(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2019523375
(43)【公表日】20190822
(54)【発明の名称】ブレーキパッド摩耗センサ
(51)【国際特許分類】
   F16D 66/02 20060101AFI20190726BHJP
   F16D 55/226 20060101ALI20190726BHJP
   F16D 65/02 20060101ALI20190726BHJP
   F16D 65/18 20060101ALI20190726BHJP
   B60T 17/22 20060101ALI20190726BHJP
   G01B 21/00 20060101ALI20190726BHJP
   F16D 121/04 20120101ALN20190726BHJP
   F16D 125/06 20120101ALN20190726BHJP
【FI】
   !F16D66/02 F
   !F16D55/226 104A
   !F16D65/02 A
   !F16D65/18
   !B60T17/22 Z
   !G01B21/00 W
   !F16D121:04
   !F16D125:06 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】14
(21)【出願番号】2019504987
(86)(22)【出願日】20170725
(85)【翻訳文提出日】20190328
(86)【国際出願番号】US2017043720
(87)【国際公開番号】WO2018022615
(87)【国際公開日】20180201
(31)【優先権主張番号】62/368,208
(32)【優先日】20160729
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】503193904
【氏名又は名称】ティーアールダブリュー・オートモーティブ・ユーエス・エルエルシー
【住所又は居所】アメリカ合衆国ミシガン州48150,リヴォニア,テック・センター・ドライブ 12001
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】特許業務法人R&C
(72)【発明者】
【氏名】ヨズヴィック,デイヴィッド・レオナルド
【住所又は居所】アメリカ合衆国 ミシガン州 48382 コマース・ティーダヴリューピー ラヴァインウッド 3130
【テーマコード(参考)】
2F069
3D049
3J058
【Fターム(参考)】
2F069AA24
2F069DD27
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3J058FA06
(57)【要約】
ブレーキパッド摩耗測定システムは、フローティングキャリパディスクブレーキシステムに使用され、ピストンおよびフローティングキャリパは、ブレーキング軸心に沿って互いに向かって移動し、両ブレーキパッドが当接し、ブレーキロータに対して制動力を付与する。ブレーキパッド摩耗システムは、ブレーキング軸心に沿って移動可能なセンサと、ブレーキング軸心に沿ってピストンとともに移動するように取り付けられたアクチュエータとを有する。センサおよびアクチュエータは、ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動する。ディスクブレーキシステムの適用に応答してセンサとアクチュエータとが互いに向けて移動する距離は、内側ブレーキパッドおよび外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量増大する。センサは、アクチュエータの存在に応答してブレーキパッド摩耗を示す信号を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内側ブレーキパッドを支持するピストンおよび外側ブレーキパッドを支持するフローティングキャリパを備えるフローティングキャリパディスクブレーキシステムに使用されるブレーキパッド摩耗測定システムであって、ここで、前記ピストンおよび前記フローティングキャリパは、前記ブレーキシステムの適用に応答してブレーキング軸心に沿って互いに向かって移動し、これにより、前記両ブレーキパッドが当接し、ブレーキロータに対して制動力を付与するように構成され、
前記フローティングキャリパに取り付けられて前記ブレーキング軸心に沿って移動可能なセンサ、および、
前記ブレーキング軸心に沿って前記ピストンとともに移動するように取り付けられたアクチュエータ、を備え、
ここで、前記センサおよび前記アクチュエータは、前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動し、前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して前記センサおよびアクチュエータが互いに向けて移動する距離は、前記内側ブレーキパッドおよび前記外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量を増大させ、前記センサは、前記アクチュエータの存在に応答してブレーキパッド摩耗を示す信号を提供するブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項2】
