JP2008232344A - Electric brake - Google Patents

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Kimisuke Hoshino
公輔 星野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an electric brake having a braking member of a wheel driven by an electric motor, more specifically, simplify the structure of an electric brake regarding. <P>SOLUTION: The electric brake comprises a brake disk 7 rotating together with the wheel, a friction material 6 facing to the brake disk 7, a piston 4 for pushing the friction material 6 to the brake disk 7, a brake carrier 5 displaceably supporting the piston 4 in its axis direction, and a linear motor 20 for driving the piston in its axis direction.Braking force is generated so that the piston 4 pushes the friction material 6 to the brake disk 7 by means of driving force of the linear motor 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車輪の制動部材を電動モータで駆動する電動ブレーキの改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement of an electric brake for driving a wheel braking member by an electric motor.

近年、自動車、鉄道、航空機等に搭載される油圧源、空気圧源等を縮小、廃止するために、車輪を制動するブレーキを油圧ブレーキ、空気圧ブレーキから電動ブレーキにかえる傾向がある。   In recent years, in order to reduce or eliminate the hydraulic pressure source, the pneumatic pressure source and the like mounted on automobiles, railways, aircrafts, etc., there is a tendency to change the brakes for braking the wheels from hydraulic brakes and pneumatic brakes to electric brakes.

特許文献１には、電動モータの回転運動をブレーキパッドの往復運動に変換して制動力を発生させる電動ブレーキが開示されている。
特開２００１−０６９３９８号公報 Patent Document 1 discloses an electric brake that generates a braking force by converting a rotary motion of an electric motor into a reciprocating motion of a brake pad.
JP 2001-069398 A

しかしながら、このような従来の電動ブレーキにあっては、電動モータの回転運動を往復運動に変換するボールスクリュナット機構等を備えるため、構造が複雑化し、製品の信頼性を高めることが難しいという問題点があった。   However, such a conventional electric brake is provided with a ball screw nut mechanism that converts the rotational movement of the electric motor into a reciprocating movement, so that the structure is complicated and it is difficult to increase the reliability of the product. There was a point.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電動ブレーキの構造を簡素化することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to simplify the structure of an electric brake.

本発明は、電動ブレーキにおいて、車輪と共に回転するブレーキディスクと、このブレーキディスクに対峙する摩擦材と、この摩擦材をブレーキディスクに押し付けるピストンと、このピストンをその軸方向に変位可能に支持するブレーキキャリアと、ピストンをその軸方向に駆動するリニアモータとを備えたことを特徴とするものとした。   The present invention relates to an electric brake including a brake disk that rotates together with a wheel, a friction material that faces the brake disk, a piston that presses the friction material against the brake disk, and a brake that supports the piston so that the piston can be displaced in the axial direction. A carrier and a linear motor that drives the piston in its axial direction are provided.

本発明によると、リニアモータの駆動力によってピストンが摩擦材をブレーキディスクに押し付けてブレーキ力を発生する。従来の電動ブレーキに設けられていたボールスクリュナット機構等を廃止して構造を簡素化する。これにより、ブレーキ力の制御応答性を高められるとともに、製品のメンテナンス性、信頼性を高められる。   According to the present invention, the piston presses the friction material against the brake disc by the driving force of the linear motor to generate the braking force. The structure is simplified by eliminating the ball screw nut mechanism and the like provided in the conventional electric brake. As a result, the control response of the braking force can be improved, and the maintainability and reliability of the product can be improved.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に示す電動ブレーキ１は、車輪と共に回転する円盤状のブレーキディスク７と、このブレーキディスク７を挟持する対の摩擦材６と、ブレーキキャリア５を介してその軸方向に変位可能に支持されるピストン４と、ピストン４をその軸方向に駆動するリニアモータ２０とを備え、このリニアモータ２０の駆動力によってピストン４が摩擦材６をブレーキディスク７に押し付けてブレーキ力を発生する。   An electric brake 1 shown in FIG. 1 is supported so as to be displaceable in the axial direction via a disc-shaped brake disc 7 that rotates together with a wheel, a pair of friction members 6 that sandwich the brake disc 7, and a brake carrier 5. And a linear motor 20 that drives the piston 4 in the axial direction. The piston 4 presses the friction material 6 against the brake disk 7 by the driving force of the linear motor 20 to generate a braking force.

