(57)【要約】【課題】  ケーブル張力に応じて変形する弾性構造体の変形量に基づいてケーブル張力を検出する荷重センサを備えた電動パーキングブレーキ装置において、ケーブル張力が過度に大きくなった後もケーブル張力を継続して正確に検出すること。【解決手段】  この変位センサＳ１（荷重センサ）では、直列に配置されたディスクスプリング４５とコイルスプリング４９とから構成される弾性構造体の変形量（自由高さからの高さの減少量）がＬ１以下に制限される。このＬ１は、弾性構造体が組成変形しない範囲内に設計されている。従って、ケーブル張力が過度に大きくなった場合であっても、弾性構造体の塑性変形を防止でき、ケーブル張力に対する弾性構造体の変形特性が変化することが防止される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
パーキングブレーキと、
前記電動モータの回転駆動トルクを前記パーキングブレーキに伝達するケーブルと、
前記回転駆動トルクの伝達によって生じる前記ケーブルの張力に応じて変形する弾性構造体であって、その変形量が第１所定値を超え得るように構成された弾性構造体を備えるとともに、同弾性構造体の変形量に基づいて同ケーブルの張力を検出する荷重センサと、
前記荷重センサの出力に基づいて前記電動モータを制御する制御装置と、
を備える電動パーキングブレーキ装置において、
前記荷重センサは、
前記弾性構造体の変形量を前記第１所定値以下に制限する制限機構を備えた電動パーキングブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記弾性構造体は、
前記弾性構造体の変形量が前記第１所定値よりも小さい第２所定値以下の範囲内における同弾性構造体の変形量の変化に対する前記ケーブルの張力の変化の勾配が、同弾性構造体の変形量が同第２の所定値より大きく同第１所定値以下の範囲内における同弾性構造体の変形量の変化に対する同ケーブルの張力の変化の勾配より小さくなるように構成された電動パーキングブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記弾性構造体は、
２つのスプリングで構成された電動パーキングブレーキ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記弾性構造体は、
ディスクスプリングと、コイルスプリングとで構成された電動パーキングブレーキ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記ディスクスプリングと、前記コイルスプリングとが直列に配置されるとともに、前記弾性構造体の変形量が前記第２所定値以上の範囲では、同ディスクスプリングが密着するように構成された電動パーキングブレーキ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記ディスクスプリングのばね定数は、前記コイルスプリングのばね定数より小さい電動パーキングブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の電動パーキングブレーキ装置において、
前記荷重センサは、
磁石と、
前記磁石と素子との相対位置に応じた電気的出力を発生する素子と、
を備え、
前記弾性構造体の変形量に応じて前記相対位置が決定されるように設定されていて、
前記電気的出力に基づいて前記ケーブルの張力を検出するように構成された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】
本発明は、電動パーキングブレーキ装置に関するものであり、例えば、車両用のパーキングブレーキ装置に採用可能である。
【背景技術】
【０００２】
電動パーキングブレーキ装置の一つとして、電動モータと、パーキングブレーキと、前記電動モータの回転駆動トルクを前記パーキングブレーキに伝達するケーブルと、前記回転駆動トルクの伝達によって生じる前記ケーブルの張力に応じて変形する弾性構造体を備えるとともに、同弾性構造体の変形量に基づいて同ケーブルの張力を検出する荷重センサと、前記荷重センサの出力に基づいて前記電動モータを制御する制御装置とを備えたものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１７１５８号公報
