(57)【要約】【課題】ソレノイドを使用した自動車用のパーキングブレーキ機構において、センサを設けることなく、プランジャーの位置あるいは変位を検出して動作不良を発見できるようにする。そして、その際、損失を少なく、搭載スペースも小さくすることである。【解決手段】ソレノイド９に直流電流を印加してロックさせたのち、交流成分を印加する。こうすることで、ロックピン８の位置が変化していると、コイル３７のインダクタンスが変わり、共振周波数が変化する。そのため、その変化からロックピン８の位置あるいは変位を検出して動作不良を発見できるようにする。このようにセンサを設ける必要がないため、低コストにできる。また、センサの設置スペースも要しない。しかも、交流成分を重畳するだけなので、大きな電力を必要とせず、損失も少ない。【選択図】図６
2015116921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、直動機構と、前記電動モータと直動機構を接続する減速機構と、前記電動モータの回転により減速機構を介して駆動される直動機構に装着され、ブレーキロータに押し付けられる摩擦部材とで構成される電動ブレーキと、前記減速機構に係合部材をＤＣソレノイドのプランジャーの作動により係合させてロックするパーキング手段とで構成される電動パーキングブレーキ装置において、
前記ソレノイドへ直流電流を供給する電源手段と、その電源手段の供給する直流電流に重畳する交流成分を出力する発振手段と、前記電源手段からソレノイドへ供給する直流電流をオン・オフする第１のスイッチ手段と、その第１のスイッチ手段がソレノイドへ供給した直流電流に、前記発振手段が出力する交流成分を前記係合部材が減速機構にロックしたタイミングで印加する第２のスイッチ手段と、前記交流成分の印加されたソレノイドコイルの両端の検出値の変化からソレノイドのプランジャーの位置あるいは変位を推定する処理手段を設けたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
【請求項２】
上記ソレノイドがプランジャーを起動位置に復元するための弾性機構を備えたものとし、前記ソレノイドの駆動電流をＩ１とし、前記起動後のプランジャーを弾性機構に抗して保持する保持電流をＩ２（Ｉ１＞Ｉ２）として、上記発振手段出力の印加後の実効電流の低下量をΔＩとすると、ΔＩ＜Ｉ１−Ｉ２とすることを特徴とする請求項１に記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項３】
上記係合部材が減速機構にロックするタイミングでタイムアップして第２のスイッチ手段を作動するタイマ手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項４】
上記ソレノイドに印加する交流成分の周波数が、上記ソレノイドの動作周波数に対して少なくとも同等以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項５】
上記ソレノイドの動作前と動作後のプランジャーの移動差から係合部材の突出量を推定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項６】
上記パーキング手段の作動前に、ソレノイドへプランジャーが移動しない測定用電流を入力し、そのときの測定値に基づきコイルの温度を算出し、その算出した前記コイルの温度に基づいて係合部材の推定位置を校正する請求項１乃至５のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項７】
上記電動ブレーキが動作中で、かつ、パーキング手段が非作動時に、一定時間ごとにソレノイドのプランジャーの位置を算出し、その算出位置から、係合部材の減速機構からの離反状態の維持を確認することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項８】
上記電動ブレーキが非動作で、かつ、パーキング手段が作動中に、一定時間ごとにソレノイドのプランジャーの位置を算出し、その算出位置から、係合部材の減速機構との係合状態の維持を確認することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【請求項９】
上記第１のスイッチ手段が第２のスイッチ手段を兼ねることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動ブレーキを用いた電動パーキングブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動ブレーキを用いた電動パーキング装置として、特許文献１の電動式ディスクブレーキ装置がある。
このブレーキ装置は、ソレノイドを使用した自動車用のパーキングブレーキ機構を提案している。
ここで、このブレーキ装置の機構部分については、本願の電動パーキングブレーキ装置とほぼ同じ構成となっているため、本願の実施形態を示す図１を用いて説明する。
【０００３】
図１に示すように、ブレーキ装置は、電動ブレーキ１とパーキング手段２とで構成されている。
電動ブレーキ１は、電動モータ３と直動機構４が減速機構５を介して接続された構成となっており、前記電動モータ３の回転によって直動機構４に装着したブレーキパッド６ａをブレーキロータ７へ押し付けて制動する。
一方、パーキング手段２は、係合部材８とソレノイド９とからなり、ソレノイド９のプランジャー１０を作動して、プランジャー１０の先端に設けた係合部材８を前記減速機構５に係合させてロックする構成となっている。
【０００４】
ところで、このように、自動車用のサービスブレーキ（フットブレーキ）とパーキングブレーキを一体化したものでは、次のような問題がある。
