WO2013008773A1 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to an electric brake device used for an automobile or the like.
- a hydraulic brake device that drives a friction pad with a hydraulic cylinder and presses a brake disc has been adopted.
- brake control such as ABS (anti-lock brake system)
- a hydraulic circuit Electric brake devices that don't use the
- the electric brake device has a rotary shaft driven by an electric motor and a linear motion mechanism that converts the rotation of the rotary shaft into a linear motion, and a brake is applied by pressing a friction pad at the linear motion portion of the linear motion mechanism. It is to press against the disc. And in an electric brake device, in order to control braking force to a desired magnitude
- Patent Documents 1 to 3 are known as electric brake devices incorporating a sensor for detecting the pressing force of the friction pad.
- the electric brake device described in Patent Document 1 includes a caliper body in which opposed pieces that are opposed to each other with a brake disk interposed therebetween are connected by a bridge, and a linear motion mechanism incorporated in the caliper body. Press the friction pad with the linear motion part and press it against the brake disc.
- a strain sensor is incorporated at the joint position between the bridge portion of the caliper body and the opposing piece, and the pressing force of the friction pad is detected by the strain sensor.
- the electric brake device described in Patent Document 2 also includes a caliper body in which opposing pieces that are opposed to each other with a brake disk interposed therebetween are connected by a bridge, and a linear motion mechanism incorporated in the caliper body. A pair of electrodes are embedded in the linear motion part, and the pressing force of the friction pad is detected by measuring the electrical resistance between the electrodes that changes according to the strain.
- the electric brake device described in Patent Document 3 also includes a caliper body in which opposed pieces that are opposed to each other with a brake disk interposed therebetween are connected by a bridge, and a linear motion mechanism incorporated in the caliper body.
- a hydraulic chamber is provided inside the linear motion part, and the pressure of the friction pad is detected by measuring the pressure of the hydraulic chamber, which changes according to strain, with a hydraulic sensor.
- friction heat is generated between the friction pad and the brake disc, and the periphery of the friction pad is exposed to a high temperature by the friction heat.
- a strain sensor for detecting the pressing force of the friction pad is disposed at the joint position between the bridge portion and the facing piece of the caliper body. For this reason, the strain sensor becomes high temperature, a circuit for processing the sensor signal cannot be arranged near the strain sensor, and there is a problem that noise easily enters the sensor signal. In addition, when the caliper body becomes high temperature, the temperature distribution becomes non-uniform and heat distortion occurs. Since this thermal strain becomes an error, it is difficult to measure the strain due to the pressing force of the friction pad with high accuracy.
- the electrode for detecting the pressing force of the friction pad is disposed in the linear motion portion of the linear motion mechanism that presses the friction pad.
- the circuit could not be arranged near the electrodes, and noise was likely to enter the signal.
- the linear motion portion in which the electrode is embedded moves, it is necessary to design the wiring to the electrode to be movable, resulting in high cost.
- the problem to be solved by the present invention is that the sensor for detecting the pressing force of the friction pad is not easily affected by the frictional heat between the friction pad and the brake disk, and detects the pressing force of the friction pad with stable accuracy. It is providing the electric brake device which can do.
- a rotary shaft driven by an electric motor and a linear motion mechanism that converts rotation of the rotary shaft into linear motion of the linear motion portion are used, and the friction pad is pressed by the linear motion portion.
- the reaction force receiving member that receives the reaction force in the axial rearward direction that acts on the linear motion portion when the friction pad is pressed forward in the axial direction by the linear motion portion.
- a fixing member provided at a rear side in the axial direction of the portion and fixed at an interval rearward in the axial direction of the reaction force receiving member, and an N pole in the axial direction on one of the reaction force receiving member and the fixing member.
- the position of the magnetic sensor is arranged not in the linear motion portion of the linear motion mechanism but in the portion that receives the reaction force acting on the linear motion portion, the distance from the friction pad to the magnetic sensor can be increased. Therefore, the magnetic sensor is not easily affected by frictional heat between the friction pad and the brake disk.
- the magnetic pole array in which the N pole and the S pole are adjacent in the axial direction is used, the output signal of the magnetic sensor changes sharply with respect to the change in the axial direction of the relative position of the magnetic pole array and the magnetic sensor, On the other hand, it shows the directivity in the axial direction that does not change much with respect to changes in directions other than the axial direction. Therefore, the output signal of the magnetic sensor is hardly affected by external vibration, and the pressing force of the friction pad can be detected with stable accuracy.
- the magnetic pole row it is possible to employ a plurality of permanent magnets arranged so that N poles and S poles are alternately adjacent to each other. If it does in this way, a structure is simpler than employ
- the temperature error is smaller than when a thermocouple is used, and stable detection accuracy can be ensured over a long period of time.
- a plurality of planetary rollers that are in rolling contact with the outer peripheral cylindrical surface of the rotating shaft, a carrier that holds the plurality of planetary rollers so that they can rotate and revolve, and whose axial movement is restricted,
- the outer ring member serving as the linear motion portion disposed so as to surround the plurality of planetary rollers, the spiral ridge provided on the inner periphery of the outer ring member, and the planets engaged with the spiral ridge.
- the thing of the structure which consists of a spiral groove or a circumferential groove provided in the outer periphery of a roller is employable.
- the reaction force acting in the axial direction rearward acting on the outer ring member is received by the reaction force receiving member via the planetary roller and the carrier.
- the pressing force of the friction pad is detected based on the output signal of the magnetic sensor that changes with the deformation of the reaction force receiving member.
- the reaction force receiving member includes an annular plate portion that supports the carrier in the axial direction via a thrust bearing, and an inner cylinder portion that protrudes rearward in the axial direction from a radially inner end of the annular plate portion.
- the fixing member includes a fixing plate portion arranged to face the rearward in the axial direction of the reaction force receiving member, and an outer cylinder portion protruding axially forward from the fixing plate portion, and the outer cylinder portion Can be further added to the structure in which the magnetic pole array is provided on one of the outer cylinder part and the inner cylinder part and the magnetic sensor is provided on the other side. . In this way, since both the magnetic pole array and the magnetic sensor mounting portion are cylindrical, the rigidity is high, and changes in the relative positions of the magnetic pole array and the magnetic sensor due to external vibration can be suppressed.
- an MR sensor using a magnetoresistive element or an MI sensor using a magnetoimpedance element can be used as the magnetic sensor.
- a Hall IC using a Hall element only the strength of the magnetic field is obtained.
- the direction of the magnetic field can be detected, a change in the relative position between the magnetic pole array and the magnetic sensor can be detected with high accuracy.
- a neodymium magnet is used as the permanent magnet, a strong magnetic field can be generated in a small space.
- a plurality of electromagnetic coils arranged so that N poles and S poles are alternately adjacent to each other can be used.
- a coil temperature sensor for measuring the temperature of the electromagnetic coil is provided, and a current that changes the applied current of the electromagnetic coil according to the output signal of the coil temperature sensor so that the strength of the magnetic field generated by the electromagnetic coil is constant.
