(57)【要約】【課題】  制動時のパッド摩擦熱による制御性悪化を受けにくくかつ設置性に優れたパッド押圧力を検出する手段を具備した、制動装置を提供する。【解決手段】  アクチュエータ（１１）の動作によって、制動部材（５０）を被制動部材（９０）に押圧して制動する制動装置（１）であって、前記アクチュエータ（１１）は、回転運動を出力する電動機（２０）と、前記回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換手段（３０）と、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段（４０）と、を備え、前記制動装置（１）は、前記電動機（２０）の前記回転運動を、前記回転−直線運動変換手段（３０）及び前記液圧伝達手段（４０）を介して、前記制動部材（５０）に伝達してなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの動作によって、制動部材を被制動部材に押圧して制動する制動装置であって、
前記アクチュエータは、回転運動を出力する電動機と、前記回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換手段と、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段と、を備え、
前記制動装置は、前記電動機の前記回転運動を、前記回転−直線運動変換手段及び前記液圧伝達手段を介して、前記制動部材に伝達することを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記液圧伝達手段は、前記液体を充填した液室と、該液室の両端に各々配置された第一ピストン及び第二ピストンを備え、前記第一ピストンの直線運動は、前記液室内の前記液体を介して、前記第二ピストンに伝達されることを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記液室は、前記第一ピストンが一側に配置された第一液室と前記第二ピストンが他側に配置された第二液室とに、仕切り板により区画し、該仕切り板は、前記第一液室と前記第二液室とを連通する絞り流路を有していることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項４】
前記液室は、前記第一ピストンが一側に配置された第一液室と、前記第二ピストンが他側に配置された第二液室とに、連通管により区画し、前記連通管は、前記両液室間に分離可能に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項５】
前記第二ピストンの断面積は、前記第一ピストンの断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項６】
前記液室には、前記液体の圧力を検出する圧力センサが備えられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項７】
前記圧力センサは、前記第一液室内の液体圧力を検出することを特徴とする請求項６に記載の制動装置。
【請求項８】
前記請求項６又は７に記載の制動装置の制御装置であって、前記圧力センサの検出信号と前記被制動部材を制動すべく演算された目標信号とから、前記電動機への電流値を演算する演算手段を備えることを特徴とする制動装置の制御装置。
【請求項９】
前記請求項６又は７に記載の制御装置の制御方法であって、前記圧力センサの検出信号が、前記被制動部材を制動させるために演算された目標信号に近づくように、前記電動機を制御することを特徴とする制動装置の制御方法。
【請求項１０】
前記請求項１から７のいずれか一項に記載の制動装置は、車両のブレーキ用制動装置であることを特徴とする制動装置。
【請求項１１】
回転運動を出力する電動機と、前記回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換手段と、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段と、前記電動機の前記回転運動を、前記回転−直線運動変換手段及び前記液圧伝達手段を介して、直線運動として出力することを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動装置に係り、特に、摩擦熱によるセンサ特性の影響を無くし、該センサの設置性にも優れた車両に用いて好適な制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の制動装置としては、運転者の車両への制動要求を各車輪に伝達する媒体としてブレーキ油を用いた、油圧式制動装置が知られているが、より高精度な制動力制御及び車両への装着性向上を目指して、前記媒体として電動機を用いた電動式制動装置の開発がされている。該電動式制動装置は、例えば、電動機の動力をナットとネジ付きシャフトを介して往復運動としてシャフトに伝達し、該シャフトの往復運動により該シャフトの一端をブレーキパッドに押付け、該ブレーキバッドでブレーキディスクの回転を制動させることで車輪の回転を制動させるものである。