例えば、パーキング手段２を解除した際、係合部材８が減速機構５から離反する前に電動モータ３が作動すると、作動した電動モータ３によるブレーキトルクで、係合部材８や係合部材８に係合したプランジャー１０と一緒にソレノイド９まで破損してしまう。逆に、パーキングブレーキを作動した際に、プランジャー１０が所定の位置に達していないと係合部材８の係合力が不足し、パーキングブレーキが働かない。そのため、プランジャー１０の位置あるいは変位の検出は必須である。
【０００５】
このような動作不良の問題を解決する一つの方法として、ソレノイド９のコイル３７（図４参照）と同軸上に２次コイルを配置して、プランジャー１０の位置を検出する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２―０８７８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のように別途センサを設ける方法では、２次コイルをソレノイドのコイルと同軸上の限られた場所に配置する必要がある。そのため、設置スペースの確保が必要になる問題や、配線系統の取り回しが複雑化するなどの問題が考えられる。 
また、センサを付加したことで、部品数が増加するため、故障のリスクも増加する。
【０００８】
この問題を解決する方法として、例えば、ソレノイドへ交流電圧を印加し、プランジャーの変位によって生じるインダクタンスの変化を検出することが考えられる。
すなわち、ソレノイドは、交流電源ｅを接続すると、
ｅ＝（ｒ+ｊωＬ）×ｉ
である。ここで、交流電源を出力抵抗ｒ＜＜｜ｊωＬ｜とすれば、
ｅ＝ωＬｉ（ｉ：交流電源の定電流）
したがって、
Ｌ＝ｅ／ωｉ＝ｅ／２πｆｉ
となり、インダクタンスＬを検出できる。
このとき、ソレノイドのインダクタンスＬは、鎖交する磁束数に比例する。そのため、インダクタンスＬは、ソレノイドの中を移動する磁性体であるプランジャーの変位に応じて変化する。よって、インダクタンスＬを検出することでプランジャーの変位が検出できる。このように、センサを設けることなくプランジャーの変位を検出したり、検出した変位から位置を算出したりできる。
【０００９】
ところで、上記の方法では、検出のためにソレノイドへ交流電圧を印加する。ところが、ソレノイドがＤＣソレノイドの場合、交流電圧を印加してもソレノイドとして機能しない。
そのため、ＤＣソレノイドでは、例えば、直流電流と交流電圧を切り替えて、時分割により変位を検出するという制御を行えば、ソレノイドを機能させながら、変位を検出できる。
【００１０】
しかしながら、上記の方法では、時分割により、直流電流と交流電圧を切り替えてソレノイドに供給するため、短時間での切り換えが難しい。また、切り換えによるノイズの発生も考えられる。
さらに、交流電圧を供給する電圧源は、検出に適した振幅と周波数を備えた交流電圧を出力しなければならないので、変換に伴う損失が発生する問題もある。特に、車両の場合は、バッテリーで駆動することになるので、これらの損失を少なくしたい問題がある。
しかも、このように損失が発生すると、損失を放熱するためのヒートシンクも備えなければならないスペースや、交流電圧源の回路を搭載するためのスペースも必要になる。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、センサを設けることなく、プランジャーの位置あるいは変位を検出して動作不良を発見できるようにすることである。そして、その際、損失を少なく、搭載スペースも小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、電動モータと、直動機構と、前記電動モータと直動機構を接続する減速機構と、前記電動モータの回転により減速機構を介して駆動される直動機構に装着され、ブレーキロータに押し付けられる摩擦部材とで構成される電動ブレーキと、前記減速機構に係合部材をＤＣソレノイドのプランジャーの作動により係合させてロックするパーキング手段とで構成される電動パーキングブレーキ装置において、前記ソレノイドへ直流電流を供給する電源手段と、その電源手段の供給する直流電流に重畳する交流成分を出力する発振手段と、前記電源手段からソレノイドへ供給する直流電流をオン・オフする第１のスイッチ手段と、その第１のスイッチ手段がソレノイドへ供給した直流電流に、前記発振手段が出力する交流成分を前記係合部材が減速機構にロックしたタイミングで印加する第２のスイッチ手段と、前記交流成分の印加されたソレノイドコイルの両端の検出値の変化からソレノイドのプランジャーの位置あるいは変位を推定する処理手段を設けた構成を採用したのである。
【００１３】
このような構成を採用することにより、電動パーキングブレーキ装置では、パーキング手段が作動すると、第１のスイッチ手段をオンにして直流電流をソレノイドへ印加して係合部材を減速機構にロックする。次に、第２のスイッチ手段を作動して、ロック後のソレノイドの供給電流へ交流成分を重畳する。そして、ソレノイドのプランジャーの位置あるいは変位を検出して所定の位置に達しているか推定する。
すなわち、ソレノイドは、コイルとコイル内部のプランジャーの位置関係が変化すると、コイルのインピーダンスは変化する。このとき、コイルのインピーダンスは、ＸＬ＝ｒ＋ｊωＬ（Ｌ：コイルのインダクタンス）で表される。そのため、ソレノイドの入力に所要周波数の交流成分を重畳し、ソレノイドコイルの両端の検出値の変化（例えば、自己共振点の変化）を検出すれば、センサを設けることなくプランジャーの位置あるいは変位を推定することができる。
このとき、交流成分を重畳すると、例えば、車載バッテリーのような定電圧電源では、電源電圧を超える電圧をソレノイドコイルに印加できないことから、交流成分の波形ひずみによる変位検出精度の低下を回避するため、少なくとも交流成分の振幅以上に直流成分を低下させた上で交流成分を重畳する必要があり、出力電流が低下する。このことから、所定の吸着力を得ることができず、プランジャー突出不良に対する安全率に影響を与えてしまうことが考えられる。そのため、まず、第１のスイッチ手段をオンにし、電流が低下しないようにして、交流成分を重畳せずにソレノイドを作動する。そして、プランジャーがストロークしてインダクタンスが増加することによる吸引力の増加が、前記出力電流の低下による吸引力の低下分を上回る状態となったのち、交流成分を重畳することで、所定の吸着力が得られるようにする。この結果、交流成分の重畳で低下する電流値を補うためにソレノイドコイルの巻回数を増やしたり、電源を増強したりしなくても良くなるため、コイルや電源の小型化が可能になる。