- Providing the adjustment circuit makes it possible to generate a stable magnetic field regardless of temperature changes, and stabilizes the detection accuracy of the magnetic sensor.
- the position of the magnetic sensor is arranged not in the linear motion portion of the linear motion mechanism but in the portion that receives the reaction force acting on the linear motion portion, the distance from the friction pad to the magnetic sensor And the temperature around the magnetic sensor is unlikely to become high.
- the magnetic pole array in which the N pole and the S pole are adjacent to each other in the axial direction is used, the output signal of the magnetic sensor changes sharply with respect to the axial change in the relative position of the magnetic pole array and the magnetic sensor. It shows the directivity in the axial direction that does not change much with respect to changes in directions other than the axial direction. Therefore, the output signal of the magnetic sensor is hardly affected by external vibration, and the pressing force of the friction pad can be detected with stable accuracy.
- FIG. 1 is an enlarged sectional view of the vicinity of the electric linear actuator Sectional view along line III-III in FIG.
- FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the magnetic sensor
- the expanded sectional view which shows the example which changed arrangement
- Enlarged cross-sectional view of an electric linear actuator showing an example of adopting a ball screw mechanism as the linear mechanism
- Sectional view along line VIII-VIII in FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the ball and the inclined groove shown in FIG. 7, and
- FIG. 7B is a diagram showing a state where the rotation disk and the linear motion disk are relatively rotated from the state shown in FIG. Figure
- FIG. 1 shows an electric brake device 1 according to an embodiment of the present invention.
- the electric brake device 1 includes a caliper body 6 having a shape in which opposed pieces 3 and 4 that are opposed to each other with a brake disc 5 that rotates integrally with a wheel interposed therebetween, and a opposed piece 3 that faces the brake disc 2.
- the electric linear actuator 7 incorporated in the accommodation hole 19 opened on the surface and a pair of left and right friction pads 8 and 9 are included.
- the friction pad 8 is provided between the opposing piece 3 and the brake disk 2 and is supported by a pad pin (not shown) attached to the caliper body 6 so as to be movable in the axial direction of the brake disk 2.
- the other friction pad 9 is attached to the opposing piece 4 on the opposite side.
- the caliper body 6 is supported so as to be slidable in the axial direction of the brake disc 2.
- the electric linear actuator 7 is disposed so as to surround the rotating shaft 10, a plurality of planetary rollers 11 that are in rolling contact with the outer peripheral cylindrical surface of the rotating shaft 10, and the planetary rollers 11.
- the rotary shaft 10 is connected to the electric motor 15 shown in FIG. 1 through a gear 16 and is driven to rotate by the electric motor 15.
- the rotating shaft 10 is inserted into the receiving hole 19 with one end protruding from the opening on the rear side in the axial direction of the receiving hole 19 formed so as to penetrate the opposing piece 3 in the axial direction.
- the gear 16 is spline fitted to prevent rotation.
- the gear 16 is covered with a lid 18 fixed with a bolt 17 so as to close the opening on the rear side in the axial direction of the accommodation hole 19.
- a bearing 18 a that rotatably supports the rotary shaft 10 is incorporated in the lid 18.
- the planetary roller 11 is in rolling contact with the outer peripheral cylindrical surface of the rotating shaft 10, and the planetary roller 11 is caused by friction between the planetary roller 11 and the rotating shaft 10 when the rotating shaft 10 rotates. Also comes to rotate.
- a plurality of planetary rollers 11 are provided at regular intervals in the circumferential direction.
- the outer ring member 12 is accommodated in an accommodation hole 19 provided in the facing piece 3 of the caliper body 6, and is supported so as to be slidable in the axial direction on the inner periphery of the accommodation hole 19.
- An engagement recess 21 is formed at the front end in the axial direction of the outer ring member 12 to engage with an engagement protrusion 20 formed on the back surface of the friction pad 8.
- the engagement protrusion 20 is engaged with the engagement recess 21.
- the outer ring member 12 is prevented from rotating with respect to the caliper body 6.
- a spiral ridge 22 is provided on the inner periphery of the outer ring member 12, and a circumferential groove 23 that engages with the spiral ridge 22 is provided on the outer periphery of the planetary roller 11, and when the planetary roller 11 rotates.
- the spiral ridge 22 of the outer ring member 12 is guided by the circumferential groove 23 so that the outer ring member 12 moves in the axial direction.
- the circumferential groove 23 having a lead angle of 0 degrees is provided on the outer periphery of the planetary roller 11, but a spiral groove having a lead angle different from that of the spiral protrusion 22 may be provided instead of the circumferential groove 23. .
- the carrier 13 includes a carrier pin 13A that rotatably supports the planetary roller 11, an annular carrier plate 13C that maintains a constant circumferential interval at the axial front end of each carrier pin 13A, and an axial direction of each carrier pin 13A. And an annular carrier body 13B that maintains a constant circumferential interval at the rear end.
- the carrier plate 13C and the carrier body 13B face the planetary roller 11 in the axial direction, and are connected via a connecting rod 24 disposed between the planetary rollers 11 adjacent in the circumferential direction.
- the carrier body 13 ⁇ / b> B is supported by the rotary shaft 10 via the sliding bearing 25 and is rotatable relative to the rotary shaft 10.
- a thrust bearing 26 is incorporated between the planetary roller 11 and the carrier body 13B to block the rotation of the planetary roller 11 from being transmitted to the carrier body 13B.
- Each carrier pin 13A is urged radially inward by a reduced diameter ring spring 27 mounted so as to circumscribe a plurality of carrier pins 13A arranged at intervals in the circumferential direction.
- a reduced diameter ring spring 27 mounted so as to circumscribe a plurality of carrier pins 13A arranged at intervals in the circumferential direction.
- the reaction force receiving member 14 is fitted into the receiving hole 19 at the rear in the axial direction of the outer ring member 12, and the carrier 13 is moved in the axial direction via a spacer 28 that revolves integrally with the carrier 13 and a thrust bearing 29. It has an annular plate portion 14A to be supported and an inner cylinder portion 14B that protrudes rearward in the axial direction from the radially inner end of the annular plate portion 14A.
- the thrust bearing 29 prevents the revolution of the carrier 13 from being transmitted to the reaction force receiving member 14.
- a plurality of rolling bearings 30 that rotatably support the rotating shaft 10 are incorporated in the inner periphery of the reaction force receiving member 14 at intervals in the axial direction.
- the reaction force receiving member 14 is restricted from moving rearward in the axial direction by locking the outer peripheral edge of the annular plate portion 14 ⁇ / b> A with a retaining ring 31.
- the retaining ring 31 is attached to a circumferential groove 32 formed axially rearward of the sliding portion of the outer ring member 12 on the inner periphery of the accommodation hole 19.
- the retaining ring 31 is formed by combining a plurality of divided bodies divided in an arc shape, and is held in the circumferential groove 32 by restricting radial movement by an annular retainer 33.
