JP2005114005A - Electric brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪と共に回転する被制動部材を制動する制動部材を電動モータで駆動する電動ブレーキ装置に関する。 The present invention relates to an electric brake device in which a braking member that brakes a braked member that rotates with a wheel is driven by an electric motor.
一般に従来のブレーキ装置は、ブレーキキャリパに設けたブレーキピストンをマスタシリンダや油圧ポンプで発生した油圧で駆動し、このブレーキピストンでブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生させるようになっている。 In general, in the conventional brake device, a brake piston provided in a brake caliper is driven by hydraulic pressure generated by a master cylinder or a hydraulic pump, and a brake pad is pressed against a brake disk by the brake piston to generate a braking force. .
ブレーキピストンを油圧で駆動する代わりに、電動モータが発生する回転力を遊星ローラねじで推力に変換してブレーキピストンを駆動するものが、下記特許文献1により公知である。このブレーキ装置によれば、電動モータの回転方向を変化させてブレーキピストンを前進、停止および後退させることで、制動力を増加、保持および減少させることができる。
ところで、上記特許文献1に記載されたものは、電動モータへの通電を開始してからブレーキピストンが作動するまでの応答時間が、電動モータのロータの慣性によって遅れる問題があった。即ち、電動モータに通電したとき、そのロータは慣性を有するために回転速度が瞬間的に増加せず、これが電動ブレーキ装置の応答性低下の原因となってしまう。 By the way, what was described in the said patent document 1 had the problem that the response time after starting electricity supply to an electric motor until a brake piston act | operates is delayed by the inertia of the rotor of an electric motor. That is, when the electric motor is energized, the rotor has inertia, so the rotational speed does not increase instantaneously, which causes a decrease in the response of the electric brake device.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動ブレーキ装置の制動開始時の応答性を高めることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to improve the responsiveness at the start of braking of an electric brake device.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、車輪と共に回転する被制動部材と、被制動部材を制動する制動部材と、正転および逆転が可能な電動モータと、電動モータおよび制動部材を接続し、電動モータの正転により制動部材を被制動部材に接近させるとともに、電動モータの逆転により制動部材を被制動部材から離反させる駆動力伝達機構と、駆動力伝達機構の駆動力伝達を許可および禁止する駆動力伝達制御手段と、ブレーキペダルの踏力に基づいて電動モータの作動を制御する制御手段とを備えた電動ブレーキ装置であって、前記制御手段は、ブレーキ操作判断に基づいて電動モータを駆動した後に駆動力伝達制御手段を作動させて駆動力伝達機構の駆動力伝達を許可することを特徴とする電動ブレーキ装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a braked member that rotates together with a wheel, a braking member that brakes the braked member, an electric motor capable of normal rotation and reverse rotation, A driving force transmission mechanism that connects the electric motor and the braking member, causes the braking member to approach the member to be braked by normal rotation of the electric motor, and separates the braking member from the member to be braked by reverse rotation of the electric motor; The driving force transmission control means for permitting and prohibiting the driving force transmission and the control means for controlling the operation of the electric motor based on the depression force of the brake pedal, wherein the control means is a brake operation An electric brake device characterized in that after the electric motor is driven based on the determination, the driving force transmission control means is operated to permit the driving force transmission of the driving force transmission mechanism. The draft.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記制御手段は、ブレーキペダルスイッチの出力に基づいて前記ブレーキ操作判断を行うことを特徴とする電動ブレーキ装置が提案される。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the control means performs the brake operation determination based on an output of a brake pedal switch. Proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記制御手段は、アクセルペダルの戻し操作に基づいて前記ブレーキ操作判断を行うことを特徴とする電動ブレーキ装置が提案される。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the control means performs the brake operation determination based on a return operation of an accelerator pedal. Proposed.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記制御手段は、自車前方の障害物を検知する障害物検知手段の出力に基づいて前記ブレーキ操作判断を行うことを特徴とする、請求項1に記載の電動ブレーキ装置が提案される。 According to a fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the control means makes the brake operation determination based on an output of the obstacle detection means for detecting an obstacle ahead of the host vehicle. An electric brake device according to claim 1 is proposed.