【０００３】
上記特許文献１に記載の電動パーキングブレーキ装置では、ケーブル張力を増大させてパーキングブレーキを解除状態から制動状態に移行させる作動制御の終了判定（制動判定）、並びに、ケーブル張力を減少させてパーキングブレーキを制動状態から解除状態に移行させる解除判定の終了判定（解除判定）が、それぞれ、弾性構造体の変形量が所定の制動判定値、並びに、所定の解除判定値（＜前記制動判定値。略ゼロ）に達したことを検出して行われる。
【０００４】
上記制動判定において何らかの異常が発生した場合、弾性構造体の変形量が上記制動判定値を超えてもなお上記作動制御が継続され得る。この場合、ケーブル張力が過度に大きくなって弾性構造体の変形量が設計上想定されている範囲を上回る事態が生じ得る。これにより、弾性構造体が塑性変形してケーブル張力と弾性構造体の変形量との関係が変化し得る。この結果、弾性構造体の変形量に基づいて検出されるケーブル張力に誤差が発生し、上記制動判定、並びに上記解除判定が精度良く実行され得なくなるという問題が発生し得る。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、上記形式の電動パーキングブレーキ装置において、荷重センサが、前記弾性構造体の変形量を第１所定値以下に制限する制限機構を備えたことに特徴がある。ここで、前記弾性構造体そのものは、その変形量が前記第１所定値を超え得る構成となっている。上記構成によれば、第１所定値が、弾性構造体が塑性変形しない範囲内に設定されることで、ケーブル張力が過度に大きくなった場合であっても、弾性構造体が塑性変形することを防止できる。この結果、ケーブル張力を継続して正確に検出することができ、例えば、荷重センサの出力に基づいて上記制動判定、及び／又は上記解除判定を行う場合、上記制動判定、及び／又は上記解除判定を継続して精度よく実行することができる。
【０００６】
この場合、前記弾性構造体は、前記弾性構造体の変形量が前記第１所定値よりも小さい第２所定値以下の範囲内（以下、「第１区間」と称呼する。）における同弾性構造体の変形量の変化に対する前記ケーブル張力の変化の勾配（以下、「第１勾配」と称呼する。）が、同弾性構造体の変形量が同第２の所定値より大きく同第１所定値以下の範囲内（以下、「第２区間」と称呼する。）における同弾性構造体の変形量の変化に対する同ケーブル張力の変化の勾配（以下、「第２勾配」と称呼する。）より小さくなるように構成されることが好適である。以下、このようなケーブル張力に対する弾性構造体の変形特性を「２段変形特性」と称呼することもある。
【０００７】
これによれば、例えば、上述したパーキングブレーキ解除制御の解除判定が、弾性構造体の変形量がケーブル張力が所定の微小値となる場合に対応する所定の解除判定値（＜上記第２所定値。略ゼロ）に達したことを検出して行われる場合、解除判定の精度を高めることができる。この結果、解除判定後において比較的大きなケーブル張力が残存する事態（所謂、ブレーキのひきずり）等の発生を抑制することができる。
【０００８】
この場合、前記弾性構造体が、２つのスプリングで構成されることが好適である。これによれば、上記２段変形特性を容易に実現することができる。ここにおいて、２つのスプリングとしては、例えば、ディスクスプリングと、コイルスプリングとを使用してもよいし、２つのコイルスプリングを使用してもよい。
【０００９】
前記弾性構造体が、ディスクスプリングと、コイルスプリングとで構成される場合、例えば、前記ディスクスプリングと、前記コイルスプリングとが直列に配置されるとともに、前記弾性構造体の変形量が前記第２所定値以上の範囲では、同ディスクスプリングが密着するように構成されてもよい。
【００１０】
これによれば、上記第１勾配を、直列配置されたディスクスプリングとコイルスプリングの合成ばね定数と等しい値とし、上記第２勾配をコイルスプリングのばね定数（＞上記合成ばね定数）と等しい値とすることができる。即ち、ディスクスプリングの密着を利用することで上記２段変形特性を更に容易に実現することができる。
