误差δxerr由于考虑了代表活塞速度vp，所以，无论接触时的活塞速度的大小如何，都能够求出与真正的接触位置接近的接触位置校正值x2(实线内白圆)。

在本实施例中，通过以上的运算，能够将接触位置运算值x1校正成与真正的原点位置更加靠近的接触位置校正值x2，所以，通过以该接触位置校正值x2为基准而进行活塞12a的位置控制，从而能够实现精度比以往更高的余隙控制。因此，根据本实施例，在非制动时，能够降低刹车片11a的打滑，并且能够提高制动时的响应性。

实施例2

接下来，使用图5的功能块图来说明本发明的实施例2的刹车系统。此外，关于与实施例1的共同点，省略重复说明。

实施例2具备通过与实施例1不同的方法来求出接触位置校正值x2的接触位置推测部4，如图5所示，除了与实施例1相同的接触位置运算部40、延迟时间差保持部41、施加/释放判定部43、接触位置校正部44之外，还具有活塞位置时间序列信息保持部45。

在本实施例中追加的活塞位置时间序列信息保持部45在微型机的ram区域中记录施加时或者释放时的活塞位置的时间序列变化，从ram读出从由接触位置运算部40运算出接触位置运算值x1的时刻起回溯各传感器的延迟时间差δt的时刻的活塞位置信息，并利用它来校正接触位置运算值x1，从而得到与真正的原点位置接近的接触位置校正值x2。

根据本实施例的结构，无需运算活塞速度，能够基于实际记录的时间序列数据而得到与真正的原点位置接近的接触位置校正值x2。然后，通过利用该接触位置校正值x2，从而与实施例1同样地，在非制动时，能够降低刹车片11a的打滑，并且能够提高制动时的响应性。

实施例3

接下来，使用图6的功能块图来说明本发明的实施例3的刹车系统。此外，关于与上述实施例的共同点，省略重复说明。

实施例3具备通过与实施例1不同的方法来求出接触位置校正值x2的接触位置推测部4，如图6所示，除了与实施例1相同的接触位置运算部40、延迟时间差保持部41之外，还具备同步修正部46。

通过本实施例的同步修正部46，基于从延迟时间差保持部41输入的延迟时间差δt，使经由通信线24输入的推力传感器31与位置传感器32的信号同步。例如，在推力传感器31的检测结果相对于位置传感器32的检测结果而滞后1[ms]的情况下，通过使1[ms]后的位置传感器32的信息对应于当前的推力传感器31的值而作为一组数据来处理，从而能够消除在各传感器的输出值之间存在的时间偏差的影响。将各传感器的输出值作为通过这样校正了时间偏差的一组数据输入到接触位置运算部40，从而与上述实施例同样地，能够得到与活塞12a的真正的原点位置接近的接触位置校正值x2。然后，通过利用该接触位置校正值x2，从而与上述实施例同样地，在非制动时，能够降低刹车片11a的打滑，并且能够提高制动时的响应性。

符号说明

1…刹车系统；2…驱动机构；2a…电动马达；2b…减速机；3…马达控制部；4…接触位置推测部；10…刹车控制装置；11…制动机构；11a…刹车片；11b…刹车盘；12…旋转/直动转换机构；12a…活塞；12b…导向螺杆；21…控制信号线；22～25…通信线；26…主电力线；31…推力传感器；32…位置传感器；40…接触位置运算部；41…延迟时间差保持部；42…位置误差运算部；43…施加/释放判定部；44…接触位置校正部；45…活塞位置时间序列信息保持部；46…同步修正部；x1…接触位置运算值；x2…接触位置校正值。

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