尚、実施例のブレーキディスク13は本発明の被制動部材に対応し、実施例のブレーキピストン15は本発明の制動部材に対応し、実施例のレーダー装置46は本発明の障害物検知手段に対応し、実施例のバンドブレーキ装置Bは本発明の駆動力伝達制御手段に対応し、実施例のプラネタリギヤ機構Pは本発明の駆動力伝達機構に対応し、実施例の電子制御ユニットUは本発明の制御手段に対応する。
The
請求項1の構成によれば、制御手段がブレーキ操作開始判断をすると、先ず電動モータを駆動し、その後に駆動力伝達制御手段を作動させて駆動力伝達機構の駆動力伝達を許可するので、電動モータの回転数がロータの慣性に抗して充分に上昇した状態で駆動力伝達制御手段を作動させて制動力の立ち上がりの応答性を高めることができる。 According to the configuration of the first aspect, when the control unit determines that the brake operation is started, the electric motor is first driven, and then the driving force transmission control unit is operated to permit the driving force transmission of the driving force transmission mechanism. The driving force transmission control means can be operated in a state where the rotational speed of the electric motor is sufficiently increased against the inertia of the rotor, so that the response of the rising of the braking force can be enhanced.
請求項2の構成によれば、ブレーキペダルスイッチの出力に基づいてブレーキ操作判断を行うので、ドライバーがブレーキ装置を作動させようとする意思を素早く検出することができる。 According to the configuration of the second aspect, since the brake operation determination is performed based on the output of the brake pedal switch, the driver's intention to operate the brake device can be quickly detected.
請求項3の構成によれば、アクセルペダルの戻し操作に基づいてブレーキ操作判断を行うので、ドライバーがブレーキ装置を作動させようとする意思をより早く検出することができる。 According to the configuration of the third aspect, since the brake operation determination is performed based on the accelerator pedal return operation, it is possible to detect the driver's intention to operate the brake device earlier.
請求項4の構成された発明によれば、自車前方の障害物を検知する障害物検知手段の出力に基づいてブレーキ操作判断を行うので、ブレーキ装置を速やかに作動させて障害物との接触を確実に回避することができる。 According to the fourth aspect of the invention, since the brake operation determination is made based on the output of the obstacle detection means for detecting the obstacle ahead of the host vehicle, the brake device is quickly operated to contact the obstacle. Can be reliably avoided.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明の一実施例を示すもので、図1は電動ブレーキ装置の横断面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は図2に対応する作用説明図、図4は電動モータおよびアクチュエータの制御系のブロック図である。 1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric brake device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a block diagram of the control system for the electric motor and actuator.