【００１１】
この場合、ディスクスプリングのばね定数は、コイルスプリングのばね定数よりも小さいことが好ましい。これによれば、第１勾配をより小さい値に設定でき、上記解除判定の精度をより一層高めることができる。
【００１２】
上記本発明に係る電動パーキングブレーキ装置においては、前記荷重センサが、磁石と、前記磁石と素子との相対位置に応じた電気的出力を発生する素子とを備え、前記弾性構造体の変形量に応じて前記相対位置が決定されるように設定されていて、前記電気的出力に基づいて前記ケーブル張力を検出するように構成されてもよい。これによれば、前記相対位置を検出することで、弾性構造体の変形量（即ち、ケーブル張力）を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明による電動パーキングブレーキ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る自動車用の電動パーキングブレーキ装置を示している。この電動パーキングブレーキ装置は、アクチュエータ部ＡＣＴと、アクチュエータ部ＡＣＴにより駆動される一対のパーキングブレーキＰＢａ，ＰＢｂと、アクチュエータ部ＡＣＴを制御する電気制御装置ＥＣＵとを備えている。アクチュエータ部ＡＣＴは、電動モータ１１の回転駆動トルクに基づく回転運動を並進運動に変換する変換機構Ａと、この変換機構Ａにより変換された並進運動により生じる力を二つの出力部に等分に分配するイコライザ機構Ｂと、このイコライザ機構Ｂの各出力部にそれぞれ連結されて上記分配された力を一対のパーキングブレーキＰＢａ，ＰＢｂに伝達する一対のケーブル１３，１５と、ケーブル１３の一端とイコライザ機構Ｂのケーブル１３側の出力部との間に介装され、ケーブル１３の張力（ケーブル張力）を検出する変位センサＳ１（荷重センサ）とを備えている。
【００１５】
電動モータ１１は、制動スイッチＳＷ１、解除スイッチＳＷ２、及び変位センサＳ１により検出されるケーブル張力に基づいて、電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御されるようになっている。
【００１６】
変換機構Ａは、ハウジング２１に組付けたケーシング２３内に組み込まれた図示しない減速機構により電動モータ１１の回転駆動トルクが減速されて一端に伝達されるねじ軸３１と、このねじ軸３１に螺合して組付けたナット３３とを備えている。なお、ねじ軸３１は、ケーシング２３に収納された図示しないねじ軸３１の一端側の軸受、及びねじ軸３１の他端側でハウジング２１に固定された支柱２１ａに収納された軸受３５を介してハウジング２１に回転自在かつ軸方向へ移動不能に組付けられている。
【００１７】
ねじ軸３１が正方向に回転駆動されることによりナット３３が図１の実線で示した解除位置から図１の２点鎖線で示した制動位置に向けてねじ軸３１の軸方向に移動され（並進運動し）、また、ねじ軸３１が逆方向に回転駆動されることによりナット３３が図１の実線で示した解除位置に向けてねじ軸３１の軸方向に移動される（並進運動する）ようになっている。
【００１８】
イコライザ機構Ｂは、ナット３３に作用する並進運動により生じる力を二つの出力部に等分に分配するものであり、ナット３３に組付けたレバー３７によって構成されている。レバー３７は、その中央部にてナット３３に所定量揺動可能に組付けられていて、一方の出力部であるアーム部３７ａには、変位センサＳ１を介してケーブル１３のインナーワイヤ１３ａが回動可能に間接的に連結されている。他方の出力部であるアーム部３７ｂには、ケーブル１５のインナーワイヤ１５ａが直接的に回動可能に連結されている。これにより、変位センサＳ１に対して、上記ケーブル張力が引っ張り荷重として作用するようになっている。
【００１９】
以下、変位センサＳ１について、その拡大図である図２、及び図３を参照しながら説明する。図２、及び図３に示す後述するケーシング４１に対して軸方向に相対移動可能な各部材に関して、図２、及び図３に示す状態（上記ケーブル張力がゼロの場合）に対応するケーシング４１に対する各軸方向位置をそれぞれ「原位置」と称呼する。