そして、前記シャフトの先端のパッド裏面には、押付圧力を測定するための歪みゲージ等のロードセルからなる圧力センサが、配設されており、該圧力センサで測定された圧力に基づいて、電気制御装置は、電動機の回転を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６２５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記電動式制動装置に用いられる圧力センサは、制動時にパッドで発生する摩擦熱の影響により圧力測定誤差が生じやすく、この測定誤差は、前記電動式制動装置の制御性能に悪影響を及ぼすおそれがある。また、前記電動式制動装置は、圧力センサを設置する空間に制限があるため、歪みゲージを用いたロードセル型の圧力センサをキャリパ内に配置することは困難である。更に、このような設置制限のある箇所に、ロードセル型の圧力センサを設置するには、押付圧力（制動力）の伝達方向を考慮した精度のよい据付け方が求められる。
【０００５】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、制動時のパッド摩擦熱による制御性の悪化を防止すると共に圧力センサの設置性に優れた制動装置及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成すべく、本発明者は、電気的に制御することで制動制御に柔軟性・精密性を持たせることができる利点、及び、油圧機器の伝達媒体である非圧縮性流体に加わる圧力を、すべての部分に一様に伝播させることができる利点、に着眼したものであり、本発明に係る制動装置は、アクチュエータの動作によって、制動部材を被制動部材に押圧して制動する制動装置であって、前記アクチュエータは、回転運動を出力する電動機と、前記回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換手段と、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段と、を備え、前記制動装置は、前記電動機の前記回転運動を、前記回転−直線運動変換手段及び前記液圧伝達手段を介して、前記制動部材に伝達することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る制動装置は、前記液圧伝達手段が、前記液体を充填した液室と、該液室の両端に各々配置された第一ピストン及び第二ピストンを備え、前記第一ピストンの直線運動は、前記液室内の前記液体を介して、前記第二ピストンに伝達されることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係る制動装置における前記液室は、前記第一ピストンが一側に配置された第一液室と前記第二ピストンが他側に配置された第二液室とに仕切り板により区画し、該仕切り板は、前記第一液室と前記第二液室とを連通する絞り流路を有していることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る制動装置における前記液室は、前記第一ピストンが一側に配置された第一液室と前記第二ピストンが他側に配置された第二液室とに、連通管により区画し、前記連通管は、前記両液室間に分離可能に接続されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る制動装置は、前記第二ピストンの断面積が、前記第一ピストンの断面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る制動装置は、前記液室に、前記液体の圧力を検出する圧力センサが備えられていることを特徴とし、更に、前記圧力センサは、前記第一液室内の液体圧力を検出することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る制動装置の制御装置は、前記圧力センサの検出信号と前記被制動部材を制動すべく演算された目標信号とから、前記電動機への電流値を演算する演算手段を備えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係る制動装置の制御方法は、前記圧力センサの検出信号が、前記被制動部材を制動させるために演算された目標信号に近づくように、前記電動機を制御することを特徴としている。
更に、本発明に係る前記制動装置は、車両のブレーキ用であることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るアクチュエータは、回転運動を出力する電動機と、前記回転運動を直線運動に変換する回転−直線運動変換手段と、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段と、前記電動機の前記回転運動を、前記回転−直線運動変換手段及び前記液圧伝達手段を介して、直線運動として出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る制動装置は、電動機、回転−直線運動変換手段、及び液圧伝達手段からなる構成により、高精度な制動力の制御ができるばかりでなく、液室内の流体の圧力が検出できる箇所であるならば、適宜の位置に圧力センサを設置することができ、更に、制動部材から離れた摩擦熱の影響が少ない箇所にセンサを配置することで、制動装置の制御性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る制動装置によれば、流体の圧力を圧力センサで検出することで、制動力を算出しているので、例えば、ロードセルのような歪みゲージを用いて直接的に制動力を検出する場合に比べ、力の伝達方向を考慮した精度のある据付は必要無く、設置性が向上する。