- the reaction force receiving member 14 supports the carrier body 13B in the axial direction via the spacer 28 and the thrust bearing 29, thereby restricting the movement of the carrier 13 in the rearward direction in the axial direction. Further, the carrier 13 is also restricted from moving forward in the axial direction by a retaining ring 34 attached to the front end of the rotating shaft 10 in the axial direction. Therefore, the movement of the carrier 13 in both the axial front and the axial rear is restricted, and the planetary roller 11 held by the carrier 13 is also restricted in the axial movement.
- a fixing member 35 is fixed to the opposing piece 3 with an interval behind the reaction force receiving member 14 in the axial direction.
- the fixing member 35 can be fixed, for example, by sandwiching the fixing member 35 between the facing piece 3 and the lid 18.
- the fixing member 35 includes a fixing plate portion 35A disposed opposite to the axially rear side of the reaction force receiving member 14, and an outer cylinder portion 35B that protrudes forward in the axial direction from the fixing plate portion 35A.
- the portion 35B is disposed to face the outer diameter side of the inner cylinder portion 14B of the reaction force receiving member 14.
- a plurality of permanent magnets 36 and 36 are attached to the outer periphery of the inner cylindrical portion 14 ⁇ / b> B of the reaction force receiving member 14 so that the N pole and the S pole are alternately adjacent to each other.
- the magnets 36 and 36 form a magnetic pole array 37 in which N and S poles are alternately adjacent in the axial direction.
- each permanent magnet 36 is magnetized in the radial direction, and an N pole and an S pole are formed at the radially outer end and the radially inner end of each permanent magnet 36.
- a strong magnetic field can be generated in a space-saving manner, but a samarium cobalt magnet, an alnico magnet, a ferrite magnet, or the like may be used.
- the samarium cobalt magnet or the alnico magnet is used, the magnetic field decrease due to the temperature rise of the permanent magnet 36 is small. Therefore, even when the temperature of the permanent magnet 36 rises due to the frictional heat of the friction pad 8 and the brake disk 2, The strength of the magnetic field is stabilized.
- a magnetic sensor 38 is attached to the inner periphery of the outer cylindrical portion 35B of the fixed member 35 so as to face the magnetic pole array 37 in the direction perpendicular to the axis (radial direction in the drawing).
- the magnetic sensor 38 is disposed on an extension line in the magnetization direction of the permanent magnet 36, detects a change in the magnetic field when the relative position with the magnetic pole array 37 changes in the axial direction, and based on the change in the magnetic field. A change in the axial direction of the relative position of the inner cylinder portion 14B and the outer cylinder portion 35B is detected.
- an MR sensor using a magnetoresistive element or an MI sensor using a magnetoimpedance element can be used as the magnetic sensor 38.
- a temperature sensor 39 is attached in the vicinity of the magnetic sensor 38 on the inner periphery of the outer cylinder portion 35B.
- a thermocouple can be used. However, if a resistance temperature detector (thermistor) whose electric resistance changes depending on the temperature is used, the temperature is higher than when a thermocouple is used. There are few errors, and stable detection accuracy can be ensured over a long period of time.
- the circuit that processes the output signals of the magnetic sensor 38 and the temperature sensor 39 is provided with a correction control unit that corrects the output signal of the magnetic sensor 38 based on the output signal of the temperature sensor 39.
- the correction control unit corrects the output signal of the magnetic sensor 38 so as to compensate for the decrease because the magnetic field generated by the permanent magnet 36 decreases as the temperature rises.
- the rotating shaft 10 rotates and the planetary roller 11 revolves around the rotating shaft 10 while rotating around the carrier pin 13A.
- the outer ring member 12 and the planetary roller 11 move relative to each other in the axial direction by the engagement of the spiral ridge 22 and the circumferential groove 23, but the planetary roller 11 is restricted from moving in the axial direction together with the carrier 13.
- the roller 11 does not move in the axial direction, and the outer ring member 12 moves in the axial direction.
- the electric brake device 1 converts the rotation of the rotating shaft 10 driven by the electric motor 15 into the axial movement of the outer ring member 12, and presses the friction pad 8 with the outer ring member 12 to press the brake disc 2.
- a braking force is generated by pressing the
- the reaction force receiving member 14 receives the thrust bearing 29 through the thrust bearing 29.
- the reaction force receiving member 14 is deformed in the axial direction by the reaction force, and the relative position of the magnetic pole array 37 and the magnetic sensor 38 is changed in the axial direction as the reaction force receiving member 14 is deformed. Therefore, the output signal of the magnetic sensor 38 changes according to the pressing force of the friction pad 8, and the pressing force of the friction pad 8 can be detected based on the output signal of the magnetic sensor 38. Further, the braking force of the electric brake device 1 can be controlled using the output signal of the magnetic sensor 38.
- the position of the magnetic sensor 38 is not a linear motion portion (outer ring member 12) of the electric linear motion actuator 7 but a portion that receives a reaction force acting on the linear motion portion (reaction force). Since it is disposed on the receiving member 14), the distance from the friction pad 8 to the magnetic sensor 38 is long, and the surroundings of the magnetic sensor 38 are unlikely to become hot. Therefore, it is possible to detect the pressing force of the friction pad 8 with high accuracy.
- the output signal of the magnetic sensor 38 is the axis of the relative position between the magnetic pole array 37 and the magnetic sensor 38. It shows the directivity in the axial direction, which changes sharply with respect to the change in direction, while it does not change much with respect to changes in directions other than the axial direction. In particular, in the vicinity of the boundary between the N pole and the S pole, a steep magnetic field change can be obtained with respect to a slight axial displacement. Therefore, the output signal of the magnetic sensor 38 is not easily affected by external vibration, and the pressing force of the friction pad 8 can be detected with stable accuracy.
- the electric brake device 1 has a high rigidity because both the magnetic pole array 37 and the attachment portion of the magnetic sensor 38 (that is, the outer cylinder portion 35B and the inner cylinder portion 14B) are cylindrical, and has high rigidity. The change in the relative position of the sensor 38 is small. Further, since the rolling bearing 30 that rotatably supports the rotating shaft 10 is incorporated in the inner periphery of the reaction force receiving member 14, the vibration of the reaction force receiving member 14 due to external vibration is minimal, and the magnetic sensor 38 The detection accuracy is very stable.
- the reaction force receiving member 14 when the reaction force acting on the outer ring member 12 is received by the reaction force receiving member 14, the reaction force receiving member 14 is deformed more greatly on the inner diameter side than on the outer diameter side. Therefore, if the inner cylinder portion 14B to which the magnetic pole array 37 is attached is provided not to the outer diameter side of the fixing member 35 but to face the inner diameter side of the fixing member 35 as shown in the above embodiment, the friction pad 8 is highly accurate. Can be detected.
- the electric brake device 1 detects the pressing force of the friction pad 8 based on the deformation of the reaction force receiving member 14 due to the reaction force when the outer ring member 12 presses the friction pad 8 forward in the axial direction. Therefore, it is possible to maintain stable detection performance over a long period of time without being affected by the hysteresis of the electric brake device 1.