ブレーキキャリア５は図示しない車軸（車体）に支持され、一方の摩擦材６がブレーキキャリア５に取り付けられ、他方の摩擦材６がピストン４に取り付けられる。   The brake carrier 5 is supported on an axle (vehicle body) (not shown), one friction material 6 is attached to the brake carrier 5, and the other friction material 6 is attached to the piston 4.

リニアモータ２０はブレーキキャリア５に設けられる設置コイル２５、２６と、この設置コイル２５、２６に対してピストン４を駆動する電磁石２３とを備え、設置コイル２５、２６と電磁石２３の間に生じる磁力によりピストン４をブレーキディスク７に対して進退させる。   The linear motor 20 includes installation coils 25 and 26 provided on the brake carrier 5 and an electromagnet 23 that drives the piston 4 with respect to the installation coils 25 and 26, and a magnetic force generated between the installation coils 25 and 26 and the electromagnet 23. Thus, the piston 4 is moved forward and backward with respect to the brake disc 7.

設置コイル２５、２６はコントロールユニット１２から送られる電流によって励磁され、ピストン４の軸方向に磁極が並ぶように設けられ、電流の流れ方向がかえられることによってＮ磁とＳ極の位置が切り替わるようになっている。   The installation coils 25 and 26 are excited by the current sent from the control unit 12 and are provided so that the magnetic poles are arranged in the axial direction of the piston 4, and the positions of the N magnetism and the S pole are switched by changing the current flow direction. It has become.

電磁石２３はピストン４に連結される鉄心２２と、この鉄心２２に巻回される移動コイル２１とによって構成される。移動コイル２１はコントロールユニット１２から送られる電流によって励磁され、この磁力によって設置コイル２５に対して鉄心２２を軸方向に駆動する。   The electromagnet 23 includes an iron core 22 connected to the piston 4 and a moving coil 21 wound around the iron core 22. The moving coil 21 is excited by a current sent from the control unit 12 and drives the iron core 22 in the axial direction with respect to the installation coil 25 by this magnetic force.

車両の運転席にはブレーキペダル８が設けられ、このブレーキペダル８は制動時に運転者によって踏み込まれる。ブレーキペダル８の操作状態を検出するブレーキ操作検出手段として、ブレーキペダル８が踏み込まれるストロークを検出する変位センサ９と、ブレーキペダル８が踏み込まれる加速度を検出する加速度計１０と、ブレーキペダル８が踏み込まれる力を検出するロードセル１１とが設けられ、これらのブレーキ操作検出信号がコントロールユニット１２に送られる。   A brake pedal 8 is provided in the driver's seat of the vehicle, and this brake pedal 8 is depressed by the driver during braking. As a brake operation detecting means for detecting the operation state of the brake pedal 8, a displacement sensor 9 for detecting a stroke at which the brake pedal 8 is depressed, an accelerometer 10 for detecting an acceleration at which the brake pedal 8 is depressed, and the brake pedal 8 are depressed. And a load cell 11 for detecting the applied force, and these brake operation detection signals are sent to the control unit 12.

車両のスキッド状態を検出する車両スキッド検出手段として、車輪のスリップ率を検出するＡＢＳ用ＣＰＵ１３が設けられ、このＡＢＳ用ＣＰＵ１３から車両のスキッド情報がコントロールユニット１２に送られる。   As a vehicle skid detecting means for detecting the skid state of the vehicle, an ABS CPU 13 for detecting the slip ratio of the wheels is provided, and the skid information of the vehicle is sent from the ABS CPU 13 to the control unit 12.

ＡＢＳ用ＣＰＵ１３にて車両のスキッドが検出されない制動時、コントロールユニット１２は設置コイル２５、２６に一定の励磁電流を継続して出力するとともに、ブレーキ操作検出信号に基づきブレーキペダル８の操作状態に応じて移動コイル２１の励磁電流を調節するブレーキ力制御を行う。   At the time of braking in which the skid of the vehicle is not detected by the ABS CPU 13, the control unit 12 continuously outputs a constant excitation current to the installation coils 25 and 26 and responds to the operation state of the brake pedal 8 based on the brake operation detection signal. Thus, brake force control for adjusting the exciting current of the moving coil 21 is performed.