前記センサからの出力を受け取り、当該出力を解釈してブレーキパッド摩耗を判定するコントローラを有する請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項3】
前記コントローラは、前記センサから受け取った前記出力に応答してブレーキパッド摩耗の量を判定する請求項2に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記センサから受け取った前記出力に応答して前記ブレーキパッドが整備を必要としていると判定する請求項2に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項5】
前記センサは誘導式センサを含み、前記アクチュエータは金属部材である請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項6】
前記誘導式センサは磁界を発生し、ここで、前記センサとアクチュエータとが前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動することに応答して、前記アクチュエータにおいて渦電流が誘導される請求項5に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項7】
前記誘導式センサの出力は、当該センサと前記両ブレーキパッドとの間の距離に比例する請求項5に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項8】
前記誘導式センサの出力は、前記両ブレーキパッドの摩耗の量を示す請求項7に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項9】
前記誘導式センサの出力は、前記両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示す請求項5に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項10】
前記センサは容量式センサを含み、前記アクチュエータは金属製また非金属製部材である請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項11】
前記容量式センサは、前記アクチュエータの存在に応答して前記両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示す出力を生成する請求項10に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項12】
前記容量式センサの出力は前記センサと前記アクチュエータとの間の距離に比例する請求項10に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項13】
前記センサは機械式スイッチを含み、そして、前記アクチュエータは、前記ブレーキシステムの適用に応答して前記スイッチを起動し、それによって前記センサに、前記両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示す出力を生成させる請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項14】
前記センサは、その抵抗が前記ブレーキシステムの適用に応答した前記アクチュエータの移動に応答して変化する抵抗素子を含む請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項15】
前記抵抗素子は、ブリッジ回路に配置された歪みゲージを含み、前記アクチュエータは、前記ブレーキシステムの適用に応答して、前記センサに当接して前記ゲージ上に歪みを生じさせ、それによって前記センサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる請求項14に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項16】
前記センサは、ビームを送信する発光素子と前記ビームを受信する受光素子とを含む光センサを含み、前記アクチュエータは、前記ブレーキシステムの適用に応答して前記ビームを少なくとも部分的に遮断し、それによって、前記センサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項17】
前記センサは磁界の存在を感知する磁気センサであり、前記アクチュエータは永久磁石を含み、前記アクチュエータは、前記ブレーキシステムの適用に応答して前記磁気センサに作用する磁界を発生し、それによって、前記センサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる請求項1に記載のブレーキパッド摩耗測定システム。
