JP2016217415A - パーキング機能付き電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 省スペースでのパーキングブレーキ機能の実装が可能なパーキング機能付き電動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 主ブレーキ用モータ４で駆動する摩擦材操作機構３を利用してパーキングブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構５を設ける。この駐車ブレーキ機構５は、主ブレーキ用モータ４から摩擦材操作機構３までのトルクを伝達する回転軸４ｃ，１６の何れか１軸と同軸に設けられた駐車ブレーキ用モータ９を有する。このモータ９のロータ９ａを移動させる直動機構３３と、係合機構３４とを設ける。この係合機構３４は、ロータ側係合部３４ａ、および前記直動機構３３によりロータ９ａが所定位置まで直進すると係合するハウジング側係合部３４ｂにより構成される。係合機構３４の係合によって、摩擦材２の押圧力の反力に対して回転軸の角度を保持する押圧力保持機能を生じる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動ブレーキ装置にパーキングブレーキとしての機能を加えたパーキング機能付き電動ブレーキ装置に関する。

電動モータを用いた電動ブレーキ装置として、次の各提案がなされている。
・遊星ローラねじを使用した電動アクチュエータの提案（特許文献１）。
・電動モータ、直動機構、および減速機を使用した電動ブレーキ装置における、パーキングブレーキ機構の提案（特許文献２）。
・歯車をロックする機能を有する電動ブレーキ装置の提案（特許文献３）。

特開２００６−１９４３５６号公報 特開２００６−１８３８００号公報 特開２００３−２４７６７６号公報

特許文献１のような、電動アクチュエータを使用した電動ブレーキ装置において、例えば特許文献２〜３のように、減速機等のトルク伝達機構をロックすることで自動車におけるパーキングブレーキ機能が実装できる。
しかし、その際、できるだけ省スペースでの実装が求められる。
また、上記の電動ブレーキ装置において、モータ失陥時の冗長系の構成が課題となることが考えられる。例えば、上記特許文献の実施例においては、モータ等の動力源を２系統有する必要が生じる可能性があり、その場合にコストや搭載スペースが問題となる可能性がある。

この発明の目的は、省スペースでのパーキングブレーキ機能の実装が可能なパーキング機能付き電動ブレーキ装置を提供することである。
この発明の他の目的は、主ブレーキ用モータの失陥時の冗長機能を持たせることができるようにすることである。

この発明のパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ１と、このブレーキロータ１と接触させる摩擦材２と、この摩擦材２を前記ブレーキロータ１と接触させる摩擦材操作機構３と、この摩擦材操作機構３を駆動する電動の主ブレーキ用モータ４と、前記摩擦材２および摩擦材操作機構３を用いて駐車ブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構５と、ハウジング６と、前記主ブレーキ用モータ４によるブレーキ力の制御および前記駐車ブレーキ機構５の制御を行う制御装置７とを備えるパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、
前記駐車ブレーキ機構５は、
前記主ブレーキ用モータ４から前記摩擦材操作機構３までのトルクを伝達する回転軸４ｃ，１６の何れか１軸と同軸に設けられた電動の駐車ブレーキ用モータ９と、
この駐車ブレーキ用モータ９を配した前記回転軸４ｃ，１６の軸方向に前記駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａを移動させる直動機構３３と、
前記駐車ブレーキ用モータ９の前記ロータ９ａに設けられたロータ側係合部３４ａ、および前記ハウジング６に設けられ前記直動機構３３により前記ロータ９ａが所定位置まで直進すると前記ロータ側係合部３４ａに対して前記ロータ９ａの回転を阻止するように係合するハウジング側係合部３４ｂにより構成される係合機構３４とを備え、
この係合機構３４の係合によって、前記摩擦材２の押圧力の反力に対して前記回転軸の角度を保持する押圧力保持機能を生じる。

この構成の電動ブレーキ装置によると、その摩擦材２および摩擦材操作機構３を用いて駐車ブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構５を設けたため、電動ブレーキ装置にパーキングブレーキとしての機能を持たせることができる。その場合に、主ブレーキ用モータ４から摩擦材操作機構３までのトルクを伝達する回転軸の何れか１軸と同軸に駐車ブレーキ用モータ９を設けたため、省スペースでのパーキングブレーキ機能の実装が可能となる。
なお、「前記主ブレーキ用モータ４から前記摩擦材操作機構３までのトルクを伝達する回転軸」とは、主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃ、摩擦材操作機構３の回転軸１６、および主ブレーキ用モータ４から摩擦材操作機構３にトルクを伝達するギヤ列等における各回転体の回転軸を言う。また、上記の「同軸に」とは、軸心が共通であるだけでなく、実態のある軸を共通して用いることを言う。