図1および図2に示すように、自動車の車輪を制動する電動ブレーキ装置は、ナックル等に図1の左右方向に移動自在に支持されたブレーキキャリパ11を備えており、ブレーキキャリパ11に図示せぬガイド手段で相互に接近・離反可能に支持された一対のバックプレート12a,12bの対向面に、車輪に固定されたブレーキディスク13の両側面に当接可能なブレーキパッド14a,14bが設けられる。ブレーキキャリパ11の本体部11aにはブレーキピストン15が進退自在に支持されており、ブレーキピストン15で一方のバックプレート12aの背面を押圧することで、その反力でブレーキキャリパ11が図1の右方向に移動し、ブレーキキャリパ11の本体部11aに架橋部11bを介して接続された腕部11cが他方のバックプレート12bの背面を押圧することで、両ブレーキパッド14a,14bがブレーキディスク13の両側面に当接して制動力を発生する。ブレーキピストン15とブレーキキャリパ11との間に防塵ブーツ16が装着される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric brake device that brakes the wheels of the automobile includes a
ブレーキキャリパ11の本体部11aに収納される電動モータMは、本体部11aの内面に固定された複数のステータコイル17…と、ステータコイル17…の内部に軸線Lまわりに回転可能にボールベアリング18で支持された円筒状のモータ出力軸19と、モータ出力軸19の外周面にステータコイル17…の内周面に対向するように固定された複数の永久磁石20…とを備える。モータ出力軸19の内部に円筒状の雌ねじ部材21が一対のボールベアリング22,23で相対回転自在に支持されており、ブレーキピストン15の背面から軸線L上に一体に延びる雄ねじ部材24との間に複数のボール25…が配置される。これらの雌ねじ部材21、雄ねじ部材24およびボール25…はボールねじ機構Sを構成する。
The electric motor M housed in the
ブレーキキャリパ11の本体部11aの内部に、電動モータMおよびボールねじ機構Sを接続するようにプラネタリギヤ機構Pが配置される。軸線L上に配置されたプラネタリギヤ機構Pは、モータ出力軸19に固定されたサンギヤ31と、ボールねじ機構Sの雌ねじ部材21に固定されたプラネタリキャリヤ32と、バンドブレーキ装置Bを介してブレーキキャリパ11の本体部11aに拘束された状態と拘束を解除された状態とを切り替え可能なリングギヤ33と、プラネタリキャリヤ32にピニオンシャフト34…を介して支持され、サンギヤ31およびリングギヤ33に同時に噛合する複数のピニオン35…とを備える。プラネタリキャリヤ32と本体部11aの内面との間には、ブレーキピストン15がブレーキディスク13から受ける制動反力を支持するためのスラストベアリング36が配置される。
A planetary gear mechanism P is arranged inside the
バンドブレーキ装置Bは、リングギヤ33の外周を囲むように本体部11aの内周に配置されたブレーキバンド37を備え、本体部11aに固定されたブレーキバンド37の一端部と移動可能なブレーキバンド37の他端部との間にリターンスプリング38が配置される。そしてブレーキキャリパ11の外部に設けたソレノイド等のアクチュエータ39でブレーキバンド37の他端部を押圧することで、リングギヤ33を締め付けて回転不能に拘束することができる(図3参照)。
The band brake device B includes a
図4に示すように、電動モータMおよびアクチュエータ39の作動を制御する電子制御ユニットUには、ドライバーによるブレーキペダル41の操作を検出するブレーキペダルスイッチ42と、ブレーキペダル41の踏力を検出する踏力センサ43と、ドライバーによるアクセルペダル44の操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ45と、先行車等の障害物を検出するレーダー装置46と、前後左右の車輪の車輪速を検出する車輪速センサ47とが接続される。
As shown in FIG. 4, the electronic control unit U that controls the operation of the electric motor M and the
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
アンチロックブレーキ制御が行われない通常の制動時には、ドライバーがブレーキペダル41を踏んでブレーキペダルスイッチ42がONすると、電子制御ユニットUからの指令で電動モータMが正転方向に回転を開始する。このとき、バンドブレーキ装置Bは図2に示す非作動位置にあってリングギヤ33を拘束していないため、プラネタリギヤ機構Pのサンギヤ31に入力されたモータ出力軸19の回転はボールねじ機構Sの雌ねじ部材21に伝達されることなく、モータ回転数が速やかに増加する。このようにしてモータ回転数が充分に増加すると、電子制御ユニットUからの指令でバンドブレーキ装置Bのアクチュエータ39を作動させることで、図3に示すように、ブレーキバンド37を締め付けてリングギヤ33を拘束する。その結果、電動モータMのモータ出力軸19の回転がプラネタリギヤ機構Pのサンギヤ31からピニオン35…およびプラネタリキャリヤ32を介してボールねじ機構Sの雌ねじ部材21に伝達される。雌ねじ部材21が回転すると、それにボール25…を介して係合する雄ねじ部材21がブレーキピストン15と共に前進し、ブレーキピストン15がブレーキパッド14a,14bをブレーキディスク13に当接させて制動力を発生する。
During normal braking in which the antilock brake control is not performed, when the driver steps on the
このように、ブレーキペダルスイッチ42がONすると同時に、つまりドライバーの制動意思を検出すると同時に電動モータMを駆動し、モータ出力軸19の回転が充分に高まった状態でバンドブレーキ装置Bを作動させてブレーキピストン15を駆動するので、電導ブレーキ装置に高い応答性で制動力を発生させることができる。そして発生する制動力の大きさ、つまり電動モータMが発生するトルクの大きさは、踏力センサ43で検出したブレーキペダル41の踏力の大きさに応じて制御される。また電動モータMを逆転駆動するとブレーキピストン15が後退し、ブレーキパッド14a,14bがブレーキディスク13から離間して制動力が解除される。
As described above, when the
ところで、ロック傾向にある車輪の制動力を短い周期で増減させて制動距離を短縮するアンチロックブレーキ制御を行う際には、上述した通常時よりも更に高い応答性が必要になる。 By the way, when performing anti-lock brake control that shortens the braking distance by increasing / decreasing the braking force of the wheels that tend to be locked in a short cycle, higher responsiveness than the above-described normal time is required.