【請求項18】
内側ブレーキパッドを支持するピストンおよび外側ブレーキパッドを支持するフローティングキャリパを有するフローティングキャリパディスクブレーキシステムであって、前記ピストンおよび前記フローティングキャリパは、前記ブレーキシステムの適用に応答してブレーキング軸心に沿って互いに向かって移動し、これにより、前記両ブレーキパッドが当接し、ブレーキロータに対して制動力を付与するフローティングキャリパディスクブレーキシステム、
前記フローティングキャリパに取り付けられ前記ブレーキング軸心に沿って前記キャリパとともに移動可能なセンサ、および
前記ブレーキング軸心に沿って前記ピストンとともに移動するように取り付けられたアクチュエータ、を備え、
前記センサおよび前記アクチュエータは、前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動し、前記ディスクブレーキシステムの適用に応答して前記センサとアクチュエータとが互いに向けて移動する距離は、前記内側ブレーキパッドおよび前記外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量増大し、そして、前記センサは、前記アクチュエータの存在に応答してブレーキパッド摩耗を示す信号を提供するブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、2016年7月29日出願の米国仮出願第62/368208号の権利を主張するものである。この出願の開示内容のその全体をここに参考文献として合体させる。
【0002】
本発明は、一般に、ブレーキパッド摩耗感知システムおよび装置に関する。より具体的には、本発明は、ディスクブレーキシステムの内側ブレーキパッドと外側ブレーキパッドとの両方の摩耗を測定するブレーキパッド摩耗センサに関する。
【背景技術】
【0003】
自動車のブレーキパッドの交換が必要となったときを感知し運転手に知らせることが望ましい。公知の電子ブレーキパッド摩耗センサは、内側ブレーキパッドにクリップ止めされた抵抗回路センサを有する。パッドがロータによって摩耗されるにつれて、センサも摩耗し、その抵抗が変化する。車両のセンシングモジュールに有線接続されたセンサにはビッグテールハーネス(pigtail harness)が接続されている。
【0004】
公知のアプローチには複数の問題がある。必要とされる複数のワイヤハーネスと追加のセンシングモジュールとによってこれは非常にコストの高い解決構成となる。ハーネスを車両のサスペンションと車輪/操舵ナックル領域に取り回すことは非常に困難であって、ロードデブリアビューズ(road debris abuse)を受けやすい。さらに、パッドが交換されるたびに、摩耗センサを交換しなければならず、これはコストが高くつく可能性がある。
【0005】
ブレーキパッド摩耗を検出するために電子センサを使用する場合、ブレーキパッドおよびブレーキキャリパ―の領域が300℃を超える温度に達する可能性があり、多くの電子センサが耐えることのできないことを考慮に入れることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コストと実施の観点からは、ワイヤハーネスは全く使用せず、パッド摩耗情報をドライバディスプレイに送るコストを下げるためには車両側の既存の製品を利用することを試みることが望まれる。また、不要な場合には、ブレーキバッド交換時にそれらブレーキパッドとともにブレーキパッド摩耗センサを交換することがないことも望ましい。さらに、ブレーキパッド摩耗センサが診断(たとえば、心拍)能力を備えることも望まれ、センサは制動中の極度の温度に耐えうることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様によれば、ブレーキパッド摩耗測定システムは、内側ブレーキパッドを支持するピストンおよび外側ブレーキパッドを支持するフローティングキャリパを備えるフローティングキャリパディスクブレーキシステムに使用され、ここで、ピストンおよびフローティングキャリパは、ブレーキシステムの適用に応答してブレーキング軸心に沿って互いに向かって移動し、これにより、両ブレーキパッドが当接し、ブレーキロータに対して制動力を付与する。ブレーキパッド摩耗システムは、フローティングキャリパに取り付けられてブレーキング軸心に沿って移動可能なセンサ、および、ブレーキング軸心に沿ってピストンとともに移動するように取り付けられたアクチュエータ、を有する。センサおよびアクチュエータは、ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動する。ディスクブレーキシステムの適用に応答してセンサとアクチュエータとが互いに向けて移動する距離は、内側および外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量、増大する。センサは、アクチュエータの存在に応答してブレーキパッド摩耗を示す信号を提供する。
【0008】