この発明において、前記駐車ブレーキ用モータ９と前記主ブレーキ用モータ４とが同軸に配置されていても良い。
主ブレーキ用モータ４と駐車ブレーキ用モータ９とが同軸であると、ハウジング６や軸受の共通化によるより一層の省スペース、部品点数削減、後述する冗長系用途における必要トルク減、等の利点が得られる。

この発明において、前記駐車ブレーキ機構５の前記直動機構３３は、前記摩擦材２の押圧力の反力トルクが所定値以下の場合は前記駐車ブレーキ用モータ９のトルクにより前記ロータ９ａと前記回転軸４ｃが同期して回転し、前記反力トルクが所定値以上の場合は前記直動機構３３により前記ロータ９ａが前記回転軸４ｃを軸方向に移動させる、動作切替機能を有するようにしても良い。
駐車ブレーキ用モータ９によって所定のブレーキ反力発生までは前記駐車ブレーキ用モータ９と同期して回転軸４ｃが回転する構造をとることで、冗長性を向上させることができる。

この発明において、前記直動機構３３が、前記駐車ブレーキ用モータ９の前記ロータ９ａと回転軸４ｃとのねじ構造によって構成されていても良い。
ねじ構造によると、簡単な構造で直動機構３３が得られる。
なお、「ねじ構造」とは軸方向に対して所定の傾斜角を持つ摺動溝を有する機構全般を示し、例えば等価リードの極めて大きい溝や、所定箇所のみ溝を有する部分ねじ構造も含むものとする。

前記ねじ構造の場合に、前記動作切替機能が、前記ねじ面に発生する摩擦力によって実現される構成であっても良い。
ねじ面に発生する摩擦力を利用すると、前記動作切替機能が簡単な構成で実現できる。

この発明において、前記制御装置７が、前記主ブレーキ用モータ４の機能失陥が発生した場合に、前記駐車ブレーキ用モータ９により前記摩擦材操作機構３を駆動する冗長機能を有するようにしても良い。
前記駐車ブレーキ機構５が、主ブレーキ用モータ４で駆動される摩擦材２および摩擦材操作機構３を駐車ブレーキ用モータ９で駆動して駐車ブレーキ機能を生じさせる構成であるため、前記失陥時に、駐車ブレーキ用モータ９を用いて通常のブレーキの代わりとする冗長機能が、簡単な構成で実現できる。

この発明において、前記制御装置７の機能失陥が発生しても、前記駐車ブレーキ用モータ９を、前記制御装置７が介入しない状態で駆動させる駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段４５を有するようにしても良い。
制御装置７が介入しない状態で駆動させる駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段４５が設けられていると、制御装置７の機能失陥が発生しても、駐車ブレーキ用モータ９を通常のブレーキの代わりとなるよう動作させて、ブレーキ機能が失陥してしまわないための冗長機能を得ることができる。

この発明のパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触させる摩擦材と、この摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作機構と、この摩擦材操作機構を駆動する電動の主ブレーキ用モータと、前記摩擦材および摩擦材操作機構を用いて駐車ブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構と、ハウジングと、前記主ブレーキ用モータによるブレーキ力の制御および前記駐車ブレーキ機構の制御を行う制御装置と、を備えるパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記駐車ブレーキ機構は、前記主ブレーキ用モータから前記摩擦材操作機構までのトルクを伝達する回転軸の何れか１軸と同軸に設けられた電動の駐車ブレーキ用モータと、この駐車ブレーキ用モータを配した前記回転軸の軸方向に前記駐車ブレーキ用モータのロータを移動させる直動機構と、前記駐車ブレーキ用モータの前記ロータに設けられたロータ側係合部、および前記ハウジングに設けられ前記直動機構により前記ロータが所定位置まで直進すると前記ロータ側係合部に対して前記ロータの回転を阻止するように係合するハウジング側係合部により構成される係合機構とを備え、この係合機構の係合によって、前記摩擦材の押圧力の反力に対して前記回転軸の角度を保持する押圧力保持機能を生じるため、省スペースでのパーキングブレーキ機能の実装が可能となる。

