JP2005140165A - 電動式制動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止しても、所定時間であれば制動力を得ることができ、直流電源からの電力供給が不足又は停止することを運転者に警告し、前記所定時間を長くすることができる電動式制動装置の提供。
【解決手段】 直流電源3及び電動アクチュエータに並列に接続されたキャパシタ14a,14bを備えるようにした。また、キャパシタ14a,14bを複数備え、電動アクチュエータに接続されるキャパシタ14a,14bを、検出した放電電荷量を基準にして切り替えるようにした。また、直流電源3からキャパシタ14a,14bへの充電電荷量を検出し、検出結果が所定の電荷量未満であれば、警告灯5にて警告するようにした。
【選択図】 図4
【解決手段】 直流電源3及び電動アクチュエータに並列に接続されたキャパシタ14a,14bを備えるようにした。また、キャパシタ14a,14bを複数備え、電動アクチュエータに接続されるキャパシタ14a,14bを、検出した放電電荷量を基準にして切り替えるようにした。また、直流電源3からキャパシタ14a,14bへの充電電荷量を検出し、検出結果が所定の電荷量未満であれば、警告灯5にて警告するようにした。
【選択図】 図4
Description
本発明は、電動アクチュエータが発生する動力により回転体に圧接部を圧接し、回転体及び圧接部間の摩擦抵抗により回転体の回転を制動する電動式制動装置に関する。
近年の車両には、例えば、直流電源から電力の供給を受けるモータと、該モータが発生する回転力を、ブレーキロータ(回転体)にブレーキパッド(圧接部)を圧接する圧接力に変換する減速歯車機構とを備える電動アクチュエータを有し、ブレーキロータ及びブレーキパッド間の摩擦抵抗によりブレーキロータの回転を制動する電動式制動装置を装備するものがある。
このような電動式制動装置は、モータを駆動制御するECU(Electronic Control Unit)と、該ECUに接続され、所定の制動操作、例えばブレーキペダルの操作がなされたときに制動信号を出力し、前記制動操作がなされないときに制動解除信号を出力する操作スイッチとを備えている(例えば、特許文献1参照。)。
このような構成により、例えば、ブレーキペダルを操作すれば、操作スイッチから出力された制動信号がECUに入力され、直流電源から電力の供給を受けるモータがECUの駆動制御のもとで駆動される。モータが発生する回転力は、減速歯車機構によりブレーキパッドをブレーキロータに圧接する圧接力に変換され、ブレーキパッドが圧接されたブレーキロータの回転が制動されることにより、車両が備える車輪の回転が制動される。
特開2002−225701号公報
しかしながら、特許文献1に開示された電動式制動装置は、ブレーキパッドをブレーキロータに圧接する圧接力を、モータが発生する回転力を変換することにより得ている。このため、例えば、直流電源の不具合によりモータへの電力供給が不足又は停止した場合には、ブレーキパッドを圧接する圧接力が十分に得られず、ブレーキロータの制動に支障をきたす虞があるという問題があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電力を蓄える部分を備えることにより、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止しても、電力を蓄える部分に蓄えられた電力により電動アクチュエータを作動させて制動力を得ることが可能な電動式制動装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、電力を蓄える部分を複数備え、電動アクチュエータに接続される電力を蓄える部分を切り替えることにより、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止した後の動作可能時間を長くすることができる電動式制動装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、直流電源から供給される電力が所定の電力未満のときに警告する手段を備えることにより、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止することを運転者に警告し、例えば、車両を路肩に停車させる等の危険回避行動をとるように促すことが可能な電動式制動装置を提供することを目的とする。