【００１７】
また、本発明に係る制動装置によれば、制動力を増加させるために、複数の変速するギアなどを用いる必要は無く、第一ピストンの断面積と第二ピストンの断面積の比を適切に選定することで、容易に制動力を増加させることが可能となる。
【００１８】
更に、本発明に係る制動装置によれば、液体を力の伝達媒体として、電動機から制動部材に制動力を伝達しているので、液室の形状を変更することで、所望の箇所に力を伝達することができる。
【００１９】
本発明に係るアクチュエータは、電動機、回転−直線運動変換手段、及び液圧伝達手段からなるので、上述したと同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付の図面を参照して、本発明の制動装置（ディスクブレーキ用片持ち式キャリパ）のいくつかの実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る制動装置の第一実施形態を示した全体構成図であり、該制動装置１は、アクチュエータ１１と、それを制御する制御装置１０と、を備えている。本実施形態のアクチュエータ１１は、制御装置１０の制御によって、制動部材としてのパッド５０を押圧して、車両の車輪の回転と共に回転する被制動部材としてのディスクロータ９０を制動させる装置である。
【００２２】
図１に示すように、アクチュエータ１１は、キャリパボディ８０内に、回転運動を出力する電動機２０、該回転運動を直線運動に変換して出力する回転−直線運動変換手段３０、液体を伝達媒体として前記直線運動を伝達する液圧伝達手段４０を備えている。
【００２３】
電動機２０は、ディスクロータ９０を制動させるための制動力を発生させるための動力源であり、後述する制御装置１０から電力の供給が可能なように接続されている。そして、電動機２０は、電力負荷により回転して回転トルクを出力すると共に、該回転トルクを回転−直線運動変換手段３０に伝達する。
【００２４】
回転−直線運動変換手段３０は、入力された電動機２０の回転トルクを推力に変換して出力する装置であり、例えば、ねじ機構などのような回転運動を直線運動に変換する機構からなっている。そして、回転−直線運動変換手段３０の出力端は、前記推力を液圧伝達手段４０に伝達可能なように、キャリパボディ８０内で、液圧伝達手段４０に連結されている。
【００２５】
液圧伝達手段４０は、回転−直線運動変換手段３０の出力端から出力された推力をパッド５０に出力するための伝達機構であり、主に、第一ピストン４１、液室４５、及び第二ピストン４３からなる。第一ピストン４１は、回転−直線運動変換手段３０の出力端に連結され、キャリパボディ８０内で第一ピストン４１の周囲に取付けられた第一シール４２によって液密状態で、滑動（往復運動）可能に配設されている。また、液室４５は、キャリパボディ８０の中間部に設けられ、第一ピストン４１、第二ピストン４３、及びキャリパボディ８０の内壁で形成された液室であり、該液室４５には、推力（直線運動）の伝達媒体として第二ピストン４３に伝達するための作動油などの液体が充填されている。更に、第二ピストン４３は、液室４５を挟んでその一端が、第一ピストン４１に対向すると共に、液室４５の液体を介して、伝達された推力を出力すべく、キャリパボディ８０内で第二ピストン４３の周囲に取付けられた第二シール４４によって液密状態で、滑動（往復運動）可能に配設されている。一方、第二ピストン４３の他端は、ディスクロータ９０が制動可能なようにパッド５０に取り付けられている。この他にも、該液室４５の内部には、推力の伝達媒体である液体の圧力を測定する圧力センサ６０を備えており、該圧力センサ６０は、制御装置１０に接続されている。
【００２６】
なお、キャリパボディ８０には、ブリーダー４６が取り付けられており、液室４５内のブレーキフルード交換やエア抜きなどに用いられる。
【００２７】
ここで、本実施形態に係るアクチュエータ１１の動作を説明する。まず、制御装置１０から、電動機２０へ電流が供給されると、電動機２０が回転し、回転トルクを発生させる。そして、回転−直線運動変換手段３０によって、電動機２０の回動運動が、直線運動に変換され、すなわち回転トルクが、推力となって出力される。該推力により、第一ピストン４１は、図１の右方向から、液室４５内の液体を加圧する。
【００２８】
液室４５は、第一ピストン４１と第一シール４２、及び第二ピストン４３と第二シール４４で密閉された液室であるので、例えば図１の右方向から加わる第一ピストン４１への推力により該第一ピストン４１が液室４５内の液体を加圧し、該液体圧力で、第二ピストン４３を押圧する。このように、第二ピストン４３に作用した押圧力は、パッド５０を移動させ、ディスクロータ９０を制動させるための制動力となり、該制動力により、第二ピストン４３の他端に配設されたパッド５０は、ディスクロータ９０に押付つけられ、車両の車輪を制動させる。
【００２９】