これにより、電動ブレーキ１は、設置コイル２５、２６と電磁石２３の間に生じる磁力によってピストン４をブレーキディスク７に近づける方向（図１において左方向）に駆動し、摩擦材６をブレーキディスク７に押し付けて、車輪の回転を制動するブレーキ力を継続して発生する。   As a result, the electric brake 1 drives the piston 4 in a direction (left direction in FIG. 1) to bring the piston 4 closer to the brake disc 7 by the magnetic force generated between the installation coils 25 and 26 and the electromagnet 23, and the friction material 6 is applied to the brake disc 7. The brake force that presses and brakes the rotation of the wheel is continuously generated.

ブレーキペダル８の操作状態に応じてコントロールユニット１２が制動を解除するとき、設置コイル２５、２６の磁極を切り替え、電磁石２３の間に生じる磁力によりピストン４をブレーキディスク７から離す方向（図１において右方向）に駆動し、摩擦材６をブレーキディスク７から離す。   When the control unit 12 releases the braking according to the operating state of the brake pedal 8, the magnetic poles of the installation coils 25 and 26 are switched, and the direction in which the piston 4 is separated from the brake disk 7 by the magnetic force generated between the electromagnets 23 (in FIG. 1). Drive to the right) to separate the friction material 6 from the brake disc 7.

ＡＢＳ用ＣＰＵ１３にて車両のスキッドが検出される制動時、コントロールユニット１２は車輪のスリップ率に応じた周期で設置コイル２５、２６の磁極を切り替えるブレーキＯＮ・ＯＦＦ制御を行うとともに、ブレーキ操作検出信号に基づきブレーキペダル８の操作状態に応じて移動コイル２１の励磁電流を調節するブレーキ力制御を行う。   At the time of braking in which the skid of the vehicle is detected by the ABS CPU 13, the control unit 12 performs brake ON / OFF control for switching the magnetic poles of the installation coils 25 and 26 at a cycle corresponding to the slip ratio of the wheel, and a brake operation detection signal. Based on the above, the brake force control for adjusting the exciting current of the moving coil 21 according to the operation state of the brake pedal 8 is performed.

車両のスキッド時、電動ブレーキ１は、設置コイル２５、２６の磁極が高速で切り替えられることにより、ピストン４が往復動して摩擦材６をブレーキディスク７に断続的に押し付け、車輪の回転を制動するブレーキ力を断続的に発生するアンチスキッドコントロールが行われる。   When the vehicle is skid, the electric brake 1 brakes the rotation of the wheel by intermittently pressing the friction material 6 against the brake disc 7 by reciprocating the piston 4 by switching the magnetic poles of the installation coils 25 and 26 at high speed. Anti-skid control that generates intermittent braking force is performed.

以上のように、車輪と共に回転するブレーキディスク７と、このブレーキディスク７に対峙する摩擦材６と、この摩擦材６をブレーキディスク７に押し付けるピストン４と、このピストン４をその軸方向に変位可能に支持するブレーキキャリア５と、ピストン４をその軸方向に駆動するリニアモータ２０とを備え、リニアモータ２０の駆動力によってピストン４が摩擦材６をブレーキディスク７に押し付けてブレーキ力を発生するため、従来の電動ブレーキに設けられていたボールスクリュナット機構等を廃止して構造を簡素化する。これにより、ブレーキ力の制御応答性を高められるとともに、製品のメンテナンス性、信頼性を高められる。   As described above, the brake disc 7 that rotates together with the wheels, the friction material 6 that faces the brake disc 7, the piston 4 that presses the friction material 6 against the brake disc 7, and the piston 4 can be displaced in the axial direction. And a linear motor 20 that drives the piston 4 in the axial direction thereof, and the piston 4 presses the friction material 6 against the brake disk 7 by the driving force of the linear motor 20 to generate a braking force. The structure is simplified by eliminating the ball screw nut mechanism and the like provided in the conventional electric brake. As a result, the control response of the braking force can be improved, and the maintainability and reliability of the product can be improved.