別の態様によれば、ブレーキパッド摩耗システムは、さらに、センサからの出力を受け取り、当該出力を解釈してブレーキパッド摩耗を判定するコントローラを備えうる。当該コントローラは、センサから受け取った出力に応答してブレーキパッド摩耗の量を判定できる。コントローラは、さらに、センサから受け取った出力に応答してブレーキパッドが整備を必要としていると判定しうる。
【0009】
別の態様によれば、センサは誘導式センサを備えてよく、アクチュエータは金属部材でありうる。別の態様によれば、誘導式センサは、磁界を発生してよく、ここで、センサおよびアクチュエータがディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動することに応答して、アクチュエータにおいて渦電流が誘導される。誘導式センサの出力は、当該センサと両ブレーキパッドとの間の距離に比例するものでありうる。誘導式センサの出力は、両ブレーキパッドの摩耗の量を示すものでありうる。誘導式センサの出力は、両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示しうる。
【0010】
別の態様によれば、センサは、容量式センサを含んでよく、アクチュエータは、金属製また非金属製部材でありうる。容量式センサは、アクチュエータの存在に応答して両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示す出力を生成しうる。容量式センサの出力はセンサとアクチュエータとの間の距離に比例するものでありうる。
【0011】
別の態様によれば、センサは、機械式スイッチであってよく、アクチュエータは、ブレーキシステムの適用に応答してスイッチを起動してよく、それによってセンサに、両ブレーキパッドが整備を必要としていることを示す出力を生成させる。
【0012】
別の態様によれば、センサは、その抵抗がブレーキシステムの適用に応答したアクチュエータの移動に応答して変化する抵抗素子でありうる。当該抵抗素子は、ブリッジ回路に配置された歪みゲージを備えてよく、ここで、アクチュエータは、ブレーキシステムの適用に応答して、センサに当接して、ゲージ上に歪を置き、それによってセンサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる。
【0013】
別の態様によれば、センサは、ビームを送信する発光素子と、ビームを受信する受光素子と、を含む光センサでありうる。アクチュエータは、ブレーキシステムの適用に応答して光ビームを少なくとも部分的にブロックしてよく、それによって、センサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる。
【0014】
別の態様によれば、センサは、磁界の存在を感知する磁気センサであってよく、そして、アクチュエータは永久磁石でありうる。アクチュエータは、ブレーキシステムの適用に応答して磁気センサに作用する磁界を発生してよく、これによって、センサにブレーキパッド摩耗を示す出力を生成させる。
【0015】
別の態様によれば、ブレーキシステムは、内側ブレーキパッドを支持するピストンおよび外側ブレーキパッドを支持するフローティングキャリパを有するフローティングキャリパディスクブレーキシステムを備えうる。ピストンとフローティングキャリパとは、ブレーキシステムの適用に応答してブレーキング軸心に沿って互いに向かって移動し、これにより、両ブレーキパッドが当接し、ブレーキロータに対して制動力を付与する。センサをフローティングキャリパに取り付けることができ、これはブレーキング軸心に沿ってキャリパとともに移動可能である。アクチュエータを、ブレーキング軸心に沿ってピストンとともに移動するように取り付けることができる。センサとアクチュエータとは、ディスクブレーキシステムの適用に応答して互いに向けて移動する。ディスクブレーキシステムの適用に応答してセンサとアクチュエータとが互いに向けて移動する距離は、内側および外側ブレーキパッドの総摩耗に等しい量を増大させる。センサは、アクチュエータの存在に応答してブレーキパッド摩耗を示す信号を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本発明の上述したおよびその他の特徴と利点は、添付の図面を参照して以下の記載を読むことによって本発明が関連する技術の当業者にとって明らかになるであろう。
【0017】
【図1】車両サスペンションコンポーネントに取り付けられたディスクブレーキコンポーネントを示す車両構成例の略図
【図2】ディスクブレーキが非制動状態で図示された、ディスクブレーキ構成例上で実施されるブレーキ摩耗センサシステムを示す略図
【図3】ディスクブレーキが、ブレーキパッドが第1摩耗レベルにある第1ブレーキング状態で図示された、図2のブレーキ摩耗センサシステムの略図
【図4】ディスクブレーキが、ブレーキパッドが第2摩耗レベルにある第2ブレーキング状態で図示された、図2のブレーキ摩耗センサシステムの略図
【図5A】ブレーキ摩耗センサシステムの一つの構成を示す略図
【図5B】ブレーキ摩耗センサシステムの一つの構成を示す略図
【図6】ブレーキ摩耗センサシステムの別の構成を示す略図