この発明の一実施形態に係るパーキング機能付き電動ブレーキ装置の断面図である。 図１の一部を省略した拡大断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、その駐車ブレーキ用モータのハウジングにおけるロータ対面部分の左側面図、同ロータおよびその各係合部の断面図、並びに同ロータの右側面図である。 同各係合部を展開して示す説明図である。 同係合部の非係合状態および係合状態を示す動作説明図である。 同パーキング機能付き電動ブレーキ装置におけるねじ構造の直動機構に作用する各力の説明図である。 同パーキング機能付き電動ブレーキ装置における制御系の各動作状態を示す概念構成のブロック図である。 同パーキング機能付き電動ブレーキ装置の制御器の動作のフローチャートである。

このパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、図１に示すようにブレーキロータ１と、このブレーキロータ１と接触させる摩擦材２と、この摩擦材２を前記ブレーキロータ１と接触させる摩擦材操作機構３と、この摩擦材操作機構３を、減速機８を介して駆動する電動の主ブレーキ用モータ４と、前記摩擦材２および摩擦材操作機構３を用いて駐車ブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構５と、ハウジング６と、前記主ブレーキ用モータ４によるブレーキ力の制御および前記駐車ブレーキ機構５の制御を行う制御装置７とを備える。

摩擦材２は、この例ではブレーキロータ１の両面にそれぞれ対向する一対のブレーキパッド２ａ，２ｂからなる。両ブレーキパッド２ａ，２ｂは、前記ハウジング６を設置した固定部材にガイド部材を介して、互いに対向する方向に進退自在に設置され、一方のブレーキパッド２ａが前記摩擦材操作機構３により進退させられる。他方のブレーギパッド２ｂは、連動機構（図示せず）により、前記一方のブレーキパッド２ａと連動して対向移動し、両ブレーキパッド２ａ，２ｂでブレーキロータ１を挟み付ける。ハウジング６は、モータ部ハウジング部６ａと、摩擦材操作機構ハウジング部６ｂと、減速機ハウジング部６ｃとで構成される。

図２に拡大して示すように、摩擦材操作機構３は、電動の主ブレーキ用モータ４から減速機８を介して出力される回転運動を直線運動に変換し、摩擦材２を進退させるいわゆる直動機構となる部分と、遊星減速機を構成する部分とを含む。この摩擦材操作機構３は、スライド部材１１と、軸受部材１２と、環状のスラスト板１３と、スラスト軸受１４と、転がり軸受１５，１５と、回転軸１６と、キャリア１７と、第１および第２のすべり軸受１８，１９とを有する。ハウジング６における摩擦材操作機構ハウジング部６ｂの内周面に、円筒状のスライド部材１１が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。スライド部材１１の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起１１ａが設けられている。この螺旋突起１１ａに、後述する複数の遊星ローラが噛合している。

ハウジング６内におけるスライド部材１１の軸方向一端側に、軸受部材１２が設けられている。この軸受部材１２は、径方向外方に延びるフランジ部と、ボス部とを有する。ボス部内に転がり軸受１５，１５が嵌合され、これら各軸受１５，１５の内輪内径面に回転軸１６が嵌合されている。よって回転軸１６は、軸受部材１２に軸受１５，１５を介して回転自在に支持される。

スライド部材１１の内周には、前記回転軸１６を中心に回転可能なキャリア１７が設けられている。キャリア１７は、軸方向に互いに対向して配置される第１のディスク１７ａ，および第２のディスク１７ｂを有する。軸受部材１２に近い第２のディスク１７ｂをインナ側ディスク１７ｂといい、軸受部材１２から遠い第１のディスク１７ａをアウタ側ディスク１７ａという場合がある。第１のディスク１７ａの２つの主面のうち、第２のディスク１７ｂに臨む主面には、この主面における外周縁部から軸方向に突出する間隔調整部材１７ｃが設けられる。この間隔調整部材１７ｃは、複数の遊星ローラ２０の間隔を調整するため、円周方向に間隔を空けて複数配設されている。これら間隔調整部材１７ｃにより、第１および第２のディスク１７ａ，１７ｂが一体に設けられる。