また、直流に発振出力を重畳して、ソレノイドコイルの両端の検出値の変化（例えば、自己共振点の変化）を検出するため、発振出力には大きな電力を必要とせず、損失も少なく、設置スペースも要しない。
【００１４】
このとき、上記ソレノイドがプランジャーを起動位置に復元するための弾性機構を備えたものとし、前記ソレノイドの駆動電流をＩ１とし、前記起動後のプランジャーを弾性機構に抗して保持する保持電流をＩ２（Ｉ１＞Ｉ２）として、上記発振手段出力の印加後の実効電流の低下量をΔＩとすると、ΔＩ＜Ｉ１−Ｉ２とする構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、ソレノイドのプランジャーの吸着（ロックピンのロック）と復帰（ロックピンの離反）には、プランジャーの吸着に伴うソレノイドコイルのインダクタンスの増加により、駆動電流Ｉ１と保持電流Ｉ２との間にＩ１＞Ｉ２とするヒステリシスが形成される。このＩ１−Ｉ２とするヒステリシス内に交流成分の重畳による実効電流の低下量ΔＩを収めることで、交流成分の重畳による吸着力の低下の影響を保障して変位や位置を検出することができる。
【００１６】
また、このとき、上記係合部材が減速機構にロックするタイミングでタイムアップして第２のスイッチ手段を作動するタイマ手段を備えた構成を採用することができる。
【００１７】
このような構成を採用することにより、プランジャーのストロークが係合部材をロックする長さに達したことを、ソレノイドの起動（電流の印加）からの時間の経過で判別することにより、第２のスイッチ手段を作動して発振手段の出力を直流電流に重畳する。このように、タイマを使った軽便な方法で発振手段出力の印加を制御することができる。
【００１８】
また、このとき、上記ソレノイドに印加する交流成分の周波数が、上記ソレノイドの動作周波数に対して少なくとも同等以上であるという構成を採用することができる。
【００１９】
このような構成を採用することにより、交流成分の周波数をソレノイドが応答できる周波数よりも高く設定することで、交流成分の判別が容易になるので、短時間での変位や位置の検出が可能になる。また、交流成分の波長が短くなるので、検出の分解能を高くして検出の制度を向上できる。さらに、ソレノイドは、交流成分の周波数に応答できなくなるので、前記成分がソレノイドの動作に影響を与えないようにできる。
【００２０】
また、上記ソレノイドの動作前と動作後のプランジャーの移動差から係合部材の突出量を推定するという構成を採用することができる。
【００２１】
このような構成を採用することにより、係合部材の突出量を推定できるので、例えば、その推定値から係合部材の係合具合を算出すれば、パーキングブレーキの作動状態が判定できる。
【００２２】
また、このとき、上記パーキング手段の作動前に、ソレノイドへプランジャーが移動しない測定用電流を入力し、そのときの測定値に基づきコイルの温度を算出し、その算出した前記コイルの温度に基づいて係合部材の推定位置を校正するという構成を採用することができる。
【００２３】
このような構成を採用することにより、プランジャーが変位を生じない程度の微小な測定用電流を入力することよって、例えば、そのときの測定電圧からコイルの抵抗値を算出する。そして、その抵抗値から、銅の温度係数を利用した抵抗法などを用いて通電後のコイルの内部温度を推定し、この推定温度によるコイルの吸引力・保持力の低下を加味してプランジャーの推定位置を校正することができる。
【００２４】
また、このとき、上記電動ブレーキが動作中で、かつ、パーキング手段が非作動時に、一定時間ごとにソレノイドのプランジャーの位置を算出し、その算出位置から、係合部材の減速機構からの離反状態の維持を確認するという構成を採用することができる。
【００２５】
このような構成を採用することにより、パーキング手段が非作動時も一定時間ごとに、プランジャーの位置を検出して、係合部材の減速機構からの離反状態を逐次検出する。こうして、前記離反状態からパーキング手段の誤動作による係合状態を常に確認することで、安全性を担保できる。
【００２６】
また、上記電動ブレーキが非動作で、かつ、パーキング手段が作動中に、一定時間ごとにソレノイドのプランジャーの位置を算出し、その算出位置から、係合部材の減速機構との係合状態の維持を確認するという構成を採用することができる。
【００２７】
このような構成を採用することにより、ソレノイドの作動周期より短い一定時間ごとの周期でプランジャーの位置を検出して、係合部材と減速機構との係合状態を逐次検出する。こうすることで、係合部材と減速機構との係合状態を常に確認することができるので、安全性を担保できる。
【００２８】
このとき、上記第１のスイッチ手段が第２のスイッチ手段を兼ねるようにすれば、スイッチ手段が一つで済むため、小型化、損失の低減及びコストの低減が図れる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明は、上記のように構成したことにより、プランジャーの検出からロックピンの変位や位置の検出ができるので、ロックピンの突出状態や前記ピンのロックの状態の検出ができる。そのため、ソレノイドの動作不良による事故を未然に防止することができる。また、その際、別途センサを設けることなく位置または変位の検出を行うことができるので、サイズ、コストの低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態の断面図
【図２】図１の直動機構の縦断面図
【図３】図２の縦断面図
【図４】図１のソレノイドの断面図