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1に例示するように、車両サスペンションシステム10は、揺動するように車両16に接続された、上方制御アーム12および下方制御アーム14を有する。両制御アーム12、14の自由端部には、操舵ナックル20が、ナックルと制御アームとの間の相対移動を許容するボールジョイントなどによって接続されている。操舵ナックル20は、ホイール軸心26周りで回転(矢印Aを参照)するようにホイールハブ24を支持するスピンドル22を有する。ホイールハブ24には、ラグやラグナットなどの公知の手段によってホイール(またはリム)30およびタイヤ32を取り付けることができる。ホイールハブ24は、当該ハブ、リム30、およびタイヤ32の軸心26周りでの回転を容易にするベアリング34を有する。操舵ナックル20は、車両16を公知の方法で操舵するために、それ自身、操舵軸心36(矢印Bを参照)回りで回転可能である。
【0019】
ショックアブソーバやストラットなどのダンパ40は、下方制御アーム14に接続されたピストンロッド42と、車両フレーム取り付けブラケットなどの車両16の構造体によって支持されたシリンダ44とを有する。ダンパ40は、両制御アーム14、16および操舵ナックル20の車両16に対する相対移動を緩衝する。これにより、ダンパ40は、サスペンション10、ホイール30、およびタイヤ32の上下移動(矢印Cを参照)作り出す道路38とタイヤ32との間の衝撃(たとえば、バンプ、ポットホール、またはロードデブリなどによる衝撃)を緩衝し吸収することを助けることができる。
【0020】
車両16は、ハブとホイール30とタイヤ32とともに回転するように当該ハブ24に固定されたブレーキディスク52を有するディスクブレーキシステム50を備える。ディスクフレーキングシステム50は、さらに、ブラケット56によって操舵ナックル20に固定されたブレーキキャリパ54を有する。これにより、ディスク52とキャリパ54とは、操舵移動(矢印B)とサスペンション移動(矢印C)を通して、操舵ナックル20とともに移動する。ディスク52は、キャリパ54に対して回転する(矢印A)とともに、当該キャリパを通過する外径部分を有する。
【0021】
図1に図示したサスペンションシステム10の構成は一例にすぎず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。ここに開示されるブレーキパッド摩耗センサシステムは、ディスクブレーキを実施する任意の車両サスペンション構成と利用されるように構成できる。たとえば、図示したサスペンションシステム10は、独立フロントサスペンション、具体的には、上方および下方の制御アーム/A−アーム(ときに、ダブルウィッシュボーンとも呼ばれる)、であるが、その他の独立サスペンションも使用可能である。ブレーキパッド摩耗センシングシステムを実施可能な独立サスペンションの具体例には、非限定的に、スイングアクスルサスペンション、スライドピラーサスペンション、マクファーソンストラットサスペンション、チャップマンストラットサスペンション、マルチリンクサスペンション、セミ−トレーリングアームサスペンション、スイングアームサスペンション、およびリーフ式サスペンション、がある。さらに、ブレーキパッド摩耗センシングシステムは、非限定的に、サッチェルリンクサスペンション、パンハードロッドサスペンション、ワッツリンケージサスペンション、WOBリンクサスペンション、マンフォードリンケージサスペンション、およびリーフ式サスペンション、を含む、従属サスペンションシステムとも実施可能である。さらに、ブレーキパッド摩耗センシングシステムは、フロントホイールディスクブレーキまたはリアホイールディスクブレーキ上で実施可能である。
【0022】
図2−図4を参照すると、ディスクブレーキシステム50が概略および詳細図示されている。当該ブレーキシステム50は、キャリパ54の車両16への接続によってキャリパ(「フロート」)のブレーキディスク52に対する軸方向移動が許容される単一ピストンフローティングキャリパシステムである。このフローティングキャリパ構成において、キャリパ54は、ブレーキング軸心60に対して平行に、ディスク52に対して軸方向に接近/離間移動することが許容される(矢印Dを参照)。
【0023】
ブレーキシステム50は、内側ブレーキパッド72を支持する内側ブレーキホルダ70と、外側ブレーキパッド76を支持する外側ブレーキホルダ74とを有する。内側ブレーキホルダ70はピストン80に支持されている。外側ブレーキホルダ74はフローティングキャリパ54に支持されている。ピストン80は、フローティングキャリパ54上に支持された、または、フローティングキャリパ54内に設けられた、シリンダ82に配設されている。ブレーキシステム50を起動するために運転手がブレーキペダル(図示せず)を操作することに応答してブレーキフルード84がシリンダ82内に送り込まれる。
【0024】