第1発明に係る電動式制動装置は、車輪と共に回転する回転体と、直流電源から電力の供給を受けて前記回転体に圧接部を圧接する電動アクチュエータとを備え、前記回転体及び圧接部間の摩擦抵抗により前記回転体の回転を制動する電動式制動装置において、前記直流電源及び電動アクチュエータに並列に接続されたキャパシタを備えることを特徴とする。
第1発明においては、直流電源が供給する電力は、キャパシタに蓄えられつつ電動アクチュエータに供給される。直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止した場合でも、キャパシタに蓄えられた電力により電動アクチュエータが作動する。
第2発明に係る電動式制動装置は、車輪と共に回転する回転体と、直流電源から電力の供給を受けて前記回転体に圧接部を圧接する電動アクチュエータとを備え、前記回転体及び圧接部間の摩擦抵抗により前記回転体の回転を制動する電動式制動装置において、前記直流電源と並列に接続された複数のキャパシタと、該キャパシタの内の一のキャパシタを前記電動アクチュエータに選択的に接続するスイッチ回路と、前記一のキャパシタから前記電動アクチュエータへの放電電荷量を検出する検出手段と、該検出手段が検出した放電電荷量が所定の電荷量以上か否かを判断する判断手段と、該判断手段が否と判断したとき、前記スイッチ回路の接続を前記一のキャパシタから他のキャパシタに切り替える切替手段とを備えることを特徴とする。
第2発明においては、検出手段が、キャパシタから電動アクチュエータへの放電電荷量を検出し、検出された放電電荷量は、判断手段により所定の電荷量以上か否かが判断される。検出された放電電荷量が所定の電荷量未満と判断された場合、電動アクチュエータに接続されるキャパシタが、切替手段により他のキャパシタに切り替えられる。
第3発明に係る電動式制動装置は、第1発明又は第2発明において、前記直流電源から前記キャパシタへの充電電荷量を検出する検出手段と、該検出手段が検出した充電電荷量が所定の電荷量以上か否かを判断する判断手段と、該判断手段が否と判断したとき、警告を発する警告手段とを備えることを特徴とする。
第3発明においては、検出手段が、直流電源からキャパシタへの充電電荷量を検出し、検出された充電電荷量は、判断手段により所定の電荷量以上か否かが判断される。検出された充電電荷量が所定の電荷量未満と判断された場合、警告手段が警告を発する。
第1発明に係る電動式制動装置においては、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止しても、キャパシタに蓄えられた電力により電動アクチュエータが作動でき、ブレーキロータの回転を制動する制動力を得ることができる。
また、第2発明に係る電動式制動装置においては、電動アクチュエータに接続されるキャパシタを、放電電荷量を基準にして他のキャパシタに切り替えることができるから、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止した場合に、電動アクチュエータを作動させて制動力を得ることが可能な時間を長くすることができる。
さらに、第3発明に係る電動式制動装置においては、直流電源から電動アクチュエータへの電力供給が不足又は停止した場合、警告手段が警告を発するから、キャパシタに蓄えられた電力が残存している間に、例えば、車両を路肩に停車させる等の危険回避行動をとるように車両の運転者に促すことができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態1
図1は、本発明に係る電動式制動装置の実施の形態1の直流電源及びモータ周りの電気回路を示すブロック図である。
図1は、本発明に係る電動式制動装置の実施の形態1の直流電源及びモータ周りの電気回路を示すブロック図である。