【図５】（ａ）図１の作用説明図、（ｂ）（ａ）の要部の作用説明図
【図６】実施形態の回路ブロック図
【図７】実施形態の作用説明図
【図８】実施形態の変位検出器のブロック図
【図９】実施形態の作用説明図
【図１０】実施形態の作用説明図
【図１１】実施形態の作用説明図
【図１２】スイッチ手段の他の形態の回路図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の電動パーキングブレーキ装置は、図１に示すように、自動車用の電動式ディスクブレーキ１と、ソレノイド９を用いたパーキング手段２とで構成されている。
【００３２】
電動式ディスクブレーキ１は、電動モータ３と直動機構４が減速機構５を介して接続され、前記直動機構４に装着したブレーキパッド６ａをブレーキロータ７に押し付ける構造となっている。
【００３３】
電動モータ３は、ここでは、直流モータを採用しており、電動モータ３の可逆運転が電源の極性を反転させるだけで簡単にできるようにしてある。
【００３４】
直動機構４は、図２に示すように、外輪部材１１と軸受部材１２及びキャリア１３で構成され、円筒状のハウジング１４に収容されている。また、円筒状のハウジング１４の一端には、図１に示すように、径方向外方に向けてベースプレート１５が設けられ、そのベースプレート１５の外側面及びハウジング１４の一端の開口がカバー１６によって被われる構造となっている。さらに、ベースプレート１５には電動モータ３が取り付けられ、電動モータ３の回転は、前記カバー１６内に組み込まれた減速機構５によって回転軸１７に伝達されるようになっている。
一方、ハウジング１４の他端部には、図１に示すように、キャリバボディ１８が一体に取り付けられている。このキャリバボディ１８は、外周部の一部が配置されたブレーキロータ７の両側に、固定ブレーキパッド６ｂと可動ブレーキパッド６ａを設け、その可動ブレーキパッド６ａを外輪部材１１の他端部に連結して一体化した構造となっている。
【００３５】
外輪部材１１は、スライド部材として組み込まれたもので、回り止めされてハウジング１４の内径面に沿って軸方向へ移動自在となっている。また、その内径面には、図２に示すように、断面がＶ字形で螺旋状の突条１９が設けられている。
【００３６】
軸受部材１２は、図２に示すように、中央部にボス部を設けた円盤状の部材で、先の外輪部材１１の軸方向の一端側に組み込まれている。また、この軸受部材１２の中央部のボス部内には、一対の転がり軸受２０が間隔を置いて組み込まれており、その転がり軸受２０によって外輪部材１１の軸心上に配置された回転軸１７を回動自在に支持する。この組み込まれた軸受部材１２は、ハウジング１４の内周面に取り付けたストッパリング２１により、ハウジング１４の開口端を覆うカバー１６側への移動が防止されている。
【００３７】
キャリア１３は、図２、図３に示すように、軸方向で対向する一対のディスク１３ａ、１３ｂと複数の間隔調整部材１３ｃ及び複数のローラ軸１３ｄで構成されている。複数のローラ軸１３ｄには、遊星ローラ１３ｅが回動自在に支持されており、外輪部材１１の内側に回転軸を中心にして回転可能に組み込まれている。
すなわち、キャリア１３は、一方のディスク１３ａの片面外周部に他方のディスク１３ｂに向けて複数の間隔調整部材１３ｃが周方向に間隔を置いて設けられたもので、その間隔調整部材１３ｃの端面にねじ込まれるネジの締め付けによって対向する一対のディスク１３ａ、１３ｂを連結したものである。
この一対のディスク１３ａ、１３ｂのうち、軸受部材１２側に位置するインナー側ディスク１３ｂは、回転軸１７との間に組み込まれたすべり軸受２２によって回動自在に、かつ、軸方向へ移動自在に支持されている。
一方、アウター側ディスク１３ａは、中心部に段付き孔からなる軸挿入孔２３が形成され、その軸挿入孔２３内に嵌合されたすべり軸受２４によって、回転軸１７に対し回動自在に支持されている。この回転軸１７には、すべり軸受２４のアウター側端面に隣接してスラスト荷重を受ける金属ワッシャ２５が嵌合されており、そのワッシャ２５は回転軸１７の軸端部に取り付けられた止め輪２６によって抜け止めされている。
【００３８】
また、複数のローラ軸１３ｄは、それぞれ、一対のディスクに形成された長孔からなる軸挿入孔２７内に軸端部が挿入されて径方向に移動自在に支持されたもので、そのローラ軸１３ｄを巻き込むようにして架け渡された弾性リング２８によって径方向に向けて付勢されている。この複数のローラ軸１３ｄのそれぞれには、遊星ローラ１３ｅが回動自在に支持されている。
【００３９】
遊星ローラ１３ｅは、図３に示すように、それぞれ、回転軸１７の外径面と外輪部材１１の内径面間に配置され組み込まれる構成となっており、先述したとおり、外輪部材１１の内径面間に組み込まれたローラ軸１３ｄは、その両軸端部に掛け渡された弾性リング２８によって回転軸１７の外径面に押し付けられて弾性接触するようになっている。そのため、上記回転軸１７が回転すると、その回転軸１７の外径面に対する接触摩擦によって回転するようになっている。
また、遊星ローラ１３ｅの外径面には、図２に示すように、断面Ｖ字状で複数の螺旋溝２９が軸方向に等間隔に形成されている。この螺旋溝２９のピッチは、先述した外輪部材１１に設けられた螺旋突条１９のピッチと同一となっており、その螺旋突条１９に螺合している。なお、螺旋溝２９に替えて、複数の円周溝を螺旋突条１９と同一ピッチで軸方向に等間隔に形成してもよい。
【００４０】
これらの遊星ローラ１３ｅとキャリア１３のインナー側ディスク１３ｂの軸方向の対向部間には、図２のように、ワッシャ３０およびスラスト軸受３１が組み込まれている。さらに、キャリア１３と軸受部材１２の軸方向の対向部間には、環状のスラスト板３２が組み込まれ、そのスラスト板３２と軸受部材１２間にスラスト軸受３３が組み込まれている。
【００４１】
外輪部材１１のハウジング１４の他端部の開口から外部に位置する他端の開口は、シールカバー３４の取り付けにより閉塞され、内部に異物が侵入するのを防止するようになっている。