ブレーキシステム50は、バネなどの付勢部材(図示せず)による付勢力によって図2の非作動状態に維持される。ブレーキペダルが操作されると、ブレーキフルード84がシリンダ82を満たし、ピストン80に対して圧力を加え、それを、図2−図4上の左側へと動かそうとする。これによって、内側ブレーキホルダ70とパッド72とをブレーキング軸心60に沿って、ブレーキディスク52に向けて移動させる。ディスク52に当接している内側ブレーキパッド72によって、そのピストン80とシリンダ82との支持により、フローティングキャリパ54に作用する反力が作り出される。内側ブレーキパッド72のディスク52との当接により、ピストン80の当該ディスク52に向けての移動が阻止されているので、フローティングキャリパ54が、シリンダ82内のブレーキフルード圧によって、図2−図4上の右側に移動するように付勢される。このフローティングキャリパの右側への移動によって、外側ブレーキホルダ74とパッド76とがブレーキング軸心60に沿ってブレーキディスク52に向かって移動される。ここで、内側パッド76は、内側ブレーキパッドと外側ブレーキパッドとの間にクランプされているディスク52に最終的に当接する。
【0025】
両ブレーキパッド72、76は、摩耗するにつれて薄くなる。これは、新しく、厚く、摩耗していない図3のブレーキパッド72、76を、古く、薄く、摩耗している図4の両ブレーキパッドと比較することによって例示されている。図3と図4との比較に示されているように、ブレーキシステム50のフローティングキャリパ構成により、ピストン80とキャリパ54との両方が、それらが摩耗していないパッドを作動させるときよりも、図4の摩耗したパッドを作動させるときのほうが大きな距離を移動する。
【0026】
ブレーキパッド摩耗感知システム100は、当該システムのいかなる部分も破壊することなく、ブレーキパッド72、76の摩耗の量を測定する。これにより、摩耗感知システム100において日常整備やブレーキパッド交換中において交換を必要とする部分が無くなる。摩耗感知システム100は、これを、ブレーキパッド72、76自身の摩耗を測定するのではなく、ブレーキキャリパ54とピストン80との移動距離を測定することによって達成する。新しいブレーキパッド72、76が取り付けられたとき、ディスクブレーキシステム50のコンポーネント、特にキャリパ54およびピストン80は、それらの新しいパッド位置(図2を参照)に戻る。この状態において、ブレーキパッド摩耗感知システム100は、コンポーネントの相対位置を感知し、これに基づいて、ブレーキパッド72、76が交換を必要としていないとを判定する。新しいパッドが摩耗すると、キャリパ54およびピストン80は、制動力を付与する位置に到達するためにより多く移動する必要がある(図4を参照)が、感知システム100は、これらのキャリパおよびピストンの相対位置からパッド交換が必要だと判断する。
【0027】
ブレーキパッド摩耗センサシステム100は、センサ102とアクチュエータ104とを備える。センサ102は、ブレーキシステム50のフローティングキャリパ54上に取り付けられている。アクチュエータ104は、ブレーキシステム50のピストン80、当該ピストン自身、または、内側ブレーキパッドホルダ70、に取り付けられている。センサ102は、有線または無線で車両側コントローラ106に作動接続されている。一具体的構成において、コントローラ106は、車両のアンチロックブレーキシステム(ABS)コントローラ内、または、それと併用で構成可能である。タイヤ回転センサを使用するABSシステムは、もとよりケーブル/配線をその領域に取回すことを要件としており、このことをブレーキパッド摩耗感知システム100が利用できるので、上記の構成は便利である。コントローラ106をABSコントローラ内、またはそれとの併用に構成することは、それは主車両コントローラ108、車体制御モジュール(BCM)と通信することからも便利である。このようにすることで、システム100によって感知されたブレーキパッド摩耗表示をコントローラ106を介してBCM108に送信することができ、これが、たとえば、インストルメントパネル/ゲージクラスタなどを介して、運転手に関連のアラート/表示を提供できる。
【0028】
センサ102は、フローティングキャリパ54に取り付けられて、ブレーキシステム50の適用中に当該キャリパとともに移動する。ブレーキ適用中、フローティングキャリパ54およびセンサ102は、図2−図4上の右側に移動する。アクチュエータ104は、ピストン80に接続されて、ブレーキシステム50の適用中に、当該ピストンとともに移動する。ブレーキ適用中、ピストン80およびアクチュエータ104とは、図2−図4上の左側に移動する。
【0029】
両ブレーキパッド72、76が新しい、もしくは、摩耗していないとき、ブレーキ適用中にセンサ102およびアクチュエータI04が移動する距離は比較的短い。ブレーキパッド72、76が摩耗するにつれて、ブレーキ適用中にセンサ102およびアクチュエータI04が移動する距離は増加する。センサ102が移動する距離の増加は、外側ブレーキパッド76の摩耗を表す。アクチュエータ104が移動する距離の増加は、内側ブレーキパッド72の摩耗を表す。したがって、センサ102とアクチュエータ104との相対位置は、内側および外側パッド72、76の総摩耗の表示を提供する。