【００２０】
変位センサＳ１は、段付円筒状を呈していて、大径部４１ａと、中径部４１ｂと、小径部４１ｃとを同軸的に備えた内部空間、を備える両端有底円筒状のケーシング４１を備えている。上記段付円筒状内部空間には、大径部４３ａと、小径部４３ｂと、円盤状のフランジ部４３ｃとを同軸的に備えたシャフト４３が、ケーシング４１と同軸的に収容されている。
【００２１】
上記大径部４３ａは、ケーシング４１の一端側の底部において同軸的に設けられた円形貫通孔４１ｄに嵌合されていて、シャフト４３は、軸方向にケーシング４１に対して相対移動可能に配設されている。上記大径部４３ａの一端側の一部、及び上記小径部４３ｂは、ケーシング４１の一端側の外部へ向けて上記貫通孔４１ｄから軸方向に突出している。上記小径部４３ｂの先端部に設けられた取付け孔４３ｄは、上記レバー３７の一方の出力部３７ａに図示しないボルトを介して係合されている。
【００２２】
上記フランジ部４３ｃは、シャフト４３の他端に形成されていて、上記段付円筒状内部空間の大径部４１ａ内に収容されている。上記フランジ部４３ｃの外径は、大径部４１ａの直径より小さく中径部４１ｂの直径より大きい。これにより、上記フランジ部４３ｃは、大径部４１ａ内でのみ軸方向にケーシング４１に対して相対移動可能となっている。この結果、シャフト４３は、ケーシング４１に対して、原位置から図２において左方向に、大径部４１ａの一端側と中径部４１ｂとの境界に対応する段差部４１ｅと、フランジ部４３ｃとの間の距離であるＬ１だけ相対移動可能となっている。このＬ１については、後に詳述する。
【００２３】
上記フランジ部４３ｃとケーシング４１の一端側の底部の底面との間には、フランジ部４３ｃに近い方から順に、取付け荷重（シャフト４３が原位置にある状態での荷重）がゼロの状態で、ばね定数ｋ１をもつディスクスプリング４５と、リング状のワッシャ４７と、ばね定数ｋ２（＞ｋ１）をもつコイルスプリング４９とが、シャフト４３と同軸的に、かつシャフト４３の大径部４３ａの周囲を囲むように介装されている。原位置にて、ディスクスプリング４５、及びコイルスプリング４９のそれぞれの両端は、軸方向において隣り合う部材とそれぞれ接触している。
【００２４】
このように直列に配置されたディスクスプリング４５、及びコイルスプリング４９が、前記弾性構造体を構成している。この弾性構造体の変形量（即ち、軸方向の高さの自由高さからの減少量）は、シャフト４３が原位置にある状態（即ち、ケーブル張力がゼロの状態）でゼロとなる。
【００２５】
小径部４１ｃと中径部４１ｂとの境界に対応する段差部に係止された円盤状のプレート５１と、シャフト４３の他端側に同軸的に備えられた有底円筒状空間４３ｅの底面との間には、コイルスプリング５３が、シャフト４３と同軸的に介装されている。これにより、シャフト４３は図２において左方向へコイルスプリング５３の微小弾性力（殆ど無視できる）により常時付勢されている。この結果、シャフト４３は、ケーブル張力がゼロで原位置に維持されるようになっている。
【００２６】
ケーシング４１の他端側の底部において同軸的に設けられた円形貫通孔４１ｆには、インナーワイヤ１３ａの一端側が嵌合されていて、上記他端側の底部には、インナーワイヤ１３ａの一端に形成されたフランジ部１３ａ１が係止されている。この結果、ケーブル張力のゼロからの増大に伴い、シャフト４３は、ケーシング４１に対して原位置から、ディスクスプリング４５、及びコイルスプリング４９の弾性力に対抗しながら図２において左方向にＬ１だけ相対移動可能となっている。
【００２７】
そして、ケーシング４１に対するシャフト４３の原位置から図２において左方向への相対移動量（以下、単に「相対移動量」とも称呼する。）は、上記弾性構造体の変形量と等しくなる。即ち、上記弾性構造体の変形量はＬ１以下に制限される。このように、シャフト４３のフランジ部４３ｃが、ケーシング４１の段差部４１ｅに接触し得る構成が前記制限機構に対応する。
【００２８】