- the case where the permanent magnet 36 is attached to the inner cylinder portion 14B of the reaction force receiving member 14 and the magnetic sensor 38 is attached to the outer cylinder portion 35B of the fixing member 35 has been described as an example.
- the magnetic sensor 38 may be attached to the inner cylinder portion 14B of the reaction force receiving member 14 and the permanent magnet 36 may be attached to the outer cylinder portion 35B of the fixing member 35.
- the magnetic pole array 37 As the magnetic pole array 37, as shown in the above-described embodiment, when a permanent magnet 36 in which N poles and S poles are alternately arranged is employed, the structure is simple and the cost is low. It is also possible to employ a plurality of electromagnetic coils arranged so that the S poles are alternately adjacent. In this case, a coil temperature sensor that measures the temperature of the electromagnetic coil is provided, and a current adjustment circuit that changes the applied current of the electromagnetic coil according to the output signal of the coil temperature sensor so that the strength of the magnetic field generated by the electromagnetic coil is constant. Is provided, a stable magnetic field can be generated regardless of temperature changes, and the detection accuracy of the magnetic sensor 38 is stabilized.
- the linear motion mechanism that converts the rotation of the rotary shaft 10 into the linear motion of the linear motion portion 12
- the planetary rollers 11 that are in rolling contact with the outer cylindrical surface of the rotary shaft 10 and the planetary rollers 11 rotate.
- the carrier 13 which is held so as to be capable of revolving and whose axial movement is restricted, the outer ring member 12 disposed so as to surround the plurality of planetary rollers 11, and the spiral ridge 22 provided on the inner periphery of the outer ring member 12.
- a planetary roller mechanism comprising a spiral groove or a circumferential groove 23 provided on the outer periphery of each planetary roller 11 so as to engage with the spiral ridge 22 has been described as an example.
- the present invention can be similarly applied to an electric brake device that employs a linear motion mechanism having a configuration.
- FIG. 6 shows an example of an electric brake device that employs a ball screw mechanism as a linear motion mechanism.
- a ball screw mechanism as a linear motion mechanism.
- the electric linear actuator 7 includes a rotating shaft 10, a screw shaft 40 provided integrally with the rotating shaft 10, a nut 41 provided so as to surround the screw shaft 40, and an outer periphery of the screw shaft 40.
- a plurality of balls 44 incorporated between the thread groove 42 formed on the inner surface of the nut 41 and the thread groove 43 formed on the inner periphery of the nut 41, and a return (not shown) for returning the ball 44 from the end point of the screw groove 43 of the nut 41 to the starting point.
- It has a tube and a reaction force receiving member 14 arranged behind the nut 41 in the axial direction.
- the nut 41 is accommodated in the accommodation hole 19 provided in the opposing piece 3 of the caliper body 6 so as to be slidable in the axial direction while being prevented from rotating with respect to the caliper body 6.
- a spacer 28 that rotates integrally with the screw shaft 40 is provided at the rear end in the axial direction of the screw shaft 40, and the spacer 28 is supported by the reaction force receiving member 14 via a thrust bearing 29.
- the reaction force receiving member 14 supports the nut 41 in the axial direction via the spacer 28 and the thrust bearing 29, thereby restricting the movement of the nut 41 in the rearward direction.
- the electric linear actuator 7 can move the nut 41 forward in the axial direction by rotating the rotary shaft 10 to relatively rotate the screw shaft 40 and the nut 41.
- a reaction force acting rearward in the axial direction acts on the screw shaft 40, and the reaction force is received by the reaction force receiving member 14 via the spacer 28 and the thrust bearing 29.
- the reaction force receiving member 14 is deformed in the axial direction by the reaction force, and the relative position of the magnetic pole array 37 and the magnetic sensor 38 is changed in the axial direction as the reaction force receiving member 14 is deformed. Therefore, as in the above embodiment, the output signal of the magnetic sensor 38 changes according to the pressing force of the friction pad 8, and the pressing force of the friction pad 8 can be detected based on the output signal of the magnetic sensor 38.
- FIG. 7 shows an example in which an electric brake device employing a ball ramp mechanism as a linear motion mechanism is applied.
- the electric linear motion actuator 7 includes a rotary shaft 10, a rotary disc 50 that is prevented from rotating around the outer circumference of the rotary shaft, and a linear motion disc 51 that is disposed in front of the rotary disc 50 in the axial direction. And a plurality of balls 52 sandwiched between the rotary disk 50 and the linear motion disk 51, and a reaction force receiving member 14 disposed on the axially rear side of the linear motion disk 51.
- the linear motion disk 51 is accommodated in the accommodation hole 19 provided in the opposing piece 3 of the caliper body 6 so as to be slidable in the axial direction while being prevented from rotating with respect to the caliper body 6.
- a spacer 28 that rotates integrally with the rotating disk 50 is provided at the rear end in the axial direction of the rotating disk 50, and the spacer 28 is supported by the reaction force receiving member 14 via a thrust bearing 29.
- the reaction force receiving member 14 supports the rotary disk 50 in the axial direction via the spacer 28 and the thrust bearing 29, thereby restricting the movement of the rotary disk 50 in the axial direction rearward.
- an inclined groove 53 whose depth gradually decreases along one circumferential direction is formed on the facing surface 50 a of the rotating disk 50 with respect to the linearly moving disk 51.
- An inclined groove 54 whose depth gradually decreases along the other direction in the circumferential direction is formed on the opposed surface 51a of the rotating disk 50.
- the ball 52 is incorporated between the inclined groove 53 of the rotating disk 50 and the inclined groove 54 of the linear motion disk 51.
- the ball 52 rolls in the inclined grooves 53, 54, and the interval between the rotating disk 50 and the linearly moving disk 51 is increased.
- the electric linear actuator 7 can move the linear disk 51 forward in the axial direction by rotating the rotary shaft 10 to relatively rotate the linear disk 51 and the rotary disk 50.
- a reaction force in the axially rearward direction acts on the rotary disk 50, and the reaction force is received by the reaction force receiving member 14 via the spacer 28 and the thrust bearing 29.
- the reaction force receiving member 14 is deformed in the axial direction by the reaction force, and the relative position of the magnetic pole array 37 and the magnetic sensor 38 is changed in the axial direction as the reaction force receiving member 14 is deformed. Therefore, as in the above embodiment, the output signal of the magnetic sensor 38 changes according to the pressing force of the friction pad 8, and the pressing force of the friction pad 8 can be detected based on the output signal of the magnetic sensor 38.