【0030】
アクチュエータ104は、センサ102を駆動して当該アクチュエータのセンサに対する位置を示す信号を提供する。この信号は可変であって、したがって、両ブレーキパッド72、76の摩耗の量(たとえば百分率)を示すことができ、あるいは、それはブレーキが摩耗しているか否か(良/不良、パッド良好/パッド摩耗)を二値的表示とすることも可能である。これを達成するために、センサ102は、種々の感知技術、たとえば、電気式スイッチング、抵抗式スイッチング、誘導式スイッチング、光スイッチング、磁気式スイッチング、および容量式スイッチング、などを使用することができる。
【0031】
〔誘導式センサ実施構成〕
泥や腐食に影響されず、物理的接触を必要としないことから、容量式近接センシングは、ブレーキパッド摩耗感知システム100用の理想的な構成である。容量式近接センシングは、二値表示、すなわち、ブレーキパッド72、76に対する「交換時期」表示を提供する「良/不良」構成で実施することができる。容量式近接センシングは、また、摩耗インジケータとして、すなわち、ブレーキパッド72、76に対する「交換時期」表示のみならず、たとえば「摩耗百分率」表示も提供可能な可変出力構成で実施することも可能である。
【0032】
図5Aおよび5Bは、センサ102が容量式センサであるブレーキパッド摩耗感知システム100の一構成例である。当該センサ102とアクチュエータ104との間の物理的接触は不要であり、これはともに、ブレーキシステム50の厳しい環境(泥、腐食、水分、温度、など)から封止またはその他の方法で保護することが可能である。
【0033】
図5Aおよび5Bのセンサ102は、周知の従来式容量式センサ技術を実施する。当該センサ102は、容量式コイル110と、このコイルを励起するとともにアクチュエータ104を検出するLCR回路112と、を備える。LCR回路112は、インダクタ−コンデンサ(LC)タンク回路と、このLCタンク回路を駆動する発振器と、を有する。LCタンク回路のインダクタはコイル110であり、これは、発振器がLCタンク回路を駆動するときに磁界114を作り出す。アクチュエータ104がセンサ102から離間しているとき(図5Aを参照)、アクチュエータは、センサ102によって作り出される磁界14に対してほとんどまたは全く影響を与えない。アクチュエータ104がコイルに近づくと(図5Bを参照)、アクチュエータの導電性金属内に渦電流が生じる。これらの渦電流の大きさは、アクチュエータ104の、距離、材料、およびサイズの関数として変化する。渦電流は、その振動周波数が渦電流によって増大されるLCタンク回路のインピーダンスを増大させる作用を有する逆磁界を形成する。
【0034】
LCR回路112は、アクチュエータ104を検出するためにこの変化を測定するように構成されている。センサ102がアクチュエータ104を検出する方法は、LCR回路112の構成に依存する。一つの構成において、LCR回路112は、アクチュエータの存在を検出する、すなわち、アクチュエータ104がセンサに対して所定の位置に到達するとトグルされる「存/否」スイッチ、として構成されうる。別の構成において、LCR回路112は、アクチュエータ104の実際の距離を判定するように構成されうる。
【0035】
図5Aおよび5Bの構成例のブレーキパッド摩耗センサシステム100は、摩耗パッド検出器(存在検出器)として、あるいは、パッド摩耗検出器(距離検出器)として構成されうる。摩耗パッド検出器構成において、システム100は、両ブレーキパッドが所定の量の摩耗に到達したときのみを検出して、これらパッドが摩耗しており整備を必要としているという表示を提供するように構成される。パッド摩耗検出器構成においては、システム100は、両パッドの摩耗の量(たとえば摩耗%)を検出して、その量、パッドの摩耗の量またはパッドに残っている使用寿命の量の表示を提供するように構成される。システム100は、バッドが摩耗するにつれて、「残り50%」、「残り25%」、「残り10%」、「整備が必要」などの周期的警告(periodic warnings)を提供するように構成される。その作動において、ピストン80とキャリパ54とがブレーキ適用に応答して移動すると、ピストンに対するアクチュエータ104の位置は図5Aに図示されている位置から図5Bに図示されている位置へと移動する。これらの図に示されているように、この移動によって、磁界114が変化し、LCR回路112が反応して、出力をコントローラ106に提供し、これがその適切な表示を運転手に提供する。
【0036】
〔容量式センサ実施構成〕
図6を参照すると、容量式感知構成において、感知システム100は、金属製または非金属製でありうるアクチュエータ104を検出する容量式センサ102を備える。この容量式センサ構成において、二つの(異なる電位の)導電プレートを含むコンデンサ120がセンサ102内に収納され、絶縁体として作用する空気を有する開放コンデンサのように作動するように配置されている。当該技術において知られているように、容量式センサ102において、誘導式センサと同様、コンデンサ120は、発振器を備える制御回路122に接続されている。アクチュエータ104が感知領域に入るとコンデンサ120のキャパシタンスが増加し、それによって発振器の振幅を変化させ、これが出力信号をトリガする。