【００４２】
減速機構５は、図１に示すように、電動モータ３のロータ軸に取り付けられた入力ギヤの回転を一次減速ギヤ列Ｇ１→二次減速ギヤ列Ｇ２→三次減速ギヤ列Ｇ３により、順次減速して回転軸１７の輪端部に取り付けられた出力ギヤ３５へ伝達し、回転軸１７を回転させる。
この減速機構５に、電動モータ３のロータ軸をロック及びアンロック可能なパーキング手段２が設けられている。
【００４３】
パーキング手段２は、係合部材８であるロックピン８とピン駆動用のソレノイド９とで構成されている。ピン駆動用のソレノイド９は、図４に示すように、リニアソレノイド（ＤＣ：直流）にリターンスプリング３６を内蔵してプッシュ型としたアクチュエータで、プランジャー１０の先端に、係合部材８としてロックピン８を装着した構造となっている。
その結果、ソレノイド９に通電すると、コイル３７にターンオン電流が流れて、プランジャー１０は吸引される。すると、リターンスプリング３６に抗して先端のロックピン８がソレノイド９（ボビン）から突出する。
また、通電を停止すると、プランジャー１０はスプリング３６に引っ張られるため、プランジャー１０先端のロックピン８はソレノイド９（ボビン）に収容される。
【００４４】
このソレノイド９は、フロントプレート３８にロックピン８をスライド自在に支持するピン孔３９が形成された保護カバー４０に収容されていて、図１のように、ベースプレート１５に支持されてハウジング１４と電動モータ３間に配置されている。
【００４５】
このように、ソレノイド９は、ハウジング１４と電動モータ３間に配置することで、プランジャー１０の先端のロックピン８が、二次減速ギヤ列Ｇ２の出力側の中間ギヤ４１に対して進退可能になっている。
この中間ギヤ４１は、図５（ａ）に示すように、側面に複数の係止孔４２が等間隔で同一円状に設けられたもので、その複数の係止孔４２に対してロックピン８をソレノイド９で進退させるのである。そして、図５（ｂ）に示すように、係止孔４２に対するロックピン８の係合によって、中間ギヤ４１をロックする構造としている。図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
なお、この形態では、プランジャー１０の先端に係合部材８としてロックピンを設けたものについて述べたが、プランジャー１０とロックピン８は一体にして係合部材８としても良い。また、プランジャー１０自体を係合部材８として使用しても良いことは明らかである。
【００４６】
この電動パーキングブレーキ装置には、図６に示すように、ソレノイド変位検出手段５０が設けられている。
ソレノイド変位検出手段５０は、図６の模式図に示すように、ソレノイド９とスイッチ手段（ここでは、ＮＰＮトランジスタ）５１を直列に接続して電源５２と接続したパーキングブレーキ装置のソレノイド９の駆動回路５３に、共振回路用コンデンサ５４と変位検出装置５５および電流検出手段５６と制御装置５７を設けた構成になっている。
【００４７】
ここで、ソレノイド９は、先述のように、コイル３７とコイル３７に挿通されたプランジャー１０とからなるものである。また、電源５２は、図６のように、直流電源５８で、例えば、車載バッテリーで構成される。
【００４８】
スイッチ手段５１は、ソレノイド９とグランド間にＮＰＮトランジスタを設けたエミッタ接地回路からなるソレノイド駆動用のトランジスタスイッチで、電源５２からソレノイド９へ供給する直流電流をオン・オフする第１のスイッチ手段５１ａと、前記第１のスイッチ手段５１ａがソレノイドへ供給する直流電流に、後述の発振手段が出力する交流成分を印加する第２のスイッチ手段５１ｂとを兼ねたものである。
なお、ここでは、スイッチ手段５１に、ＮＰＮトランジスタを使用した例を示しているが、ＰＮＰトランジスタを使用することもできる。その場合、ＰＮＰトランジスタは、電源５２とソレノイド９間に配置する。また、トランジスタに換えて、ＦＥＴ（ＭＯＳ型含む）を使うことも可能である。
【００４９】
電流検出手段５６は、例えば、前記スイッチ手段５１のトランジスタのエミッタとグランド間に挿入された電流検出用抵抗器からなり、その抵抗器によって生じる電位差からソレノイド９のコイル３７に流れる電流を検出する。ここでは、電流検出手段５６に電流検出用の抵抗器を使用したが、これに限定されるものではない。これ以外に非接触式の直流電流センサ（例えば、ホール素子型、マグアンプ型、磁気マルチバイブレータ型、フラックスゲート型、光学素子を使用したもの、等々）なども使用することは可能である。
【００５０】
共振回路用コンデンサ５４は、図６のように、ソレノイド９のコイル３７と並列に接続して、共振回路（並列共振回路）を形成する。このような並列共振回路を採用することでコイル３７と共振回路用コンデンサ５４の位相差により電流を打ち消しあって共振回路の外へ共振電流が流れないようにしてある。
なお、ソレノイド９のコイル３７の浮遊容量が共振用コンデンサ５４として機能するように設計して、前記コンデンサ５４を省略することも考えられる。
【００５１】
制御装置５７は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などのマイクロコントローラで、発振回路、Ａ／Ｄ変換器、入出力回路、タイマ回路などの周辺回路を備えている。
この制御装置５７の入力には、電流検出手段５６の検出出力が接続されている。また、制御装置５７の出力は、スイッチ手段５１のトランジスタと接続されており、電流制御ループを形成するようになっている。
このため、車両のバッテリーのような定電圧源でもソレノイド９を直接駆動することができるのである。
一方、制御装置５７は、前記スイッチ手段５１の開閉を電流検出手段の出力に基づき、第１のスイッチ手段５１ａとしてソレノイド９をオン・オフ制御（飽和領域）する。同時に、制御手段５７は、プランジャー１０の変位や位置を検出するため、スイッチ手段５１の開度を制御して非飽和領域によるスイッチングを行うことにより、図７のような駆動電流をソレノイド９へ印加する。そのため、この形態では、制御装置５７は、内部の発振回路の出力を例えば、プリスケーラを使用してスイッチング信号を生成し、発振手段５９出力としてスイッチ手段５１へ入力する。  