一方、このような動作時に、液室４５の圧力は、圧力センサ６０によって検出されており、該圧力センサ６０の計測圧力は、パッド５０を押圧する押圧力と等しくなる。更に、制御装置１０は、圧力センサ６０の出力信号を読み込んで制御することで、制動力のフィードバック制御を行うことができる。
【００３０】
図２は、図１の制御装置（コントローラ）１０の内部構成を示した図である。電源線２７から供給された電源は、電源ＩＣ２２を介してＣＰＵ２１に供給させる一方、モータドライバ２３を介してキャリパ１１内のモータ（電動機）２０に供給させる。また、電源ＩＣ２２は、供給電源をＣＰＵ２１において適切な電源となるように変換する。モータドライバ２３は、ＣＰＵ２１からの指令（例えばＰＷＭのデューティ指令値）に基づき、電動ブレーキ用のモータ２０のトルクを制御する。モータ２０がＤＣモータの場合には、モータドライバ２３（好ましくはＨブリッジドライバ）などを介して、電流計測ブロック２４において、モータの通電電流を計測する。電流計測用センサは、シャント抵抗又はホールＩＣを用いるのが好適である。計測された電流は、ＣＰＵ２１のＡＤ変換ポートから読み込まれ、モータ２０の実電流値として取り込まれる。パッド５０の押圧力は、キャリパ（アクチュエータ）１１に取り付けられている圧力センサ６０を用いて間接的に検出され、該検出信号は、インタフェース回路ブロック２５で、ＣＰＵ２１に入力が可能な信号に変換される。変換された前記検出信号は、ＣＰＵ２１のＡＤ変換ポートから読み込まれ、押圧力（制動力）の推定値として算出される。
【００３１】
また、本実施形態のコントローラ１０には、通信線２８とＣＰＵ２１との間に、インタフェース回路２６が設けられている。ブレーキ押付力の目標指令値（目標信号）は、通信線２８を介して他システムからコントローラ１０へ指令される。なお、システム分割の方法により、コントローラ１０内で押圧力の目標指令値を算出することも、当然可能である。
【００３２】
図３は、図１の制御装置（コントローラ）１０のＣＰＵ２１とモータドライバ２３とで実行される制動制御の制御ブロック図である。制動力サーボ処理手段３１は、通信により他システムから受領した制動力指令値（目標信号）と、圧力センサ６０の検出値（検出信号）との差を入力して、制動力サーボ処理を行うものであり、制動力サーボ処理により、モータトルク指令値が計算される。トルク−電流変換手段３２は、前記モータトルク指令値をモータ電流指令値に変換するものであり、モータ電流フィードバック手段３３は、モータ電流指令値に対して、モータ２０に流れる電流（モータ実電流）をフィードバック制御すべくモータ電流値を決定するものであり、決定された電流値をモータ２０に通電して、キャリパの動作を制御する。
【００３３】
図４は、本発明の第二実施形態である制動装置２の全体構成図である。図４に示す第二実施形態において、図１に示す第一実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。
【００３４】
第二実施形態は、第一実施形態と比べて、液圧伝達手段の構造を変更した点が異なっている。具体的には、液圧伝達手段１４０を構成する液室１４５ａ,１４５ｂの構造を図に示す如くにすると共に、第一ピストン及び第二ピストンの断面積を変更した。
【００３５】
詳細を説明すると、キャリパボディ１８０の内壁及び第一ピストン１４１で形成される第一液室１４５ａと、キャリパボディ１８０の内壁及び第二ピストン１４３で形成される第二液室１４５ｂと、で区画される仕切り板１４７を設けており、該仕切り板１４７は、第一液室１４５ａと第二液室１４５ｂとにある液体が連通するように、絞り流路１４５ｃを備えた構造となっている。また、第二ピストン１４３の断面積は、第一ピストン１４１の断面積よりも大きくなっている。
【００３６】
そして、液圧伝達手段１４０は、次のように作用する。図１と同様に、電動機２０の回転トルクが推力に変換され、該変換された推力により、第一ピストン１４１は、図４の左方向から、第一液室１４５ａを加圧する。第一液室１４５ａで発生した液圧は、絞り流路１４５ｃを通して、第二液室１４５ｂへ伝達され、第二ピストン１４３の押圧力となり、パッド５０を介して、ディスクロータ９０を制動させる。
【００３７】
このとき、液室の圧力は、絞り流路１４５ｃに取り付けられた圧力センサ１６０によって検出されており、該圧力センサ１６０の検出圧力は、パッド５０を押圧する押圧力と等しくなる。制御装置１０は、圧力センサ１６０の出力信号を読み込んで制御することで、ブレーキの押圧力のフィードバック制御を行うことができる。図４示すように、液体が流動し難い箇所に圧力センサ１６０を設けることにより、圧力センサ１６０は、安定して液室の圧力を測定することができる。
【００３８】
また、第二ピストン１４３のピストン断面積が第一ピストン１４１のピストン断面積よりも大きいので、モータ２０から伝達された推力が、小さくても、効率的に、制動力を発生することができる。
【００３９】
図５は、図４の制動装置２の構成を一部変更した別の実施例を示した制動装置３の全体構成図である。図５に示す実施例において、図４の第二実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。本実施例では、キャリパボディの液室を一部変更して、圧力センサの配置を替えた点が、異なっている。
【００４０】