第２のディスク１７ｂは、回転軸１６との間に嵌合された第１のすべり軸受１８により、回転自在に、且つ、軸方向に移動自在に支持されている。第１のディスク１７ａには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔に第２のすべり軸受１９が嵌合されている。第１のディスク１７ａは、第２のすべり軸受１９により回転軸１６に回転自在に支持される。回転軸１６の端部には、スラスト荷重を受けるワッシャが嵌合され、このワッシャの抜け止め用の止め輪が設けられる。

キャリア１７には、複数のローラ軸２１が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２１の両端部が、それぞれ、第１および第２のディスク１７ａ，１７ｂによって支持されている。すなわち第１および第２のディスク１７ａ，１７ｂには、それぞれ長孔から成る軸挿入孔が複数形成され、第１および第２のディスク１７ａ，１７ｂの軸挿入孔の各対に各ローラ軸２１の両端部が挿入されてこれらローラ軸２１が径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２１には、これらローラ軸２１を径方向内方に付勢する弾性リング２２が掛け渡されている。

各ローラ軸２１に、遊星ローラ２０が回転自在に支持され、各遊星ローラ２０は、回転軸１６の外周面と、スライド部材１１の内周面との間に介在される。複数のローラ軸２１に渡って掛け渡された弾性リング２２の付勢力により、各遊星ローラ２０が回転軸１６の外周面に押し付けられる。回転軸１６が回転することで、この回転軸１６の外周面に接触する各遊星ローラ２０が接触摩擦により回転する。遊星ローラ２０の外周面には、前記スライド部材１１の螺旋突起１１ａに噛合する螺旋溝が形成されている。
キャリア１７の第２のディスク１７ｂと、遊星ローラ２０の軸方向一端部との間には、ワッシャおよびスラスト軸受（いずれも図示せず）が介在されている。ハウジング６１内において、第２のディスク１７ｂと軸受部材１２との間には、環状のスラスト板１３およびスラスト軸受１４が設けられている。

主ブレーキ用モータ４は、前記ハウジング６の前記主ブレーキ用モータ用ハウジング部６ａと、これに軸受３１，３２を介して回転自在に支持された回転軸４ｃと、この回転軸４ｃに設けられたロータ４ａと、このロータ４ａの周囲に位置して前記主ブレーキ用モータ用ハウジング部６ａの内周に設置されたステータ４ｂとを備える。この例では、主ブレーキ用モータ４は、永久磁石型の同期モータであり、前記ロータ４ａは永久磁石からなり、前記ステータ４ｂは、コア４ｂｂとコイル４ｂａとで構成される。主ブレーキ用モータ４は、同期モータに限らず、誘導モータや直流モータであっても良い。

減速機８について説明する。減速機８は、主ブレーキ用モータ４の回転を、回転軸１６に固定された入力ギヤ２３に減速して伝える機構であり、ギヤ列等で構成される。この例では、減速機８は、主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃに取り付けられた出力ギヤ２４の回転を、回転体である第１および第２の伝達ギヤ２５，２６を介して回転軸１６の端部に固定された入力ギヤ２３に減速して伝達可能としている。第１および第２の伝達ギヤ２５，２６は、互いに一体に固定され、固定の支軸２７上に回転自在に支持されている。伝達ギヤ２５，２６は、上記のように固定の支軸２７に支持されているが、伝達ギヤ２５，２６に共通となる回転軸を設け、その回転軸を回転材に支持するようにした場合の前記回転軸も、請求項で言う回転軸である。

駐車ブレーキ機構５を説明する。
駐車ブレーキ機構５は、主ブレーキ用モータ４と同軸に設けられてその回転軸４ｃを主ブレーキ用モータ４と共通とする駐車ブレーキ用モータ９と、この駐車ブレーキ用モータ９を配した前記回転軸４ｃの軸方向に前記駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａを移動させる直動機構３３と、前記直動機構３３により前記ロータ９ａが直進すると係合する係合機構３４とを備え、この係合機構３４の係合によって、後述のように、前記摩擦材２の押圧力の反力に対して前記回転軸４ｃの角度を保持する押圧力保持機能を有する。

前記駐車ブレーキ用モータ９は、図示の例では、永久磁石からなるステータ９ｂ、およびコイル９ａａ，コア９ａｂからなるロータ９ａを有し、図示は省略するがブラシやスリップリングを介して回転磁界を生成するブラシＤＣモータとされている。なお、永久磁石のステータ９ｂの代わりにコイルステータを用いても良い。その他、例えばブラシを用いないブラシレスＤＣモータを用いても良く、ステッピングモータや誘導モータを用いることも可能である。