【００５２】
このスイッチ手段５１によるソレノイド９への駆動電流は、図７に示すように、直流成分だけの直流部分６０と直流に交流成分６１を重畳した交流部分６１ａで構成されている。
この交流成分６１の重畳は、ソレノイド９に直流電流が印加され、ソレノイド９のプランジャー１０が移動を始めて、その先端のロックピン８が減速機構５にロックしたタイミングで行う。このようなタイミングで交流成分６１を印加して重畳を行うのは、以下のような理由からである。
【００５３】
すなわち、直流電流が印加され鉄芯の飽和しているソレノイド９に、位置検出を行うために交流成分６１を印加（重畳）すると、コイル３７に、起電力（自己誘導）が発生する。この起電力は、例えば、車載バッテリーのような定電圧電源の印加可能な電流を低下させる。そのため、所定の吸引力を発揮させようとすると、ソレノイドコイル３７の卷回数の増加や永久磁石の使用などを考慮しなければならず、形状の大型化やコストアップにつながる問題が生じる。
【００５４】
ここで、ソレノイド９のコイル３７に一定の電流を印加した際のロックピン８の突出量（保護カバー４０からの）とロックピン８の突出力（吸引力）及び、前記突出量とリターンスプリング３６の反力（引っ張り張力）とに着目すると、これらの間に図９で示す相関がある。このことから、例えば、図６の場合、ロックピン８の突出量に比例してギャップｇが縮小し、コイル３７の磁路の磁気抵抗は単調減少するため、突出力の増加量を張力の増加量に対して大きくする。
【００５５】
また一方、図１０は、上記の構成を適用した場合のソレノイド９のコイル３７の駆動電流と、ロックピン８の突出量の相関を示したものである。この図から、リターンスプリング３６の引張り張力を上回る突出力が発生した後は、ロックピン８が突出するのに従って、突出力が前記張力を上回る増加量を示す。そのため、ロックピン８は、矢印Ｙのように、突出が完了するまで動作する。次に、駆動電流を減少すると、駆動電流が減少してもロックピン８は、リターンスプリング３６の引張り張力に抗して突出状態を維持する。そして、電流が突出する前と比較して明らかに少ない電流Ｉ２まで減少すると、ロックピン８は、リターンスプリング３６の張力に引っ張られて矢印Ｚのように下降を開始する。そして、ロックピン８は、電流印加前の保護カバー４０に収容された状態に戻ることになる。
これは、図６から解るように、磁気回路中のギャップｇを閉じるよう摺動するソレノイド９では、ロックピン８は、突出すればするほど、プランジャー１０と固定鉄芯６６間のギャップｇが閉じるため、単位電流当たりの吸引力は強くなる。
そのため、突出後の駆動電流Ｉ１は、図１０の駆動電流Ｉ１を下回っても保持電流Ｉ２までの電流値であれば、ロックピン８はリターンスプリング３６によって引き戻されることはない（残存吸着力）。
このことから、ロックピン９が突出を開始するために必要な駆動電流Ｉ１と、突出したロックピン９を保持する保持電流Ｉ２との間には、Ｉ１＞Ｉ２の関係があって、前記交流成分６１の重畳に伴う実効電流の低下量ΔＩと、前記Ｉ１、Ｉ２との間にΔＩ＜Ｉ１−Ｉ２の関係があれば、交流成分６１の重畳による電流の低下に関係なくロックピン８は、ロックを続けることができる。
【００５６】
依って、前記動作による電流低下を考慮したヒステリシスを設け、例えば、図中Ｙ→Ｚで示す電流の範囲内で交流成分６１の振幅を設定して検出を行うようにすれば、上記問題を解決できる。
ちなみに、交流成分６１の振幅の調整は、定電流ループを用いて制御する。そのため、例えば、制御装置５７に定電流制御用のプログラムを備え、電流値を設定するだけで電流を変更できるようにすれば良い。
そして、このようなヒステリシスループに基づくタイミング動作は、この形態では、タイマ手段６２を用いることで実現している。
【００５７】
タイマ手段６２は、ここでは、制御装置５７のタイマ回路を用いて実現しており、例えば、ソレノイド９が作動して、ロックピン８が減速機構５にロックするのに十分な時間をプログラムにより動作環境に応じて設定できるようにしている。こうすることで、タイマ手段６２は、制御装置５７がスイッチ手段５１を作動してソレノイド９へ駆動電流の直流部分６０を印加するのと同時に計時を開始し、プランジャー１０のストロークがロックピン８を減速機構５にロックする長さに達する時間が経過するとタイムアップする。すると、タイムアップと同時に、制御装置５７は、スイッチ手段５１を作動して交流成分６１を重畳する。
なお、この形態では、タイマ手段６２は、制御装置５７に内蔵のものを使用したが、これに限定されるものではない。タイマ手段６２は、制御装置５７と別に設けても良いことは明らかである。
【００５８】
また、これら以外に、制御装置５７には、パーキングスイッチ（図示せず）、ＥＣＵ（図示していない他のＥＣＵ）、が接続されており、前記パーキングスイッチ、前記ＥＣＵからの入力に基づいてパーキングブレーキの動作を制御する。
さらに、制御装置５７には、変位検出装置５５が接続されており、後述するように、ソレノイド９のプランジャー１０の動作状態を推定するようになっている。
【００５９】
変位検出装置５５は、図８に示すように、フィルタ回路６３と整流回路（検波）６４及び増幅回路６５とで構成されており、ソレノイド９の両端に接続されている。フィルタ回路６３は、前記コイル３７と共振用コンデンサ５４で構成される共振回路の共振周波数を中心周波数とするバンドバスフィルタでノイズ対策としても使用する。
整流回路６４は、平滑回路を備えたもので、フィルタ出力を整流して平滑することで直流電圧レベルとして出力する。増幅回路６５は、検出感度を向上させるために設けたものである。
したがって、変位検出装置は、周波数成分を含む電流が印加されているときのみ機能する。
ちなみに、平滑回路に替えてピークホールド回路を設け、一定周期でリセットを行うことで、共振出力を直流電圧のレベルとして出力するようにしても良い。