ケーシング４１の外部に突出したシャフト４３の小径部４３ｂには、四角形の板状のマグネット５５ａを一体的に備えたマグネットホルダ５５が、軸方向に摺動可能に嵌合されて、大径部４３ａと小径部４３ｂとの境界に対応する段差部に係止されている。
【００２９】
小径部４３ｂに固定されたクリップ５７に係止された円盤状のワッシャ５９と、マグネットホルダ５５との間には、コイルスプリング６１が介装されている。これにより、上記マグネットホルダ５５は、図２において右方向にコイルスプリング６１の微小弾性力により常時付勢されている。この結果、マグネットホルダ５５（即ち、マグネット５５ａ）は、シャフト４３と一体的に軸方向にケーシング４１に対して相対移動可能となっている。
【００３０】
ケーシング４１の外側には、電気制御装置ＥＣＵと電気的に接続された変位検出素子６３が固着されている。この変位検出素子６３には、四角形の平板状のホールＩＣ素子６３ａが、マグネット５５ａと所定のギャップをもって対向するように固定配置されている。これにより、変位検出素子６３は、シャフト４３の軸方向におけるホールＩＣ素子６３ａと、マグネット５５ａとの相対位置、即ち、ケーシング４１に対するシャフト４３の上記相対移動量（即ち、上記弾性構造体の変形量）に応じた電気的出力を発生するようになっている。
【００３１】
以下、上述のように構成された変位センサＳ１の作動について、図２、及び上記弾性構造体の変形量（以下、単に「変形量」とも称呼する。）とケーブル張力との関係を示す図４を参照しながら説明する。上述のように、ケーブル張力がゼロのとき変形量はゼロとなる。ケーブル張力がＦ１に達すると、変形量はＬ１に達する（前記第１所定値）。上述のごとく、変形量はＬ１以下に制限されるから、ケーブル張力がＦ１を超えても、変形量はＬ１に維持される。
【００３２】
ディスクスプリング４５は、圧縮荷重（従って、ケーブル張力）がＦ１より小さいＦ２以上の範囲では、密着するように設計されている。なお、ディスクスプリング４５は、密着しても塑性変形しない構成となっている。従って、ケーブル張力がＦ２に達した時点での変形量をＬ２（前記第２所定値）とすると、ケーブル張力がゼロからＦ２以下の範囲、即ち、変形量がゼロからＬ２以下の範囲（上記第１区間）では、変形量の変化に伴って、ディスクスプリング４５、及びコイルスプリング４９の高さが共に変化する。即ち、第１区間における変形量の変化に対するケーブル張力の変化の勾配（即ち、上記第１勾配）は、ディスクスプリング４５とコイルスプリング４９との合成ばね定数ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）と等しい値となる。
【００３３】
一方、ケーブル張力がＦ２より大きくＦ１以下の範囲、即ち、変形量がＬ２より大きくＬ１以下の範囲（上記第２区間）では、変形量の変化に伴って、コイルスプリング４９の高さのみが変化する。即ち、第２区間における変形量の変化に対するケーブル張力の変化の勾配（即ち、上記第２勾配）は、コイルスプリング４９のばね定数ｋ２と等しい値となる。このばね定数ｋ２は、上記合成ばね定数よりも大きい。従って、ケーブル張力に対する弾性構造体の変形特性は、上記２段変形特性となる。
【００３４】
ここで、Ｌ１は、弾性構造体（具体的には、コイルスプリング４９）が塑性変形しない範囲内に設計されている。従って、ケーブル張力がＦ１より大きくなった場合であっても、コイルスプリング４９が塑性変形することを防止でき、上記２段変形特性が変化することを防止できる。この結果、ケーブル張力を継続して正確に検出することができる。
【００３５】
次に、上述のように構成された実施形態に係る電動パーキングブレーキ装置の作動について説明する。運転者が制動スイッチＳＷ１（解除スイッチＳＷ２）を操作すると、電動モータ１１が正方向（逆方向）に回転駆動され、変換機構Ａのねじ軸３１が正方向（逆方向）に回転する。この結果、イコライザ機構Ｂが図１に実線で示した解除位置（図１に２点鎖線で示した制動位置）から制動位置（解除位置）に移動する。このため、一対のケーブル１３，１５のインナーワイヤ１３ａ，１５ａが引っ張られて（緩められて）一対のパーキングブレーキＰＢａ，ＰＢｂが制動状態（解除状態）となる。
【００３６】