駐車ブレーキ用モータ９の配置について、図示の例では主ブレーキ用モータ４と同軸に配置する例を示しているが、図１，図２中の減速機８のギヤ２５，２６と一体に回転軸（図示せず）を設けた場合の前記回転軸や、摩擦材操作機構３の入力軸１６等、主ブレーキ用モータ４から摩擦材操作機構３までのトルクを伝達する回転軸の何れかに配置すればよい。
図示の例のように主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃに配置する場合は、主ブレーキ用モータ４と駐車ブレーキ用モータ９のハウジング部や軸受の共通化による省スペース、部品点数削減、後述する冗長系用途における必要トルク減、等の利点がある。これに対して、減速機８のギヤ２５，２６や摩擦材操作機構３と同軸に駐車ブレーキ用モータ９を配置する場合、モータの軸長低減による設計自由度の増加、駐車ブレーキ用モータ９の慣性の影響低減等の利点が得られる。

前記直動機構３３は、駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａと、主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃとのねじ構造によって構成される。なお、「ねじ構造」とは軸方向に対して所定の傾斜角を持つ摺動溝を有する機構全般を示し、例えば等価リードの極めて大きい溝や、所定箇所のみ溝を有する部分ねじ構造も含む。

前記係合機構３４は、駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａに設けられたロータ側係合部３４ａとハウジング６に設けられたハウジング側係合部３４ｂにより構成される。ロータ側係合部３４ａは、直動機構３３により直動する際の両端のうちの片方に設けられている。前記係合機構３４は、前記回転軸４ｃの減圧方向への回転を抑止する形状を備えている。

図３は、前記係合機構３４を構成する前記ロータ側係合部３４ａおよびハウジング側係合部３４ｂの具体的な形状例を示す。駐車ブレーキ用モータ９におけるロータ９ａのコア９ａｂは、放射状に延びる複数の磁極９ａｂａを有し、各磁極９ａｂａは外径側端が円周方向へ延びるＴ状に形成されていて、その外径側端における円周方向の両端に、軸方向に延びる前記ロータ側係合部３４ａが矩形状の凸部として形成されている。各ハウジング側係合部３４ｂは、ロータ９ａのコア９ｂｂの外径端と対向して、リング状に並んでモータ部ハウジング部６ａから突出し、図４に展開図で示すように、円周方向にテーパ状に次第に突出して最突端で軸方向に立ち下がる三角形状とされ、鋸歯状の並び形状とされている。

図５（Ａ）は、前記係合機構３４が離反している状態、つまり非係合の状態を示す。このとき、駐車ブレーキ用モータ９に回転トルクが発生し、かつ主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃが例えばブレーキ押圧力の反力により抵抗トルクがある場合、駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａは、直動機構３３のねじに沿って回転し、軸方向に移動する。
図５（Ｂ）は、係合機構３４が係合している状態の図を示す。駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａが軸方向に移動する先の終着点には前記ハウジング側係合部３４ｂが設けてあり、ロータ９ａの回転軸４ｃの減圧方向への回転を抑止する形状を備えている。駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａの外周部に設けた凸部であるロータ側係合部３４ａが前記ハウジング側係合部３４ｂに係合し、直動機構３３のねじ構造により駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａがさらに突出しようとする動きを、ロータ９ａの回転軸４ｃの段差を介して前記軸受３２（図２参照）で阻害することで、摩擦材２の押圧力を保持したまま静止する。

図６は、図５の駐車ブレーキ機構５における直動機構３３のねじ構造における加減速を伴わない静的な動作概念を示す。中央の斜線は図５の駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａと回転軸４ｃ間のねじ構造における接触斜面を示す。すなわち、ロータ９ａの内周面の雌ねじと、回転軸４ｃの外周の雄ねじとの接触斜面を示す。なお、簡単の為、各パラメータの単位系は全て単位変換係数も含む任意次元とする。
ねじ回転力τ_ｓｌは、駐車ブレーキ用モータ９のトルクおよび回転軸４ｃの反力から、所定の係数αを掛けて次のようになる。ロータ回転軸反力は、電動ブレーキ装置の摩擦材２の押圧力の反力、主ブレーキ用モータ４のトルク、軸受抵抗、等から決定される。