そこで本実施例では、車輪がロックしそうになったことが車輪速センサ47の出力に基づいて検出されると、電子制御ユニットUからの指令でモータMを連続的に正転駆動し、車輪がロックしそうになるとバンドブレーキ装置Bのアクチュエータ39でブレーキバンド37を緩めてリングギヤ33の拘束を解除する。その結果、リングギヤ33が空転することで電動モータMの駆動力がブレーキピストン15に伝達されなくなり、ブレーキディスク13からブレーキパッド14a,14bが受ける反力でブレーキピストン15が後退することで、制動力が弱められて車輪のロックが回避される。
Therefore, in this embodiment, when it is detected based on the output of the wheel speed sensor 47 that the wheel is about to be locked, the motor M is continuously driven to rotate forward in response to a command from the electronic control unit U. When it is likely to lock, the
このようにして車輪速度が再び増加すると、バンドブレーキ装置Bのアクチュエータ39でブレーキバンド37を締め付けてリングギヤ33を拘束する。すると電動モータMの駆動力でブレーキピストン15が再び前進して制動力が増加し、これを交互に繰り返すことで車輪のロックを回避しながら最大限の制動力を得ることができる。
When the wheel speed is increased again in this way, the
以上のように、電動モータMを一方向に回転させながら制動力を増加・減少させることが可能になるため、ロータの慣性に逆らって電動モータMを交互に反転させる必要がなくなり、アンチロックブレーキ制御時の制動力の応答性を高めることができる。またプラネタリギヤ機構Pの出力をボールねじ機構Sを介してブレーキピストン15に伝達することで、プラネタリキャリヤ32の回転をブレーキピストン15の往復動に効率良く変換することができる。
As described above, since the braking force can be increased or decreased while rotating the electric motor M in one direction, there is no need to alternately reverse the electric motor M against the inertia of the rotor. The response of braking force during control can be improved. Further, by transmitting the output of the planetary gear mechanism P to the
次に、本発明の第2実施例を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第1実施例ではドライバーの制動意思をブレーキペダルスイッチ42のONに基づいて検出しているが、第2実施例ではドライバーの制動意思をアクセル開度センサ45で検出したドライバーによるアクセルペダル44の戻し操作に基づいて検出している。即ち、アクセルペダル44の戻し速度が所定値を超えた場合、ドライバーが車両を制動する意思を持ったと判断する。この第2実施例によれば、ドライバーがブレーキペダル41を踏む前に制動意思を検出することができるので、アンチロックブレーキ制御が行われない通常の制動時に、より素早く制動力を立ち上げることができる。
In the first embodiment, the driver's intention to brake is detected based on the ON of the
次に、本発明の第3実施例を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
第1、第2実施例ではドライバーの制動意思を検出して電動ブレーキ装置を作動させているが、第3実施例ではレーダー装置46で先行車等の障害物を検知し、電子制御ユニットUにより自車が障害物に接触する可能性があると判断されると直ちに電動モータMを作動させ、モータ出力軸19の回転が充分に高まった状態でバンドブレーキ装置Bを作動させて制動力を発生させる。これにより、制動力を素早く立ち上げて障害物との接触を効果的に回避することができる。
In the first and second embodiments, the driver's intention to brake is detected and the electric brake device is operated. In the third embodiment, the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例ではプラネタリギヤ機構Pの3つの要素のうち、サンギヤ31を電動モータMに接続し、プラネタリキャリヤ32をブレーキピストン15に接続し、リングギヤ33をバンドブレーキ装置Bに接続しているが、サンギヤ31、プラネタリキャリヤ32およびリングギヤ33を、電動モータM、ブレーキピストン15およびバンドブレーキ装置Bの何れに接続するかは任意であり、これによりレイアウトの自由度を高めることができる。
For example, in the embodiment, among the three elements of the planetary gear mechanism P, the