図において1はECU(Electronic Control Unit)であり、ECU1には、直流電源3、作動スイッチ4、警告灯5及びモータ6が接続されており、モータ6が発生する回転力は、減速歯車機構7で変換されてブレーキ本体8に伝達される。また、ECU1は、CPU(Central Processing Unit)10、インタフェース回路11a,11b、モータ駆動回路12、抵抗13a、電流センサ13、ダイオード15a、キャパシタ14a及び電圧センサ30を備えている。
直流電源3は、例えば、バッテリにより構成され、この直流電源3には、モータ駆動回路12が接続されている。モータ駆動回路12は、直流電源3の正極側端子及び接地端子の間にパワートランジスタ12a,12b,12c,12dを用いてブリッジ回路を構成したものであり、パワートランジスタ12a,12cが直列に接続され、パワートランジスタ12b,12dが直列に接続されている。パワートランジスタ12a,12b,12c,12dには、夫々逆方向にフライホイールダイオード12e,12f,12g,12hが並列接続されている。直流電源3の正極側端子及び前記ブリッジ回路の間には、電流検出用の抵抗13aが直列接続されている。抵抗13aの両端電圧は、電流センサ13に与えられ、電流センサ13の検出結果は、フィードバック信号としてCPU10に与えられる。
CPU10には、インタフェース回路11bを介して作動スイッチ4の出力が入力される。作動スイッチ4は、所定の制動操作、例えば、車両のブレーキペダルを踏む操作に応じて制動信号を出力し、前記制動操作がなされない場合には、制動解除信号を出力する。CPU10は、直流電源3に接続されたモータ駆動回路12を、作動スイッチ4の出力に応じて制御して駆動電流をモータ6に供給し、モータ6を駆動制御する。
図2は、モータ6、減速歯車機構7及びブレーキ本体8の概略構成を示す模式図である。
モータ6の出力軸には、ウォーム70が同軸に連結され、ウォーム70は、伝動軸72の一端部に固着されたウォームホイール71に噛合している。伝動軸72の他端部には、ピニオン73が設けられ、ピニオン73は、ラック軸74のラック歯に噛合している。これらのウォーム70、ウォームホイール71、伝動軸72、ピニオン73及びラック軸74は、減速歯車機構7の構成部品であり、モータ6及び減速歯車機構7は、電動アクチュエータ9の構成部品である。
ラック軸74の一端部には、ブレーキパッド(圧接部)80が固着され、ブレーキパッド80のラック軸74側の反対側には、車両が備える車輪と共に回転するブレーキロータ(回転体)81が配設されている。ブレーキロータ81のブレーキパッド80側の反対側には、固定されたブレーキパッド82が配設されている。これらのブレーキロータ81及びブレーキパッド80,82は、ブレーキ本体8の構成部品である。
ラック軸74の一端部には、ブレーキパッド(圧接部)80が固着され、ブレーキパッド80のラック軸74側の反対側には、車両が備える車輪と共に回転するブレーキロータ(回転体)81が配設されている。ブレーキロータ81のブレーキパッド80側の反対側には、固定されたブレーキパッド82が配設されている。これらのブレーキロータ81及びブレーキパッド80,82は、ブレーキ本体8の構成部品である。
このような構成により、作動スイッチ4からCPU10に制動信号が入力された場合には、CPU10は、モータ6を正回転させるべく、パワートランジスタ12dをオンすると共に、パワートランジスタ12aをスイッチングして駆動電流をモータ6に供給する。駆動電流の供給を受けたモータ6が発生させる回転力は、減速歯車機構7を介することによりブレーキパッド80をブレーキロータ81に圧接する圧接力に変換される。ブレーキロータ81にブレーキパッド80が圧接された場合、ブレーキロータ81は、ブレーキパッド80,82間に挾持されることとなり、ブレーキパッド80,82との間の摩擦抵抗により回転が制動される。
また、作動スイッチ4からCPU10に制動解除信号が入力された場合には、CPU10は、モータ6を逆回転させるべく、パワートランジスタ12cをオンすると共に、パワートランジスタ12bをスイッチングして駆動電流をモータ6に供給する。駆動電流の供給を受けたモータ6が発生させる回転力は、減速歯車機構7を介することによりブレーキパッド80をブレーキロータ81から離反させる離反力に変換される。ブレーキロータ81からブレーキパッド80が離反されることによりブレーキロータ81とブレーキパッド80,82との摩擦抵抗が消滅し、ブレーキロータ81の回転を制動する制動力も消滅する。