【００６０】
次に、交流部分６１ａに重畳される交流成分６１の周波数について述べる。前記周波数は、ソレノイド９のコイル３７と共振回路用コンデンサ５４で形成される共振周波数を位置検出用の周波数成分として供給するためのものである。
そのため、この周波数は、ソレノイド９の動作周波数と同等以上とし、好ましくは、動作周波数より十分に高く設定することにより、駆動電流との弁別を容易にできる。その結果、検出時間を短縮することができる。また、周波数が高く波長が短くなれば、位置検出の分解能を向上してソレノイド９のプランジャー１０のストロークより小さくすることができる。
【００６１】
さらに、このとき、例えば、ソレノイド９のプランジャー１０がリターンスプリング３６に引っ張られてコイル（ボビン）３７の外（最外点）にあるときのインダクタンスを基準として、前記共振周波数を設定すれば、共振周波数からの周波数のズレを用いて最外点からの位置を推定できる。そのために最適な周波数に合わせて共振用コンデンサ５４の値を決める。
【００６２】
この形態は上記のように構成されており、いま、上記の範囲で交流成分６１の周波数と振幅の値を制御装置５７に設定する。
こうすることで、制御装置５７は、ソレノイド９にスイッチ手段５１を介し、図７に示す駆動電流Ｉ１を印加する。そして、駆動電流Ｉ１を印加すると同時に、タイマ手段６２の計時を開始する。
そのため、ソレノイド９は、駆動電流Ｉ１の直流部分６０によって作動を開始し、リターンスプリング３６に抗してプランジャー１０をコイル３７内へ吸引することで、ロックピン８が突出する。そして、タイマ手段６２がタイムアップすると、制御装置２７は、プランジャー１０のストロークがロックピン（係合部材）８を減速機構５へロックする長さに達したとして、スイッチ手段５３の開度を制御したスイッチング（非飽和）により、図７に示す交流部分６１ａを印加する。
この状態で、ソレノイド９に交流成分６１が印加されると、プランジャー１０のコイル３７に対する位置関係（コイル（ボビン）３７の外（最外点）にあるときに比べて）が変化しているため、コイル３７のインダクタンスも変化している。
このため、変化したインダクタンスによってコイル３７と共振用コンデンサ５４とで構成される共振回路の共振周波数も変わる。例えば、プランジャー１０がコイル３７（ボビン）内に収容されるとインダクタンスは増加するため、図１１のように、共振点ω０が、ω０→ω０´のように低下する。すると、共振周波数の特性は（α）から（β）のように移動することになる。
その結果、変位検出装置５５で検出していた共振点ω０のゲインは、例えば、図１１のＡからＢのように低下するため、ゲインの変化からプランジャー１０の変位を算出することができる。
【００６３】
このように、ソレノイド９に入力可能な最大電流を印加し、ロックピン８を突出させてから、交流成分６１をロックピン８が復帰しない程度に印加して検出を行うので、正常動作に影響を与えずにチェックができる。その際、吸引力の低下を最小にしてプランジャー１０の位置を推定することができるので、ソレノイド９がオン（スイッチ手段５１がオン）のとき推定したプランジャー１０の位置とソレノイド９がオフ（スイッチ手段５１がオフ）のとき推定したプランジャー１０の位置を記憶してその差を算出すれば、プランジャー１０の変位（ロックピン８の突出量）が推定できる。さらに、プランジャー１０の変位が推定できれば、その推定値から、例えば、プランジャー１０先端のロックピン８がロックできたかどうか、また、ロック状態を維持できているかどうかなどの係合状態を判定できる。
このように、センサを設けることなくプランジャー１０の位置あるいは変位からロックピン８の係合状態を推定できる。
このため、ソレノイドの動作不良による事故を未然に防止することができる。また、別途センサを設けることなく検出ができるので、センサの設置スペースも要しないため、ソレノイド９のコイル３７の小型化が図れ、コストの低減が図れる。
なお、係合状態が不良の場合は、例えば、警報を発するなどにより報知すれば、ソレノイド９の動作不良による事故を未然に防止できる。
また、このように発振出力を重畳するので、直流電流と交流電圧を切り換える場合のようなノイズの問題を生じない。さらに、直流電流に発振出力を重畳して、ソレノイドコイル３７の両端の検出値の変化（共振点の変化）を検出するため、発振出力には大きな電力を必要とせず、損失も少ない。
【実施例１】
【００６４】
この実施例１は、上記作用効果に加えて、ソレノイド９の温度上昇に関するもので、温度上昇による磁界の減少を補償してプランジャー１０の位置や変位を推定する際の精度を向上できることについて述べる。
すなわち、ソレノイド９は、コイル３７に銅線を使用している。この銅線には直流抵抗があって、その直流抵抗はプラスの温度係数を有している。したがって、温度の上昇（周囲温度も含む）でコイル３７の直流抵抗が増加すると、励磁電流が減少し、起磁力が低下する。
ここで、図６のものでは、ソレノイド９の駆動に電流制御ループを使用しているため、温度が変化しても一定の電流を供給するように制御すると考えられる。
しかしながら、一般に、コイル３７の直流抵抗と温度係数の関係は、２０℃を１として正規化した場合、銅線の各温度における抵抗比と電流比は、例えば、１００℃のコイルの吸引力は、２０℃のコイルの５６％程度と大きく変化すると言われている。このため、制御に誤差を生じる場合も考えられるため、プランジャー１０の位置を算出して推定する際に、コイル３７の温度を基に校正することで、推定精度を向上させるのである。
【００６５】
そこで、実施例１では、パーキングブレーキ動作の前に、制御装置５７がソレノイド９にロックピン８が変位を生じない測定用の電流を流して電圧を測定し、その電流と電圧の測定結果からコイル３７の抵抗値を算出し、その抵抗値から温度を算出する。そして、その温度に基づき磁界の減少を加味してプランジャー１０の位置の推定を行うのである。