ここで、τ_ｓｍ：駐車ブレーキ用モータトルク、τ_ｂ：反力

ねじ抵抗τ_ｆｒは、ねじ構造の直動機構３３を相対回転するのに必要な力を示し、主にねじ効率等から決定される或いは、別途ばね等を用いてプリセットトルクを印加する構造としても良い。
τ_ｓｌ＞τ_ｆｒとなる条件、すなわち所定の負荷がある状態で駐車ブレーキ用モータ９のモータトルクを所定以上に入力すると、駐車ブレーキ用モータ９のロータ９ａが図５の（Ａ）から（Ｂ）の状態へと推移し、駐車ブレーキ機構５として機能する。
また、上記の条件となるまでは、駐車ブレーキ用モータ９のトルクによりロータ回転軸４ｃが回転し、主ブレーキ用モータ４と同様の摩擦材押圧動作が可能である為、前記τ_ｆｒを任意に設計することで、主ブレーキ用モータ４の失陥時の冗長系として機能する。
すなわち、前記直動機構３３は、前記摩擦材２の押圧力の反力トルクが所定値以下の場合は前記駐車ブレーキ用モータ９のトルクにより前記ロータ９ａと前記回転軸４ｃが同期して回転し、前記反力トルクが所定値以上の場合は前記直動機構３３により前記ロータ９ａが前記回転軸４ｃを軸方向に移動させる、動作切替機能を有するようにする。このように、駐車ブレーキ用モータ９によって所定のブレーキ反力発生までは前記駐車ブレーキ用モータ９と同期して回転軸４ｃが回転する構造とすることで、主ブレーキ用モータ４の失陥時の冗長系として機能する。

図７は、制御系の構成を示すブロック図である。同図（Ａ）は、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換位置が、電源が投入されていない状態の接続先を示す。同図（Ｂ）は、同じ構成において、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換位置が、各制御装置が正常に機能しているときの接続先を示す。
このパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、機械的な部分である電動ブレーキアクチュエータ４０と、この電動ブレーキアクチュエータ４０を制御する前記制御装置７とで構成される。電動ブレーキアクチュエータ４０は、前記主ブレーキ用モータ４、駐車ブレーキ用モータ９、および減速機・摩擦材操作機構４１を備える。減速機・摩擦材操作機構４１は、前記減速機８と摩擦材操作機構３とでなり、一つのブロックで示している。電動ブレーキアクチュエータ４０には、電動アクチュエータ制御に用いるモータ角度センサやブレーキ力センサ等を含む、センサ４２が設けられている。

制御装置７は、演算器５１、主ブレーキ用モータ駆動回路５２、および駐車ブレーキ用モータ駆動回路５３を備えている。スイッチＳＷ３は、図示の都合上で制御装置７のブロック内に図示している。主ブレーキ用モータ駆動回路５２および駐車ブレーキ用モータ駆動回路５３は、それぞれ主ブレーキ用モータ４および駐車ブレーキ用モータ９に流すモータ電流を制御する回路であり、電源装置４３に接続されている。演算器５１は、上位ＥＣＵ５５からの指令に従い、定められた演算を行って、主ブレーキ用モータ駆動回路５２および駐車ブレーキ用モータ駆動回路５３を介し、主ブレーキ用モータ４および駐車ブレーキ用モータ９を制御する手段である。

駐車ブレーキ用モータ９は、駐車ブレーキ用モータ駆動回路５３を介する電流供給経路の他に、前記スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を介して電源装置４３に接続されており、これらスイッチＳＷ１〜ＳＷ３により、前記制御装置７が介入しない状態で駐車ブレーキ用モータ９を駆動させる駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段４５を構成している。第１のスイッチＳＷ１は、常開型であって、ブレーキ指令装置５６を構成するパーキングブレーキスイッチ（図示せず）のオン時に閉側に、オフ時は開側に切換えられる。第２のスイッチＳＷ２は、常閉型であり、後述の上記ＥＣＵ５５に設けられた異常診断手段（図示せず）により、制御装置７または主ブレーキ用モータ４の異常診断を行い、異常無しである場合に出力される正常診断信号のオンにより開状態とされる。第３のスイッチＳＷ３は、常時は直接に電源装置４３に接続される接点ａ側に閉となっており、演算器５１により駐車ブレーキ機構５の使用時に出力する信号によって駐車ブレーキ用モータ駆動回路５３に接続される接点ｂ側に閉とされる（図７（ｂ）参照）。
このように駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段４５が設けられることで、前記制御装置７や主ブレーキ用モータ４の機能失陥が発生しても、駐車ブレーキ機構５を機能させる冗長機能が得られる。