前述した直流電源3とモータ駆動回路12との間には、キャパシタ14aが並列に接続されている。キャパシタ14aは、例えば、コンデンサ等により構成されるが、コンデンサに限定されず、直流電源3の電力を蓄えることが可能なものであればよい。直流電源3とキャパシタ14aとの間には、キャパシタ14aに蓄えられた電力が直流電源3側に逆流するのを防止するためのダイオード15aがアノードを直流電源3の正極端子側として直列に接続されている。キャパシタ14aの両端には、電圧センサ30が接続され、電圧センサ30は、直流電源3からキャパシタ14aへの充電電荷量を検出(等価的に電圧として検出)する検出手段であり、検出結果をCPU10に出力する。また、CPU10には、警告手段としての警告灯5がインタフェース回路11aを介して接続されている。
以下に、警告灯5を点灯させる処理手順を、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、CPU10は、キャパシタ14aの両端の電圧についての検出結果を電圧センサ30から取り込む(S1)。
次に、CPU10は、電圧センサ30の検出結果が、所定値、例えば、十分な制動力が確保できるモータ6の出力を得ることが可能な電圧値以上か否かを判断する(S2)。
判断手段として機能するCPU10は、S2における判断の結果、否と判断した場合(S2:NO)、つまり、検出結果が所定値未満の場合、インタフェース回路11aに警告信号を出力する(S3)。警告信号は、インタフェース回路11aにて変換され、警告灯5を点灯させる(S4)。
警告灯5を点灯した後、CPU10は、S1に戻り、S2において電圧センサ30の検出結果が所定値未満の場合には、前述したようにS1からS4の処理を繰り返し行い、警告灯5を点灯し続ける。
S2における判断の結果、電圧センサ30の検出結果が所定値以上と判断された場合(S2:YES)、CPU10は、警告信号の出力を停止し(S5)、警告灯5が消灯され(S6)、一連の処理手順が終了する。
なお、CPU10は、前述した一連の処理手順が終了した後、所定の時間が経過したときに、S1からの処理手順を再開する。また、S5において、CPU10が警告信号を出力していない場合には、S5及びS6の処理手順を行うことなく一連の処理手順を終了する。
以上の構成及び処理手順により、実施の形態1の電動式制動装置は、直流電源3の電力がキャパシタ14aに蓄えられるから、直流電源3が故障し、直流電源3から電動アクチュエータ9のモータ6への電力供給が不足又は停止した場合でも、キャパシタ14aに蓄えられた電力により電動アクチュエータ9を作動させることができ、ブレーキロータ81の回転を制動する制動力を得ることができる。
また、電圧センサ30によりキャパシタ14aの両端の電圧を検出し、CPU10にて電圧センサ30の検出結果と所定値とを比較判断し、検出結果が所定値未満の場合には、CPU10が警告信号を出力して警告灯5を点灯させるから、直流電源3から電動アクチュエータ9のモータ6への電力供給が不足又は停止することを運転者に警告し、キャパシタ14aに蓄えられた電力により電動アクチュエータ9が作動することができる間に、車両を路肩に停車させる等の危険回避行動をとるように促すことができる。
実施の形態2
図4は、本発明に係る電動式制動装置の実施の形態2の直流電源及びモータ周りの電気回路を示すブロック図である。
図4は、本発明に係る電動式制動装置の実施の形態2の直流電源及びモータ周りの電気回路を示すブロック図である。
図において2はECUであり、ECU2は、キャパシタ14a,14b、電圧センサ30、ダイオード15a,15b、スイッチ回路16及びCPU10を備えている。
キャパシタ14a,14bは、夫々直流電源3と並列に接続され、キャパシタ14aの両端には、電圧センサ30が接続されている。電圧センサ30は、直流電源3からキャパシタ14a,14bへの充電電荷量を検出(等価的に電圧として検出)する検出手段であると共に、キャパシタ14aから電動アクチュエータ9のモータ6への放電電荷量を検出(等価的に電圧として検出)する検出手段であり、検出結果をCPU10に出力する。