また駆動力伝達制御手段は実施例のバンドブレーキ装置Bに限定されず、他種のブレーキ機構、クラッチ機構あるいはラチェット機構等を採用することができる。 The driving force transmission control means is not limited to the band brake device B of the embodiment, and other types of brake mechanisms, clutch mechanisms, ratchet mechanisms, and the like can be employed.
13 ブレーキディスク(被制動部材)
15 ブレーキピストン(制動部材)
41 ブレーキペダル
42 ブレーキペダルスイッチ
44 アクセルペダル
46 レーダー装置(障害物検知手段)
B バンドブレーキ装置(駆動力伝達制御手段)
M 電動モータ
P プラネタリギヤ機構(駆動力伝達機構)
S ボールねじ機構
U 電子制御ユニット(制御手段)
13 Brake disc (braking member)
15 Brake piston (braking member)
41
B Band brake device (drive force transmission control means)
M Electric motor P Planetary gear mechanism (driving force transmission mechanism)
S Ball screw mechanism U Electronic control unit (control means)
Claims (4)
被制動部材(13)を制動する制動部材(15)と、
正転および逆転が可能な電動モータ(M)と、
電動モータ(M)および制動部材(15)を接続し、電動モータ(M)の正転により制動部材(15)を被制動部材(13)に接近させるとともに、電動モータ(M)の逆転により制動部材(15)を被制動部材(13)から離反させる駆動力伝達機構(P)と、
駆動力伝達機構(P)の駆動力伝達を許可および禁止する駆動力伝達制御手段(B)と、
ブレーキペダル(41)の踏力に基づいて電動モータ(M)の作動を制御する制御手段(U)とを備えた電動ブレーキ装置であって、
前記制御手段(U)は、ブレーキ操作判断に基づいて電動モータ(M)を駆動した後に駆動力伝達制御手段(B)を作動させて駆動力伝達機構(P)の駆動力伝達を許可することを特徴とする電動ブレーキ装置。 A braked member (13) that rotates with the wheel;
A braking member (15) for braking the braked member (13);
An electric motor (M) capable of normal rotation and reverse rotation;
The electric motor (M) and the braking member (15) are connected, and the braking member (15) is brought close to the braked member (13) by the normal rotation of the electric motor (M), and the braking is performed by the reverse rotation of the electric motor (M). A driving force transmission mechanism (P) for separating the member (15) from the braked member (13);
Driving force transmission control means (B) for permitting and prohibiting driving force transmission of the driving force transmission mechanism (P);
An electric brake device comprising a control means (U) for controlling the operation of the electric motor (M) based on the depression force of the brake pedal (41),
The control means (U) allows the driving force transmission mechanism (P) to transmit the driving force by operating the driving force transmission control means (B) after driving the electric motor (M) based on the brake operation determination. Electric brake device characterized by.
The electric brake device according to claim 1, wherein the control means (U) makes the brake operation determination based on an output of an obstacle detection means (46) for detecting an obstacle ahead of the host vehicle. .
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