上位ＥＣＵ５５は、例えば車両全体の統括制御や協調制御等を行うＥＣＵ（電気制御ユニット）であり、ＶＣＵ（車両制御ユニット）とも呼ばれる。ブレーキ指令装置５６の各指令は、上位ＥＣＵ５５に入力され、上位ＥＣＵ５５から各パーキング機能付き電動ブレーキ装置の制御装置７に入力される。前記ブレーキ指令装置５６は、ブレーキペダル等の主ブレーキ操作手段、およびパーキングブレーキスイッチの総称であり、一つのブロックで図示している。なお、このパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、車両の前後左右の各輪に設けられており、図７の図中で「制御装置」および「電動ブレーキアクチュエータ」の語の後に、個々のパーキング機能付き電動ブレーキ装置を区別する符号「（１），（２）…」を付してある。

図８は、この実施形態の構成のパーキング機能付き電動ブレーキ装置が行う処理を示す流れ図であり、主に図７の演算器５１が行う処理を示す。
演算器５１は、上位ＥＣＵ５５から指令されるパーキングブレーキ要求（駐車ブレーキ機構５を機能させる要求）があるか否かを先ず判断する（ステップＳ１）。なお、図８では、図示の便宜上、駐車ブレーキ機構５を「Ｐブレーキ」と、主ブレーキ用モータ４を「主モータ」と、駐車ブレーキ用モータ９を「補助モータ」とそれぞれ記載している。パーキングブレーキ要求は、例えば車両のブレーキ指令装置５６のうちのパーキングキブレーキスイッチ等から入力されて上位ＥＣＵ５５から出力される要求であるが、長時間停止時等において上位ＥＣＵ５５に設けられた駐車ブレーキ機構要求手段（図示せず）が所定条件に基づいて判断して出力する要求であっても良い。

パーキングブレーキ要求があると、ステップＳ３に進み、パーキングブレーキ状態がロク状態であるかリリース状態であるかを判断する。ロック状態であるとそのまま処理を終了し、「開始」に戻る。通常のサービスブレーキ状態、つまり主ブレーキ用モータ４で制動し、駐車ブレーキ機構５がリリース状態となっている状態からパーキングブレーキ要求が入力されると、ステップＳ１１に進み、主ブレーキ用モータ４へ指令するブレーキ力目標値Ｆｒを、パーキングブレーキ力Ｆｐに所定値ａを加算した値として（ステップＳ１１）、ブレーキ力を制御する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。これは例えば図１〜図５の構造において、係合が完了するまでに主ブレーキ用モータ４が若干逆方向に回転してブレーキ力がやや低下するためであり、前記所定値ａは前記係合機構５の構造から必要に応じて設定する。

この場合に、ブレーキ力が所定の値Ｆｂとなった後（ステップＳ１２）、駐車ブレーキ用モータ９を駆動してロータ９ａ（図２）を突出させ、係合が完了した後（ステップＳ１４）、各モータの動作を停止し（ステップＳ１５，Ｓ１６）、パーキングブレーキ完了状態とする（ステップＳ１７）。

ステップＳ１の判断時にパーキングブレーキ要求がない場合は、ステップＳ２に進み、パーキングブレーキ状態を判断する。パーキングブレーキ要求がなく、パーキングブレーキ状態がロック状態である場合は、パーキングブレーキ状態からリリース要求が行われたことであり、この場合は係合機構を離反させるため、まずはブレーキ力Ｆｒを所定量δだけ増加させて主ブレーキ用モータ４の制御を行う（ステップＳ６，Ｓ７）。ブレーキ力Ｆｒが所定の値Ｆｂとなったか否かを判断して所定の値Ｆｂになった後（ステップＳ８）、駐車ブレーキ用モータ９を逆方向に駆動し、係合機構３４を離反させて（ステップＳ９）、パーキングブレーキ状態をリリースし（ステップＳ１０）、通常のサービスブレーキ状態、つまり主ブレーキ用モータ４で制動している状態に戻す。

ステップＳ２の判断時に、駐車ブレーキ機構５がリリース状態である場合は、主ブレーキ用モータ４の目標値Ｆｒを取得し（ステップＳ４）、主ブレーキ用モータ４によるブレーキ制御を行う（ステップＳ５）。
このパーキング機能付き電動ブレーキ装置は、このような一連の動作を行う。