リニアモータ２０はこのブレーキキャリア５に設けられる設置コイル２５、２６と、ピストン４に設けられる移動コイル２１とを備えたため、設置コイル２５、２６と移動コイル２１の間に生じる磁力によりピストン４をブレーキディスク７に対して進退させ、ブレーキ力の制御応答性を高められる。   Since the linear motor 20 includes the installation coils 25 and 26 provided on the brake carrier 5 and the moving coil 21 provided on the piston 4, the piston 4 is braked by the magnetic force generated between the installation coils 25 and 26 and the moving coil 21. The control response of the braking force can be improved by moving the disc 7 forward and backward.

運転者によって操作されるブレーキペダル８と、このブレーキペダル８の操作状態を検出するブレーキ操作検出手段とを備え、検出されるブレーキ操作状態に応じて移動コイル２１の励磁電流を調節するブレーキ力制御を行うため、ブレーキペダル８の操作状態に応じてブレーキ力を的確に制御できる。   Brake force control including a brake pedal 8 operated by a driver and a brake operation detecting means for detecting an operation state of the brake pedal 8, and adjusting an excitation current of the moving coil 21 according to the detected brake operation state. Therefore, the braking force can be accurately controlled according to the operation state of the brake pedal 8.

車両のスキッド状態を検出する車両スキッド検出手段を備え、車両のスキッド状態に応じた周期で設置コイル２５、２６の磁極を切り替えるブレーキＯＮ・ＯＦＦ制御を行うため、ブレーキ力を断続的に発生するアンチスキッドコントロールが的確に行われる。   Vehicle skid detection means for detecting the skid state of the vehicle is provided, and brake ON / OFF control for switching the magnetic poles of the installation coils 25 and 26 at a cycle according to the skid state of the vehicle is performed. Skid control is performed accurately.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明の電動ブレーキは、自動車、鉄道、航空機、他の車両等に設けられる。   The electric brake of the present invention is provided in automobiles, railways, aircraft, other vehicles, and the like.

本発明の実施の形態を示す電動ブレーキの構成図。The block diagram of the electric brake which shows embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電動ブレーキ
４ ピストン
５ ブレーキキャリア
６ 摩擦材
７ ブレーキディスク
８ ブレーキペダル
１２ コントロールユニット
１３ ＡＢＳ用ＣＰＵ
２０ リニアモータ
２１ 移動コイル
２２ 鉄心
２３ 電磁石
２５、２６ 設置コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric brake 4 Piston 5 Brake carrier 6 Friction material 7 Brake disk 8 Brake pedal 12 Control unit 13 ABS CPU
20 Linear motor 21 Moving coil 22 Iron core 23 Electromagnet 25, 26 Installation coil

Claims (4)

車輪と共に回転するブレーキディスクと、
このブレーキディスクに対峙する摩擦材と、
この摩擦材をブレーキディスクに押し付けるピストンと、
このピストンをその軸方向に変位可能に支持するブレーキキャリアと、
ピストンをその軸方向に駆動するリニアモータとを備えたことを特徴とする電動ブレーキ。 A brake disc that rotates with the wheels,
Friction material facing this brake disc,
A piston that presses the friction material against the brake disc;
A brake carrier that supports the piston so as to be displaceable in the axial direction;
An electric brake comprising a linear motor that drives a piston in an axial direction thereof. 前記リニアモータは前記のブレーキキャリアに設けられる設置コイルと、
前記ピストンに設けられる移動コイルとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ。 The linear motor includes an installation coil provided on the brake carrier;
The electric brake according to claim 1, further comprising a moving coil provided on the piston. 運転者によって操作されるブレーキペダルと、
このブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキ操作検出手段とを備え、
検出されるブレーキ操作状態に応じて前記移動コイルの励磁電流を調節するブレーキ力制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の電動ブレーキ。 A brake pedal operated by the driver;
Brake operation detecting means for detecting the operation state of the brake pedal,
The electric brake according to claim 2, wherein brake force control is performed to adjust an excitation current of the moving coil according to a detected brake operation state. 車両のスキッド状態を検出する車両スキッド検出手段を備え、
車両のスキッド状態に応じた周期で前記設置コイルの磁極を切り替えるブレーキＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキ。 Vehicle skid detecting means for detecting the skid state of the vehicle,
The electric brake according to claim 1 or 2, wherein brake ON / OFF control is performed to switch the magnetic pole of the installation coil at a cycle according to a skid state of the vehicle.
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