図５に示すように、本実施例は、アクチュエータ１３の第二液室２４５ｂに圧力センサ２６０を設置した実施例であり、第二液室２４５ｂで検出した圧力に基づいて、押圧力の制御を行う構成は、先に示したものと同様である。このように、第二液室２４５ｂに圧力センサ２６０を設ける利点としては、押圧力の発生箇所に近いところに、圧力センサ２６０を設置しているため、液体の流動抵抗などの影響を受けずに、時間遅れ等無く正確に押圧力を測定することができる。
【００４１】
図６は、図４の制動装置２の構成を一部変更した別の実施例を示した制動装置４の全体構成図である。図６に示す実施例において、図４の第二実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。図６に示す実施例は、図４の第二実施形態と比べて、キャリパボディを変更し、圧力センサの配置を替えた点が、異なっている。
【００４２】
図６に示すように、本実施例は、アクチュエータ１４の第一液室３４５ａに圧力センサ３６０を設置した実施例であり、第一液室３４５ａで検出した圧力に基づいて、押圧力の制御を行う構成は、先に示した制御構成と同様である。このように、第一液室３４５ａに圧力センサ３６０を設ける利点としては、ディスクロータ９０とパッド５０とが接触する箇所から圧力センサ３６０が離れているので、制動時に発生する発熱の影響を受けにくく、正確に液圧を測定することができ、制御性が向上する。
【００４３】
図７は、本発明に係る第三実施形態である制動装置５の全体構成図である。図７において、図４に示す第二実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。第三実施形態では、第二実施形態と比べて、キャリパボディの構造を変更した点が異なっている。
【００４４】
具体的には、このキャリパボディは、第一ピストン１４１を内部に含み、第一液室４４５ａを形成する第一キャリパボディ４８０ａと、第二ピストン１４３を内部に含み、第二液室４４５ｂを形成する第二キャリパボディ４８０ｂと、からなり、第一液室４４５ａと第二液室４４５ｂは、連通管４８０ｃで接続されており、該連通管４８０ｃは、第一キャリパボディ４８０ａと第二キャリパボディ４８０ｂとが、分離可能なようにネジなどにより、液漏れがないように係合している。また、第二液室４４５ｂに、圧力センサ４６０が設けられている。
【００４５】
図８は、図７の制動装置５の構成を一部変更した別の実施例を示した制御装置６の全体構成図である。図８に示す実施例において、図７の第三実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。本実施例は、図７の実施例と比べて、第一キャリパボディ５８０ａの第一液室５４５ａに圧力センサ５６０を配置し、第一液室５４５ａの液圧を検出した点のみが、異なっている。このように、第一液室５４５ａに、圧力センサ５６０を設ける利点としては、ディスクロータ９０とパッド５０とが接触する箇所から圧力センサ５６０が離れているので、制動時に発生する発熱の影響を受けず、正確に液圧を測定することができ、制御性が向上する。
【００４６】
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００４７】
本実施形態では、液室内の流体を作動油等の液体を使用しているが、使用環境に合わせて選定された流体であれば特に制限されるものではない。また、この他にも、力の伝達媒体として液体を使用しているので、キャリパボディの形状をスペースに合わせて変更でき、またその大きさ、配置も変更することができ、例えば、第三実施形態の連通管をＬ字型、又はコの字型などのような形状を用いてもよく、第一キャリパボディと第二キャリパボディを、限られた空間に、適切に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る制動装置の第一実施形態を示した全体構成図。
【図２】図１の制動装置を制御する制御装置（コントローラ）の内部構成図。
【図３】図１の制御装置（コントローラ）で実行される制動制御の制御ブロック図。
【図４】本発明に係る制動装置の第二実施形態を示した全体構成図。
【図５】図４の制動装置の構成を一部変更した別の実施例を示した全体構成図。
【図６】図４の制動装置の構成を一部変更した別の実施例を示した全体構成図。
【図７】本発明に係る制動装置の第三実施形態を示した全体構成図。
【図８】図７の制動装置の構成を一部変更した別の実施例を示した全体構成図。
【符号の説明】
【００４９】
１      制動装置
１０    制御装置
１１    アクチュエータ
２０    電動機
３０    回転−直線運動変換手段
４１    第一ピストン
４３    第二ピストン
４５    液室
６０    圧力センサ
５０    制動部材（パッド）
９０    被制動部材（ディスクロータ）
１４５ａ  第一液室
１４５ｂ  第二液室
【図１】
2005233308.tif 000003
【図２】
2005233308.tif 000004
【図３】
2005233308.tif 000005
【図４】
2005233308.tif 000006
【図５】
2005233308.tif 000007
【図６】
2005233308.tif 000008
【図７】
2005233308.tif 000009
【図８】
2005233308.tif 000010