上記構成のパーキング機能付き電動ブレーキ装置によると、このように、駐車ブレーキ用モータ９を主ブレーキ用モータ４の回転軸４ｃと同軸配置としたため、省スペースでのパーキングブレーキ機能の実装が可能となる。
また、駐車ブレーキ機構５は、駐車ブレーキ用モータ９により、所定のトルクまでは回転軸４ｃに入力できる構造としたため、主ブレーキ用モータ４の失陥時の冗長系の機能を持たせることができる。すなわち、駐車ブレーキ機構５における直動機構３３のねじ面の摩擦によって、駐車ブレーキ用モータ９によって所定のブレーキ反力発生までは前記駐車ブレーキ用モータ９と同期して回転軸４ｃが回転する動作切換機能を備える構造としたため、冗長性を向上させることができる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…ブレーキロータ
２…摩擦材
２ａ，２ｂ…摩擦パッド
３…摩擦材操作機構
４…主ブレーキ用モータ
４ｃ…回転軸
５…駐車ブレーキ機構
６…ハウジング
６ａ…モータ部ハウジング
６ｂ…摩擦材操作機構部ハウジング
６ｃ…減速機ハウジング
７…制御装置
９…駐車ブレーキ用モータ
８…減速機
９ａ…ロータ
９ｂ…ステータ
１６…回転軸
３３…直動機構
３４…係合機構
３４ａ…ロータ側係合部
３４ｂ…ハウジング側係合部
４０…電動ブレーキアクチュエータ
４５…駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段
５１…演算器具
５２…主ブレーキ用モータ駆動回路
５３…駐車ブレーキ用モータ駆動回路
５５…上位ＥＣＵ
５６…ブレーキ指令装置
ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ

Claims (7)

1. ブレーキロータと、このブレーキロータと接触させる摩擦材と、この摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作機構と、この摩擦材操作機構を駆動する電動の主ブレーキ用モータと、前記摩擦材および摩擦材操作機構を用いて駐車ブレーキ機能を生じさせる駐車ブレーキ機構と、ハウジングと、前記主ブレーキ用モータによるブレーキ力の制御および前記駐車ブレーキ機構の制御を行う制御装置とを備えるパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、
   前記駐車ブレーキ機構は、
   前記主ブレーキ用モータから前記摩擦材操作機構までのトルクを伝達する回転軸の何れか１軸と同軸に設けられた電動の駐車ブレーキ用モータと、
   この駐車ブレーキ用モータを配した前記回転軸の軸方向に前記駐車ブレーキ用モータのロータを移動させる直動機構と、
   前記駐車ブレーキ用モータの前記ロータに設けられたロータ側係合部、および前記ハウジングに設けられ前記直動機構により前記ロータが所定位置まで直進すると前記ロータ側係合部に対して前記ロータの回転を阻止するように係合するハウジング側係合部により構成される係合機構とを備え、
   この係合機構の係合によって、前記摩擦材の押圧力の反力に対して前記回転軸の角度を保持する押圧力保持機能を生じる、
   ことを特徴とするパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記駐車ブレーキ用モータと前記主ブレーキ用モータとが同軸に配置されているパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記駐車ブレーキ機構の前記直動機構は、前記摩擦材の押圧力の反力トルクが所定値以下の場合は前記駐車ブレーキ用モータのトルクにより前記ロータと前記回転軸が同期して回転し、前記反力トルクが所定値以上の場合は前記直動機構により前記ロータが前記回転軸を軸方向に移動させる、動作切替機能を有するパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
4. 請求項３に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記直動機構が、前記駐車ブレーキ用モータの前記ロータと前記回転軸とのねじ構造によって構成されたパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
5. 請求項４に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記直動機構は、前記動作切替機能が、前記ねじ面に発生する摩擦力によって実現される構成であるパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記制御装置が、前記主ブレーキ用モータの機能失陥が発生した場合に、前記駐車ブレーキ用モータにより前記摩擦材操作機構を駆動する冗長機能を有するパーキング機能付き電動ブレーキ装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のパーキング機能付き電動ブレーキ装置において、前記制御装置の機能失陥が発生しても、前記駐車ブレーキ用モータを、前記制御装置が介入しない状態で駆動させる駐車ブレーキ用モータ直接駆動手段を有するパーキング機能付き電動ブレーキ装置。

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