そのための構成として、例えば、図６の破線６７で示すように、制御装置５７のＡ／Ｄ変換入力をソレノイド９の端子に接続して電圧を測定する。また、制御装置５７は、スイッチ手段５１のトランジスタを非飽和で駆動して、コイル３７に測定用電流（ソレノイド９のプランジャー１０が変位を生じない電流値）を入力するものとする。
【００６６】
このように構成される実施例１のパーキングブレーキ装置では、例えば、銅の抵抗温度係数を使用した周知の抵抗法により、コイル３７の温度を検出する。
すなわち、抵抗法計算式は、
Ｒ２／Ｒ１＝（２３４．５＋ｔ１）／（２３４．５＋ｔ２）
となり、上式から通電後の温度ｔ２は、
ｔ２＝Ｒ２／Ｒ１（２３４．５＋ｔ１）−２３４．５
となる。
ここで、ｔ１：通電前の温度（周囲温度）（℃）、ｔ２：通電後の温度（℃）、
Ｒ１：通電前の抵抗（常温値）（Ω）、Ｒ２：通電後の抵抗（Ω）
である。
このようにすれば、コイル３７の温度が推定できるので、この推定した温度に基づいてコイル３７に流れる電流の減少量が算出できる。
したがって、前記電流の減少量から起磁力の低下を予想してパーキングブレーキ動作時のプランジャー１０の推定位置を校正する。こうすることで、プランジャー１０の位置を推定する際の精度を向上させることができる。
よって、精度を向上することにより、プランジャー１０の動作不良をより精密に検出できるので、動作不良に依る事故を未然に防止できる。
【実施例２】
【００６７】
この実施例２は、上記作用効果に加えて、パーキングブレーキ装置の状態を定期的に確認（チェック）して、安全性を向上することについて述べる。
すなわち、パーキングブレーキ装置がオフの場合と、パーキングブレーキ装置が作動中の場合のソレノイド９のプランジャー１０の位置を推測して確認する。
【００６８】
このパーキングブレーキ装置がオフの場合とは、ブレーキペダルを操作してサービスブレーキ（フットブレーキ）作動中の場合で、サービスブレーキの動作に支障が無いように、ロックピン８が中間ギヤ４１の係止孔４２から離反しているか否かを確認する。そのため、この確認は、実施形態および実施例１の方法を用いて、ソレノイド９の作動周期よりも短い一定時間ごとに逐次ソレノイド９のプランジャー１０の位置を推定することで常時行う。このようにすることで、動作不良を検出する。
この形態では、図６のように、プランジャー１０がリターンスプリング３６によりコイル３７（ボビン）から引き出された位置にあることを推定して確認する。その結果、ロックピン８が離反していない場合は、例えば、警報を発するなどして故障を報知することで安全性を担保する。
【００６９】
一方、パーキングブレーキ装置が作動中とは、駐車や停車中でサービスブレーキが解放されている場合で、ロックピン８が中間ギヤ４１の係止孔４３に嵌合しているか否かを確認する。この確認も、実施形態および実施例１の方法を用いて、ソレノイド９の作動周期よりも短い一定時間ごとに逐次ソレノイド９のプランジャー１０の位置を推定することで常時行う。そして、ソレノイド９のプランジャー１０の位置を推定することにより確認する。このようにすることで、動作不良を検出できる。
この形態では、プランジャー１０がリターンスプリング３６に抗してコイル３７（ボビン）内に吸引された位置にあることを推定して確認する。そして、ロックピン８が中間ギヤ４１の係止孔４３に嵌合状態でないことが検出された場合は、例えば、警報を発するなどして安全性を担保する。
このように確認することで、動作不良で車が無制動状態となることを防止する。
ちなみに、この確認は、一定の間隔で間歇的に行っているのは、推定処理を間歇的に行うことで、推定処理に対する電力消費を少なくできるからである。
【００７０】
なお、実施形態では、スイッチ手段５１として第１スイッチ手段５１ａと第２スイッチ手段５１ｂを兼ねたものについて述べたが、例えば、図１２のように、第１スイッチ手段５１ａと第２スイッチ手段５１ｂを直列に設けるようにしても良い。この場合、第２のスイッチ手段５１ａは、通常オン状態として、交流成分を印加する際にスイッチング（非飽和）を行うようにする。
【００７１】
また、実施形態及び実施例１〜２では、ピン駆動用のソレノイド９は、プッシュ型のアクチュエータを用いたが、これに限定されるものではない。回路を工夫してプル型のアクチュエータを使用することも可能である。
【００７２】
また、実施形態及び実施例１〜２では、発振手段５９とタイマ手段６２を制御装置５７の機能を使用して構成したが、これに限定されるものではない。発振手段５９やタイマ手段６２は、制御装置５７と別回路として設けることができることは明らかである。
【符号の説明】
【００７３】
１  電動ブレーキ
２  パーキング手段
３  電動モータ
４  直動機構
５  減速機構
６  ブレーキパット
７  ロータ
８  ロックピン
９  ソレノイド
１０  プランジャー
３７  コイル
５０  ソレノイド変位検出手段
５１  スイッチ手段
５１ａ  第１のスイッチ手段
５１ｂ  第２のスイッチ手段
５２  電源
５４  共振用コンデンサ
５５  変位検出装置
５６  電流検出手段
５８  直流電源
５９  発振手段
６２  タイマ手段
６３  フィルタ回路
６４  整流回路
６５  増幅回路
６６  固定鉄芯
ｇ  ギャップ
【図１】
2015116921.tif 000003
【図２】
2015116921.tif 000004
【図３】
2015116921.tif 000005
【図４】
2015116921.tif 000006
【図５】
2015116921.tif 000007
【図６】
2015116921.tif 000008
【図７】
2015116921.tif 000009
【図８】
2015116921.tif 000010
【図９】
2015116921.tif 000011
【図１０】
2015116921.tif 000012
【図１１】
2015116921.tif 000013
【図１２】
2015116921.tif 000014