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Abstract
摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる電動ブレーキ装置を提供する。回転軸(10)の回転を外輪部材(12)の直線運動に変換する直動機構を有し、外輪部材(12)で摩擦パッド(8)を押圧してブレーキディスク(2)に押さえ付ける電動ブレーキ装置(1)において、外輪部材(12)で摩擦パッド(8)を軸方向前方に押圧したときに作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材(14)を設け、その反力受け部材(14)の軸方向後方に固定部材(35)を設け、反力受け部材(14)に磁極列(37)を設け、固定部材(35)に磁気センサ(38)を設ける。
Description
この発明は、自動車などに使用される電動ブレーキ装置に関する。
車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ABS(アンチロックブレーキシステム)等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。
電動ブレーキ装置は、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直線運動に変換する直動機構とを有し、その直動機構の直動部で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付けるものである。そして、電動ブレーキ装置においては、制動力を所望の大きさに制御するために、摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込むことが多い。
このように摩擦パッドの押圧力を検出するセンサを組み込んだ電動ブレーキ装置として、例えば特許文献1~3に記載のものが知られている。
特許文献1に記載の電動ブレーキ装置は、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける。そして、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に歪センサを組み込み、その歪センサで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
特許文献2に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部に一対の電極を埋め込み、歪みに応じて変化する電極間の電気抵抗を計測することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
特許文献3に記載の電動ブレーキ装置も、ブレーキディスクを間に挟んで対向する対向片をブリッジで連結したキャリパボディと、キャリパボディに組み込まれた直動機構とを有し、その直動機構の直動部の内部に液圧室を設け、歪みに応じて変化する液圧室の圧力を液圧センサで測定することで摩擦パッドの押圧力を検出するようにしている。
ところで、一般に、摩擦パッドとブレーキディスクの間には摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッドの周囲は高温にさらされる。
そして、特許文献1に記載の電動ブレーキ装置は、摩擦パッドの押圧力を検出するための歪センサが、キャリパボディのブリッジ部と対向片の接合位置に配置されている。そのため、歪センサが高温となり、センサ信号を処理する回路を歪センサの近くに配置することができず、センサ信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、キャリパボディは、高温になったときに温度分布が不均一となって熱歪みを生じる。この熱歪みが誤差となるので、摩擦パッドの押圧力による歪みを高い精度で測定することが難しかった。
特許文献2に記載の電動ブレーキ装置も、摩擦パッドの押圧力を検出するための電極が、摩擦パッドを押圧する直動機構の直動部に配置されているので、電極が高温となり、信号処理回路を電極の近くに配置することができず、信号にノイズが入りやすいという問題があった。また、電極を埋め込んだ直動部が移動するので、電極までの配線を移動可能に設計する必要があり、コスト高であった。
特許文献3に記載の電動ブレーキ装置は、万一、液圧室の作動液が漏れて、エアが液圧室に混入した場合、液圧センサの出力が摩擦パッドの押圧力に対応しなくなるので、長期にわたって信頼性を確保するのが難しい。また、高い信頼性をもって液圧室の液密状態を確保しようとすると、コストが高くなるという問題があった。
この発明が解決しようとする課題は、摩擦パッドの押圧力を検出するためのセンサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる電動ブレーキ装置を提供することである。
上記課題を解決するため、電動モータで駆動される回転軸と、その回転軸の回転を直動部の直線運動に変換する直動機構とを有し、前記直動部で摩擦パッドを押圧してブレーキディスクに押さえ付ける電動ブレーキ装置において、前記直動部で摩擦パッドを軸方向前方に押圧したときに直動部に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材を前記直動部の軸方向後方に設け、その反力受け部材の軸方向後方に間隔をおいて固定された固定部材を設け、前記反力受け部材と固定部材のうちの一方に、軸方向にN極とS極が交互に隣接する磁極列を設け、他方に、軸直角方向に前記磁極列と対向して配置され、前記磁極列に対する相対位置の軸方向変化を検出する磁気センサを設けた構成を採用した。
このようにすると、直動機構の直動部が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、直動部に作用する軸方向後方への反力が反力受け部材で受け止められて、反力受け部材が軸方向に変形し、この反力受け部材の変形に伴い、磁極列と磁気センサの相対位置が軸方向に変化する。そのため、磁気センサの出力信号が摩擦パッドの押圧力に応じて変化し、磁気センサの出力信号に基づいて、摩擦パッドの押圧力を検出することができる。
ここで、磁気センサの位置が、直動機構の直動部ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから磁気センサまでの距離が長くとれる。そのため、磁気センサが、摩擦パッドとブレーキディスクの間の摩擦熱の影響を受けにくい。また、N極とS極が軸方向に隣接した磁極列を使用しているので、磁気センサの出力信号は、磁極列と磁気センサの相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる。
前記磁極列としては、N極とS極が交互に隣り合うように配置された複数の永久磁石を採用することができる。このようにすると、磁極列として電磁コイルを採用するよりも構造が単純であり、低コストである。
この場合、摩擦パッドとブレーキディスクの摩擦熱などの影響により永久磁石の温度が上昇した場合、その温度上昇に伴って永久磁石が発生する磁界が減少するので、前記磁気センサの近傍に温度センサを設け、その温度センサの出力信号に基づいて前記磁気センサの出力信号を補正する補正制御部を設けると、磁気センサの検出精度をより安定させることができる。
この場合、前記温度センサとして測温抵抗体を使用すると、熱電対を使用する場合よりも温度誤差が少なく、長期にわたって安定した検出精度を確保することができる。
前記直動機構としては、前記回転軸の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラと、その複数の遊星ローラを自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤと、前記複数の遊星ローラを囲むように配置された前記直動部としての外輪部材と、その外輪部材の内周に設けられた螺旋凸条と、その螺旋凸条と係合するように前記各遊星ローラの外周に設けられた螺旋溝または円周溝とからなる構成のものを採用することができる。ここで、前記直動部としての外輪部材が摩擦パッドを軸方向前方に押圧するとき、外輪部材に作用する軸方向後方への反力は、遊星ローラとキャリヤを介して反力受け部材で受け止められ、この反力受け部材の変形に伴って変化する前記磁気センサの出力信号に基づいて、摩擦パッドの押圧力が検出される。
前記反力受け部材は、前記キャリヤをスラスト軸受を介して軸方向に支持する円環板部と、その円環板部の径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部とを有し、前記固定部材は、前記反力受け部材の軸方向後方に対向して配置された固定板部と、その固定板部から軸方向前方に突出する外筒部とを有し、前記外筒部は前記内筒部の外径側に対向して配置され、前記外筒部と内筒部の一方に前記磁極列が設けられ、他方に前記磁気センサが設けられた構成を更に加えることができる。このようにすると、磁極列と磁気センサの取り付け部分がいずれも筒状なので剛性が高く、外部振動による磁極列と磁気センサの相対位置の変化を抑えることができる。
更に、前記反力受け部材の内周に、前記回転軸を回転可能に支持する転がり軸受を組み込むと、回転軸の支持剛性を高めるとともに、外部振動による反力受け部材の振動を最小限に抑えることが可能となる。