【0037】
当該技術において知られているように、誘導式センサ実施構成(図5Aおよび5B)と容量式センサ実施構成(図6)との間の類似点は、アクチュエータ104の近接に応じた振動周波数の変化である。したがって、その作動時において、ピストン80とキャリパ54とがブレーキ適用に応答して移動すると、ピストンに対するアクチュエータ104の位置が図6において104'の破線で示されている位置へと移動する。一つの実施構成において、一構成において、ピストン80とキャリパ54とがこれらの位置に到達すると、センサ102は、振動を開始してブレーキパッド摩耗信号を出力するように構成できる。さらに別の構成においては、センサ102周波数が変化しブレーキパッドの残り%を出力する。
【0038】
〔電気スイッチ実施構成〕
電気スイッチ実施構成において、アクチュエータ104は、センサ102上の機械スイッチ機構を物理的に動かし、摩耗したブレーキパッドを示す回路を形成または切断しうる。あるいは、アクチュエータ104は、センサ102上のコンタクトに当接して、その閉止時において、摩耗ブレーキパッドを示す回路を完成させる導電性部材を含む。別の構成において、アクチュエータ104は、センサ102上のコンタクトに当接して、回路を完成し、ブレーキパッド摩耗が許容可能であるときには「パッド良好」の信号を提供する導電性部材を備えうる。ブレーキパッドが摩耗したとき、アクチュエータ104は、コンタクトから当接解除されて回路を切断し、「パッドを交換」の信号を提供する。
【0039】
〔抵抗式センサ実施構成〕
抵抗式センサ実施構成において、アクチュエータ104は、ブレーキパッドの厚みの変化に応答して抵抗素子の抵抗を変化させうる。センサ102を、この可変抵抗器がホイートストンブリッジ回路の一部となるように構成すると、パッドの摩耗の量を表す抵抗の変化によってブリッジを介して測定される電圧に変化が生じる。可変抵抗器の一つの一般的なブリッジ実施構成では、その抵抗が機械的な歪みに応答して変化する歪みゲージを使用する。一具体的実施構成において、センサ102は、公知のブリッジ回路構造に実施される歪みゲージを備えうる。アクチュエータ104は、センサ102と物理的接触をして、ブレーキパッドが所定の摩耗量に到達したときに歪みゲージに歪みを与えるように構成されうる。アクチュエータ104がゲージ上に閾値量の歪みを生じさせるのに十分な程度にパッドが摩耗すると、センサ102は、コントローラ106に対して、当該コントローラがそれを利用して運転手に対してブレーキパッド整備が必要であることを示すことができる出力を提供することができる。
【0040】
〔光センサ実施構成〕
光センサ構成において、センサ102は、発光素子(たとえば、エミッタダイオード)、受光素子(たとえば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ)、および受光素子信号を増幅するための電子素子を備えうる。センサ102は、発光素子からの光をリフレクタに送信し、これが光を受光素子によって受け取られるように戻し反射する。この構成において、センサ102は、光がアクチュエータ104によって遮断されたときを検出できる。これにより、センサシステム100は、パッドが所定の摩耗量に達したときにアクチュエータ104が光ビームを遮断するように構成することができる。
【0041】
〔磁気式センサ実施構成〕
磁気式センサ構成において、センサ102は、磁界の存在に対して感度を有するホール素子などの素子を含むことができる。この構成において、アクチュエータ104は、永久磁石を備えうる。センサシステム100は、パッドが所定の摩耗量に達したときにアクチュエータ104の磁界がホールセンサに作用して、それによってセンサ102に整備が必要であることを示させるように構成することができる。
【0042】
ブレーキパッド摩耗測定システム100が、ピストン80とキャリパ54との間の相対移動を測定して、ブレーキパッドの摩耗量を推定すると有利である。これは、センサの解像度を増大させる作用を有し、このことは特に、システム100が摩耗%を測定する場合に有用でありうる。ブレーキパッドが内側パッドと外側パッドとの間で均一に摩耗するという合理的な推定を行うことによって、一つのブレーキパッド上の任意の所与の摩耗量によって、センサ102とアクチュエータ104との間で測定される相対位置において2倍の変化が生じることになる。ブレーキパッド摩耗感知システムは、距離、すなわちブレーキパッド摩耗、における小さな変化を測定するので、この2倍のファクタによってシステム100の性能と信頼性を改善することができる。
【0043】
本発明の以上の説明から、当業者は、改良、変更および改変を認識するであろう。当該技術内におけるそのような改良、変更および改変は添付の請求項によってカバーされることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【国際調査報告】