直流電源3とキャパシタ14aとの間には、キャパシタ14aに蓄えられた電力が直流電源3側に逆流するのを防止するためのダイオード15aがアノードを直流電源3の正極端子側として直列に接続されている。また、直流電源3とキャパシタ14bとの間にも、同様にダイオード15bが接続されている。
スイッチ回路16は、複数のキャパシタ14a,14bの内の一のキャパシタ(図4においてはキャパシタ14a)を選択的にモータ駆動回路12と接続する回路であり、CPU10は、スイッチ回路16の接続を、前記一のキャパシタから他のキャパシタ(図4においてはキャパシタ14b)に切り替える切替手段である。
以下に、スイッチ回路16の切り替えを行う処理手順を、図5に示したフローチャートに基づき説明する。
先ず、CPU10は、キャパシタ14aの両端の電圧についての検出結果を電圧センサ30から取り込む(S10)。
次に、CPU10は、電圧センサ30の検出結果が、所定値、例えば、十分な制動力が確保できるモータ6の出力を得ることが可能な電圧値以上か否かを判断する(S11)。
判断手段として機能するCPU10は、S11における判断の結果、否と判断した場合(S11:NO)、つまり、検出結果が所定値未満の場合、CPU10は、スイッチ回路16に切替信号を出力する(S12)。
切替信号が入力されたスイッチ回路16は、モータ駆動回路12に接続されるキャパシタをキャパシタ14aからキャパシタ14bに切り替え(S13)、一連の処理手順が終了する。
なお、S11において電圧センサ30の検出結果が所定値以上と判断された場合(S11:YES)、CPU10は、S10に戻って再度電圧センサ30から検出結果を取り込み、検出結果が所定値未満と判断されるまで、S10からS11の処理手順を繰り返す。
以上の構成及び処理手順により、実施の形態2の電動式制動装置は、直流電源3から電動アクチュエータ9のモータ6への電力供給が不足又は停止した場合でも、キャパシタ14aに蓄えられた電力により電動アクチュエータ9を作動させることができ、ブレーキロータ81の回転を制動する制動力を得ることができる。また、キャパシタ14aの電力が不足した場合には、スイッチ回路16によりキャパシタ14bに切り替えられるから、更にキャパシタ14bに蓄えられた電力により電動アクチュエータ9を作動させることができ、ブレーキロータ81の回転を制動する制動力を得ることが可能な時間を長くすることができる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態1と同様のため、同様の構成については同じ参照符号を付し、その構成の詳細な説明及び作用の説明を省略する。
以上、本発明に係る電動式制動装置について、実施の形態に示した構成に基づいて説明したが、本発明に係る電動式制動装置は、前述した実施の形態に示した構成に限らず、本発明の趣旨に逸脱しない範囲にて一部の構成を削除又は変更することも可能である。
例えば、実施の形態1に示した電動式制動装置の構成から、電圧センサ30及び警告灯5を削除し、直流電源3と電動アクチュエータ9との間で並列に接続されたキャパシタ14aを備えることを特徴とする電動式制動装置としてもよい。
また、実施の形態2に示した電動式制動装置の構成から、警告灯5を削除し、複数のキャパシタ14a,14b、スイッチ回路16及び電圧センサ30を備え、電動アクチュエータ9に接続されるキャパシタを、放電電荷量を基準にキャパシタ14aからキャパシタ14bに切り替えることを特徴とする電動式制動装置としてもよい。
さらに、以上の実施の形態では、警告灯5を警告手段としたが、警告手段は、警告灯5に限らず、例えば、ブザー又はアラーム等の他の警告手段でもよく、運転者に注意を促すものであればよい。
さらにまた、以上の実施の形態では、電動アクチュエータ9の動力源をモータ6としたが、電動アクチュエータ9の動力源は、モータ6に限らず、例えば、ソレノイド等の電力により動力を発生させるものであればよい。