前記磁気センサとしては、磁気抵抗素子を用いたMRセンサや、磁気インピーダンス素子を用いたMIセンサを使用することも可能であるが、ホール素子を用いたホールICを使用すると、磁界の強さだけでなく磁界の向きも検出することができるので、磁極列と磁気センサの相対位置の変化を高精度に検出することが可能となる。また、前記永久磁石としてネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界を発生させることができる。
前記磁極列としては、N極とS極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルを使用することができる。この場合、電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、前記電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるように前記コイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けると、温度変化によらず安定した磁界を発生させることが可能となり、磁気センサの検出精度が安定する。
この発明の電動ブレーキ装置は、磁気センサの位置が、直動機構の直動部ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分に配置されているので、摩擦パッドから磁気センサまでの距離が長く、磁気センサの周囲が高温になりにくい。また、N極とS極が軸方向に隣接した磁極列を使用しているので、磁気センサの出力信号は、磁極列と磁気センサの相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化するが、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッドの押圧力を検出することができる。
図1に、この発明の実施形態の電動ブレーキ装置1を示す。この電動ブレーキ装置1は、車輪と一体に回転するブレーキディスク2を間に挟んで対向する対向片3,4をブリッジ5で連結した形状のキャリパボディ6と、対向片3のブレーキディスク2に対する対向面に開口する収容孔19に組み込まれた電動式直動アクチュエータ7と、左右一対の摩擦パッド8,9とからなる。
摩擦パッド8は、対向片3とブレーキディスク2の間に設けられており、キャリパボディ6に取り付けられたパッドピン(図示せず)でブレーキディスク2の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド9は反対側の対向片4に取り付けられている。キャリパボディ6は、ブレーキディスク2の軸方向にスライド可能に支持されている。
図2に示すように、電動式直動アクチュエータ7は、回転軸10と、回転軸10の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ11と、これらの遊星ローラ11を囲むように配置された外輪部材12と、遊星ローラ11を自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ13と、外輪部材12の軸方向後方に配置された反力受け部材14とを有する。
回転軸10は、図1に示す電動モータ15に歯車16を介して接続されており、電動モータ15で回転駆動される。回転軸10は、対向片3を軸方向に貫通して形成された収容孔19の軸方向後側の開口から一端が突出した状態で収容孔19に挿入され、収容孔19からの突出部分に歯車16がスプライン嵌合して回り止めされている。歯車16は、収容孔19の軸方向後側の開口を塞ぐようにボルト17で固定した蓋18で覆われている。蓋18には回転軸10を回転可能に支持する軸受18aが組み込まれている。
図3に示すように、遊星ローラ11は、回転軸10の外周の円筒面に転がり接触しており、回転軸10が回転したときに遊星ローラ11と回転軸10の間の摩擦によって遊星ローラ11も回転するようになっている。遊星ローラ11は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
図2に示すように、外輪部材12は、キャリパボディ6の対向片3に設けられた収容孔19内に収容され、その収容孔19の内周で軸方向にスライド可能に支持されている。外輪部材12の軸方向前端には、摩擦パッド8の背面に形成された係合凸部20に係合する係合凹部21が形成され、この係合凸部20と係合凹部21の係合によって、外輪部材12がキャリパボディ6に対して回り止めされている。
外輪部材12の内周には螺旋凸条22が設けられ、遊星ローラ11の外周には、螺旋凸条22に係合する円周溝23が設けられており、遊星ローラ11が回転したときに、外輪部材12の螺旋凸条22が円周溝23に案内されて、外輪部材12が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ11の外周にリード角が0度の円周溝23を設けているが、円周溝23のかわりに螺旋凸条22と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。
キャリヤ13は、遊星ローラ11を回転可能に支持するキャリヤピン13Aと、その各キャリヤピン13Aの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート13Cと、各キャリヤピン13Aの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体13Bとからなる。キャリヤプレート13Cとキャリヤ本体13Bは遊星ローラ11を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ11の間に配置された連結棒24を介して連結されている。
キャリヤ本体13Bは、滑り軸受25を介して回転軸10に支持され、回転軸10に対して相対回転可能となっている。遊星ローラ11とキャリヤ本体13Bの間には、遊星ローラ11の自転がキャリヤ本体13Bに伝達するのを遮断するスラスト軸受26が組み込まれている。
各キャリヤピン13Aは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン13Aに外接するように装着された縮径リングばね27で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね27の付勢力によって、遊星ローラ11の外周は回転軸10の外周に押さえ付けられ、回転軸10と遊星ローラ11の間の滑りが防止されている。縮径リングばね27の付勢力を遊星ローラ11の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン13Aの両端に縮径リングばね27,27が設けられている。
反力受け部材14は、外輪部材12の軸方向後方で収容孔19内に嵌め込まれており、キャリヤ13と一体に公転する間座28と、スラスト軸受29とを介してキャリヤ13を軸方向に支持する円環板部14Aと、円環板部14Aの径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部14Bとを有する。スラスト軸受29は、キャリヤ13の公転が反力受け部材14に伝達するのを防止している。反力受け部材14の内周には、回転軸10を回転可能に支持する複数の転がり軸受30が軸方向に間隔をおいて組み込まれている。
反力受け部材14は、円環板部14Aの外周縁を止め輪31で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。止め輪31は、収容孔19の内周の外輪部材12のスライドする部分よりも軸方向後方に形成された円周溝32に装着されている。止め輪31は、円弧状に分割された複数の分割体を組み合わせて形成され、環状のリテーナ33で径方向移動を規制することにより円周溝32内に保持されている。
そして、この反力受け部材14は、間座28とスラスト軸受29とを介してキャリヤ本体13Bを軸方向に支持することで、キャリヤ13の軸方向後方への移動を規制している。また、キャリヤ13は、回転軸10の軸方向前端に装着された止め輪34で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ13は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ13に保持された遊星ローラ11も軸方向移動が規制された状態となっている。
対向片3には、反力受け部材14の軸方向後方に間隔をおいて固定部材35が固定されている。固定部材35の固定は、例えば、対向片3と蓋18の間に固定部材35を挟み込むことによって行うことができる。固定部材35は、反力受け部材14の軸方向後方に対向して配置された固定板部35Aと、その固定板部35Aから軸方向前方に突出する外筒部35Bとを有し、外筒部35Bは、反力受け部材14の内筒部14Bの外径側に対向して配置されている。
図4に示すように、反力受け部材14の内筒部14Bの外周には、N極とS極が交互に隣り合うように複数の永久磁石36,36が取り付けられており、これらの永久磁石36,36によって軸方向にN極とS極が交互に隣接する磁極列37が形成されている。ここで、各永久磁石36は半径方向に着磁されており、各永久磁石36の半径方向外端と半径方向内端にN極とS極が形成されている。