電動モータ１１の正方向の回転駆動は、変位センサＳ１により検出される上記弾性構造体の変形量が図４における上記第２区間内に設定された制動判定値に達したと判定されたときに制動判定がなされて停止される。一方、電動モータ１１の逆方向の回転駆動は、変位センサＳ１により検出される上記弾性構造体の変形量が図４における上記第１区間内に設定された解除判定値（＜上記制動判定値。略ゼロ）に達したと判定されたときに解除判定がなされて停止される。
【００３７】
以上、説明したように、上記本発明による電動パーキングブレーキ装置の実施形態によれば、ディスクスプリング４５、及びコイルスプリング４９が直列に配置された弾性構造体の変形量がＬ１以下に制限される。これにより、ケーブル張力が過度に大きくなった場合であっても、コイルスプリング４９が塑性変形することを防止でき、ケーブル張力に対する弾性構造体の変形特性が変化することが防止され得る。この結果、ケーブル張力を継続して正確に検出することができ、上記制動判定、及び上記解除判定を継続して精度よく実行することができる。
【００３８】
加えて、上記弾性構造体の変形量の変化に対するケーブル張力の変化の勾配が小さい上記第１区間内に上記解除判定値が設定されている。従って、上記解除判定の精度を特に高めることができる。この結果、パーキングブレーキＰＢａ，ＰＢｂのひきずりの発生を効果的に抑制することができる。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、弾性構造体は、直列に配置されたディスクスプリング４５と、コイルスプリング４９とで構成されているが、これに代えて、並列に配置された自由高さの異なる２つのコイルスプリングで構成されてもよい。この場合、自由高さの差はＬ２に設定される。これにより、シャフト４３は、上記第１区間に対応する範囲内では自由高さの大きいコイルスプリングのみの弾性力に対抗しながら、上記第２区間に対応する範囲内では両方のコイルスプリングの弾性力に対抗しながら、軸方向にケーシング４１に対して相対移動するように構成され得る。これによっても、上記２段変形特性を実現できる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、弾性構造体には、ケーブル張力に等しい圧縮荷重が働くように構成されているが、これに代えて、弾性構造体に、ケーブル張力に等しい引っ張り荷重が働くように構成されてもよい。この場合、ディスクスプリング４５に代えて、コイルスプリングを用いることが好適である。
【００４１】
加えて、上記実施形態においては、変位センサＳ１は、ケーブル１３の一端とアーム部３７ａとの間に介装され、変位センサＳ１には、ケーブル１３の張力が引っ張り荷重として作用するように構成されているが、これに代えて、ハウジング２１に対してねじ軸３１を軸方向に移動可能に配置し、変位センサＳ１を、ねじ軸３１の他端からの軸方向の荷重を受けるようにハウジング２１に固定配置されてもよい。この場合、変位センサＳ１には、ケーブル張力が圧縮荷重として作用する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パーキングブレーキ装置を示す一部破断平面図である。
【図２】図１に示した変位センサの拡大主要断面図である。
【図３】図１に示した変位センサにおけるマグネットと、ホールＩＣ素子との位置関係を示した変位センサの一部破断平面図である。
【図４】弾性構造体の変形量と、ケーブル張力との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１…電動モータ、１３…ケーブル、４１…ケーシング、４１ａ…大径部、４１ｂ…中径部、４１ｅ…段差部、４３…シャフト、４３ｃ…フランジ部、４５…ディスクスプリング、４９…コイルスプリング、５５ａ…マグネット、６３ａ…ホールＩＣ素子、Ｓ１…変位センサ、ＰＢａ，ＰＢｂ…パーキングブレーキ
【図１】
2008051208.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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