また、以上の実施の形態では、キャパシタ14a,14bを2個としたが、キャパシタ14a,14bは、2個に限らず、3個以上としてもよく、複数のキャパシタをスイッチ回路16及び切替手段で切り替えるようにしてあればよい。キャパシタの数を多くする程、直流電源3から電動アクチュエータ9への電力供給が不足又は停止した後の電動アクチュエータ9の動作可能時間を長くすることができ、ブレーキロータ81の回転を制動する制動力を得ることができる時間も長くすることができる。
さらに、以上の実施の形態では、直流電源3からキャパシタ14a,14bへの充電電荷量を検出する検出手段として、電圧センサ30を用いたが、検出手段は、電圧センサ30に限らず、例えば、電流センサ等を用いてもよく、直流電源3からキャパシタ14a,14bへの充電電荷量が検出(等価的に検出)できるものであればよい。
さらにまた、以上の実施の形態では、キャパシタ14aから電動アクチュエータ9への放電電荷量を検出する検出手段として電圧センサ30を用いたが、検出手段は、電圧センサ30に限らず、例えば、電流センサ等を用いてもよく、キャパシタ14aから電動アクチュエータ9への放電電荷量が検出(等価的に検出)できるものであればよい。
また、以上の実施の形態では、所定の制動操作、例えば、ブレーキペダルを踏む操作に応じて作動スイッチ4が制動信号をCPU10に出力するようにしたが、パーキングブレーキの操作に応じて作動スイッチ4が制動信号を出力するようにしてもよい。
さらに、以上の実施の形態では、ブレーキ本体8を、ブレーキロータ81及びブレーキパッド80,82を備える、所謂ディスクブレーキとしたが、本発明に係る電動式制動装置は、ディスクブレーキに限らず、ブレーキドラム及びブレーキシューを備えるドラムブレーキにも適用可能である。
3 直流電源
5 警告灯(警告手段)
9 電動アクチュエータ
10 CPU(判断手段、切替手段)
14a,14b キャパシタ
30 電圧センサ(検出手段)
16 スイッチ回路
80 ブレーキパッド(圧接部)
81 ブレーキロータ(回転体)
5 警告灯(警告手段)
9 電動アクチュエータ
10 CPU(判断手段、切替手段)
14a,14b キャパシタ
30 電圧センサ(検出手段)
16 スイッチ回路
80 ブレーキパッド(圧接部)
81 ブレーキロータ(回転体)
Claims (3)
- 車輪と共に回転する回転体と、直流電源から電力の供給を受けて前記回転体に圧接部を圧接する電動アクチュエータとを備え、前記回転体及び圧接部間の摩擦抵抗により前記回転体の回転を制動する電動式制動装置において、
前記直流電源及び電動アクチュエータに並列に接続されたキャパシタを備えることを特徴とする電動式制動装置。 - 車輪と共に回転する回転体と、直流電源から電力の供給を受けて前記回転体に圧接部を圧接する電動アクチュエータとを備え、前記回転体及び圧接部間の摩擦抵抗により前記回転体の回転を制動する電動式制動装置において、
前記直流電源と並列に接続された複数のキャパシタと、
該キャパシタの内の一のキャパシタを前記電動アクチュエータに選択的に接続するスイッチ回路と、
前記一のキャパシタから前記電動アクチュエータへの放電電荷量を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した放電電荷量が所定の電荷量以上か否かを判断する判断手段と、
該判断手段が否と判断したとき、前記スイッチ回路の接続を前記一のキャパシタから他のキャパシタに切り替える切替手段と
を備えることを特徴とする電動式制動装置。 - 前記直流電源から前記キャパシタへの充電電荷量を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した充電電荷量が所定の電荷量以上か否かを判断する判断手段と、
該判断手段が否と判断したとき、警告を発する警告手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動式制動装置。
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2003
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