永久磁石36としては、例えば、ネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界を発生させることができるが、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などを使用してもよい。サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石を使用すると、永久磁石36の温度上昇に伴う磁界の減少が小さいので、摩擦パッド8とブレーキディスク2の摩擦熱の影響により永久磁石36の温度が上昇したときにも、磁界の強さが安定する。
一方、固定部材35の外筒部35Bの内周には、磁極列37と軸直角方向(図では半径方向)に対向して磁気センサ38が取り付けられている。磁気センサ38は、永久磁石36の着磁方向の延長線上に配置されており、磁極列37との相対位置が軸方向に変化したときの磁界の変化を検出し、その磁界の変化に基づいて内筒部14Bと外筒部35Bの相対位置の軸方向の変化を検出する。磁気センサ38としては、磁気抵抗素子を用いたMRセンサや、磁気インピーダンス素子を用いたMIセンサを使用することも可能であるが、ホール素子を用いたホールICを使用すると、磁界の強さだけでなく磁界の向きも検出することができるので、磁極列37と磁気センサ38の相対位置の変化を高精度に検出することが可能となる。
外筒部35Bの内周には、磁気センサ38の近傍に温度センサ39が取り付けられている。温度センサ39としては、熱電対を使用することも可能であるが、温度に応じて電気抵抗の大きさが変化する測温抵抗体(サーミスタ)を使用すると、熱電対を使用する場合よりも温度誤差が少なく、長期にわたって安定した検出精度を確保することができる。また、磁気センサ38と温度センサ39の出力信号を処理する回路には、温度センサ39の出力信号に基づいて磁気センサ38の出力信号を補正する補正制御部が設けられている。補正制御部は、温度上昇に伴って永久磁石36が発生する磁界が減少するので、その減少分を補うように磁気センサ38の出力信号を補正する。
次に電動ブレーキ装置1の動作例を説明する。
電動モータ15を作動させると、回転軸10が回転し、遊星ローラ11がキャリヤピン13Aを中心に自転しながら回転軸10を中心に公転する。このとき螺旋凸条22と円周溝23の係合によって外輪部材12と遊星ローラ11が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ11はキャリヤ13と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ11は軸方向に移動せず、外輪部材12が軸方向に移動する。このようにして、電動ブレーキ装置1は、電動モータ15で駆動される回転軸10の回転を外輪部材12の軸方向移動に変換し、その外輪部材12で摩擦パッド8を押圧してブレーキディスク2に押さえ付けることによって制動力を発生する。
ここで、外輪部材12が摩擦パッド8を軸方向前方に押圧するとき、外輪部材12には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ11、キャリヤ13、間座28、スラスト軸受29を介して反力受け部材14で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材14は軸方向に変形し、この反力受け部材14の変形に伴い、磁極列37と磁気センサ38の相対位置が軸方向に変化する。そのため、磁気センサ38の出力信号が摩擦パッド8の押圧力に応じて変化し、磁気センサ38の出力信号に基づいて、摩擦パッド8の押圧力を検出することができる。また、磁気センサ38の出力信号を用いて電動ブレーキ装置1の制動力を制御することができる。
ところで、摩擦パッド8を押圧してブレーキディスク2に押さえ付けたとき、摩擦パッド8とブレーキディスク2の間に摩擦熱が生じ、その摩擦熱によって、摩擦パッド8の周囲は高温にさらされる。そのため、摩擦パッド8の押圧力を検出するためのセンサを、キャリパボディ6のブリッジ5や、電動式直動アクチュエータ7の直動部(すなわち外輪部材12)に配置すれば、センサが高温となり、センサの出力信号を処理する回路をセンサの近くに配置することができず、ノイズが発生しやすくなるという問題が生じる。
これに対し、上記電動ブレーキ装置1は、磁気センサ38の位置が、電動式直動アクチュエータ7の直動部(外輪部材12)ではなく、直動部に作用する反力を受け止める部分(反力受け部材14)に配置されているので、摩擦パッド8から磁気センサ38までの距離が長く、磁気センサ38の周囲が高温になりにくい。そのため、高い精度で摩擦パッド8の押圧力を検出することが可能である。
また、上記電動ブレーキ装置1は、N極とS極が軸方向に隣接した磁極列37を使用しているので、磁気センサ38の出力信号は、磁極列37と磁気センサ38の相対位置の軸方向の変化に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の変化に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。特に、N極とS極の境目付近においては僅かな軸方向の変位に対して急峻な磁界の変化が得られる。そのため、磁気センサ38の出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で摩擦パッド8の押圧力を検出することができる。
また、上記電動ブレーキ装置1は、磁極列37および磁気センサ38の取り付け部分(すなわち、外筒部35Bと内筒部14B)がいずれも筒状なので剛性が高く、外部振動による磁極列37と磁気センサ38の相対位置の変化が小さい。更に、反力受け部材14の内周に、回転軸10を回転可能に支持する転がり軸受30を組み込んでいるので、外部振動による反力受け部材14の振動が最小限であり、磁気センサ38の検出精度が非常に安定している。
また、外輪部材12に作用する反力を反力受け部材14で受け止めたときに、反力受け部材14は外径側よりも内径側の方が大きく変形する。そのため、磁極列37を取り付ける内筒部14Bは、固定部材35の外径側ではなく、上記実施形態に示すように固定部材35の内径側に対向するように設けると、高い精度で摩擦パッド8の押圧力を検出することができる。
摩擦パッド8の押圧力を検出する方法として、外輪部材12が摩擦パッド8を軸方向前方に押圧するときの外輪部材12の軸方向変位に基づいて摩擦パッド8の押圧力を推定する方法があるが、このようにすると、電動ブレーキ装置のヒステリシスの影響により、摩擦パッド8の押圧力の検出値が安定しない。これに対し、上記電動ブレーキ装置1は、外輪部材12が摩擦パッド8を軸方向前方に押圧するときの反力による反力受け部材14の変形に基づいて、摩擦パッド8の押圧力を検出するので、電動ブレーキ装置1のヒステリシスの影響を受けず、長期にわたって安定した検出性能を維持することが可能である。
上記実施形態では、永久磁石36を反力受け部材14の内筒部14Bに取り付け、磁気センサ38を固定部材35の外筒部35Bに取り付けたものを例に挙げて説明したが、図5に示すように、磁気センサ38を反力受け部材14の内筒部14Bに取り付け、永久磁石36を固定部材35の外筒部35Bに取り付けてもよい。
磁極列37としては、上記実施形態に示すように、N極とS極が交互に隣り合うように配置した永久磁石36を採用すると、構造が単純であり、低コストであるが、N極とS極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルを採用することも可能である。この場合、電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるようにコイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けると、温度変化によらず安定した磁界を発生させることが可能となり、磁気センサ38の検出精度が安定する。
上記実施形態では、回転軸10の回転を直動部12の直線運動に変換する直動機構として、回転軸10の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ11と、遊星ローラ11を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ13と、複数の遊星ローラ11を囲むように配置された外輪部材12と、外輪部材12の内周に設けられた螺旋凸条22と、螺旋凸条22と係合するように各遊星ローラ11の外周に設けられた螺旋溝または円周溝23とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した電動ブレーキ装置にも同様に適用することができる。
例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した電動式ブレーキ装置の例を図6に示す。以下、上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
図6において、電動式直動アクチュエータ7は、回転軸10と、回転軸10と一体に設けられたねじ軸40と、ねじ軸40を囲むように設けられたナット41と、ねじ軸40の外周に形成されたねじ溝42とナット41の内周に形成されたねじ溝43の間に組み込まれた複数のボール44と、ナット41のねじ溝43の終点から始点にボール44を戻す図示しないリターンチューブと、ナット41の軸方向後方に配置された反力受け部材14とを有する。
ナット41は、キャリパボディ6の対向片3に設けられた収容孔19内に、キャリパボディ6に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸40の軸方向後端にはねじ軸40と一体に回転する間座28が設けられ、その間座28がスラスト軸受29を介して反力受け部材14で支持されている。ここで、反力受け部材14は、間座28とスラスト軸受29とを介してナット41を軸方向に支持することでナット41の軸方向後方への移動を規制している。
この電動式直動アクチュエータ7は、回転軸10を回転させることによって、ねじ軸40とナット41を相対回転させて、ナット41を軸方向前方に移動させることができる。このとき、ねじ軸40には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座28、スラスト軸受29を介して反力受け部材14で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材14は軸方向に変形し、この反力受け部材14の変形に伴い、磁極列37と磁気センサ38の相対位置が軸方向に変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ38の出力信号が摩擦パッド8の押圧力に応じて変化し、磁気センサ38の出力信号に基づいて、摩擦パッド8の押圧力を検出することができる。
例えば、直動機構としてボールランプ機構を採用した電動式ブレーキ装置を適用した例を図7に示す。
図7において、電動式直動アクチュエータ7は、回転軸10と、回転軸の外周に回り止めされた回転ディスク50と、回転ディスク50の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク51と、回転ディスク50と直動ディスク51の間に挟まれた複数のボール52と、直動ディスク51の軸方向後方に配置された反力受け部材14とを有する。
直動ディスク51は、キャリパボディ6の対向片3に設けられた収容孔19内に、キャリパボディ6に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク50の軸方向後端には回転ディスク50と一体に回転する間座28が設けられ、その間座28がスラスト軸受29を介して反力受け部材14で支持されている。ここで、反力受け部材14は、間座28とスラスト軸受29とを介して回転ディスク50を軸方向に支持することで回転ディスク50の軸方向後方への移動を規制している。
図7、図8に示すように、回転ディスク50の直動ディスク51に対する対向面50aには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝53が形成され、直動ディスク51の回転ディスク50に対する対向面51aには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝54が形成されている。図9(a)に示すように、ボール52は、回転ディスク50の傾斜溝53と直動ディスク51の傾斜溝54の間に組み込まれており、図9(b)に示すように、直動ディスク51に対して回転ディスク50が相対回転すると、傾斜溝53,54内をボール52が転動して、回転ディスク50と直動ディスク51の間隔が拡大するようになっている。
この電動式直動アクチュエータ7は、回転軸10を回転させることによって、直動ディスク51と回転ディスク50を相対回転させて、直動ディスク51を軸方向前方に移動させることができる。このとき、回転ディスク50には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座28、スラスト軸受29を介して反力受け部材14で受け止められる。そして、その反力によって反力受け部材14は軸方向に変形し、この反力受け部材14の変形に伴い、磁極列37と磁気センサ38の相対位置が軸方向に変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ38の出力信号が摩擦パッド8の押圧力に応じて変化し、磁気センサ38の出力信号に基づいて、摩擦パッド8の押圧力を検出することができる。
1 電動ブレーキ装置
2 ブレーキディスク
6 キャリパボディ
8 摩擦パッド
10 回転軸
11 遊星ローラ
12 外輪部材
13 キャリヤ
14 反力受け部材
14A 円環板部
14B 内筒部
15 電動モータ
19 収容孔
22 螺旋凸条
23 円周溝
29 スラスト軸受
30 転がり軸受
35 固定部材
35A 固定板部
35B 外筒部
36 永久磁石
37 磁極列
38 磁気センサ
39 温度センサ
2 ブレーキディスク
6 キャリパボディ
8 摩擦パッド
10 回転軸
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12 外輪部材
13 キャリヤ
14 反力受け部材
14A 円環板部
14B 内筒部
15 電動モータ
19 収容孔
22 螺旋凸条
23 円周溝
29 スラスト軸受
30 転がり軸受
35 固定部材
35A 固定板部
35B 外筒部
36 永久磁石
37 磁極列
38 磁気センサ
39 温度センサ
Claims (11)
- 電動モータ(15)で駆動される回転軸(10)と、その回転軸(10)の回転を直動部(12)の直線運動に変換する直動機構とを有し、前記直動部(12)で摩擦パッド(8)を押圧してブレーキディスク(2)に押さえ付ける電動ブレーキ装置において、
前記直動部(12)で摩擦パッド(8)を軸方向前方に押圧したときに直動部(12)に作用する軸方向後方への反力を受け止める反力受け部材(14)を前記直動部(12)の軸方向後方に設け、その反力受け部材(14)の軸方向後方に間隔をおいて固定された固定部材(35)を設け、前記反力受け部材(14)と固定部材(35)のうちの一方に、軸方向にN極とS極が交互に隣接する磁極列(37)を設け、他方に、軸直角方向に前記磁極列(37)と対向して配置され、前記磁極列(37)に対する相対位置の軸方向変化を検出する磁気センサ(38)を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 前記磁極列(37)が、N極とS極が交互に隣り合うように配置された複数の永久磁石(36,36)である請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記磁気センサ(38)の近傍に温度センサ(39)を設け、その温度センサ(39)の出力信号に基づいて前記磁気センサ(38)の出力信号を補正する補正制御部を設けた請求項1または2に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記温度センサ(39)として測温抵抗体を使用した請求項3に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記直動機構は、前記回転軸(10)の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ(11)と、その複数の遊星ローラ(11)を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ(13)と、前記複数の遊星ローラ(11)を囲むように配置された前記直動部としての外輪部材(12)と、その外輪部材(12)の内周に設けられた螺旋凸条(22)と、その螺旋凸条(22)と係合するように前記各遊星ローラ(11)の外周に設けられた螺旋溝または円周溝(23)とからなる請求項1から4のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
- 前記反力受け部材(14)は、前記キャリヤ(13)をスラスト軸受(29)を介して軸方向に支持する円環板部(14A)と、その円環板部(14A)の径方向内端から軸方向後方に突出する内筒部(14B)とを有し、前記固定部材(35)は、前記反力受け部材(14)の軸方向後方に対向して配置された固定板部(35A)と、その固定板部(35A)から軸方向前方に突出する外筒部(35B)とを有し、前記外筒部(35B)は前記内筒部(14B)の外径側に対向して配置され、前記外筒部(35B)と内筒部(14B)の一方に前記磁極列(37)が取り付けられ、他方に前記磁気センサ(38)が取り付けられた請求項5に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記反力受け部材(14)の内周に、前記回転軸(10)を回転可能に支持する転がり軸受(30)を組み込んだ請求項6に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記磁気センサ(38)としてホールICを使用した請求項1から7のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
- 前記永久磁石(36)としてネオジム磁石を使用した請求項1から8のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
- 前記磁極列(37)が、N極とS極が交互に隣り合うように配置された複数の電磁コイルである請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記電磁コイルの温度を計測するコイル温度センサを設け、前記電磁コイルの発生磁界の強さが一定となるように前記コイル温度センサの出力信号に応じて電磁コイルの印可電流を変化させる電流調整回路を設けた請求項10に記載の電動ブレーキ装置。
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