(57)【要約】【課題】  電動式のディスクブレーキにおいて、一つのセンサを用いて直動推力と制動トルクとを検出して電動モータを制御することができるようにする。【解決手段】  半導体式歪センサ３４は、ブレーキパッド１３の裏板１３Ａの凹部１３Ａ1 内に固定されている。半導体式歪センサ３４は、ピストン１９からブレーキパッド１３に加えられる直動推力（ピストン推力）をＸ方向における裏板１３Ａの変形量として検出する。また、ブレーキパッド１３には、ライニング１３Ｂがディスクロータ４に摺接、当接することによりＹ方向に制動トルクが作用する。半導体式歪センサ３４は、裏板１３ＡがＹ方向に変形するときに、前記制動トルクをＹ方向の変形量として検出する。半導体式歪センサ３４で検出した２方向の検出信号により、電動モータ２８の回転をフィードバック制御する。【選択図】      図２
2013071642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリパ本体の内部に、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換する回転直動変換機構とを設け、該回転直動変換機構により直動部材を推進させてブレーキパッドをディスクロータに押付けるディスクブレーキにおいて、
前記ブレーキパッドには、該直動部材の直動推力を検出すると共に、前記ブレーキパッドに伝達される制動トルクを検出する一つの半導体式歪センサが設けられ、
前記電動モータは、該半導体式歪センサで検出した前記直動推力および前記制動トルクに基づいて制御される構成としたことを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項２】
前記半導体式歪センサは、該半導体式歪センサが固定される面の変形方向と当該変形方向毎の変形量とを検出することを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば４輪自動車等の車両に制動力を付与する電動式のディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、４輪自動車等の車両に設けられるディスクブレーキには、キャリパのシリンダ内にブレーキ液圧を供給してピストンにブレーキパッドに向けた軸方向の推力を与える液圧式タイプの他に、電動モータを用いた電動式タイプのものが知られている。このうち、電動式のディスクブレーキは、電動モータの回転を直線運動に変換する回転直動変換機構を備え、該回転直動変換機構によりピストンをディスクの軸方向に推進させてブレーキパッドをディスクロータに押付ける構成である。
【０００３】
このような電動式のディスクブレーキは、ディスクロータに付与する制動力を可変に制御するため、前記ピストンの直動推力を検出する推力センサを設け、該推力センサからの検出信号に従って前記電動モータの回転を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、車両の制動時にブレーキパッドからキャリア（即ち、取付部材）に伝達される制動トルクを、キャリアに設けた歪ゲージで検出し、歪ゲージからの信号に基づいて電動モータの回転を制御する構成としたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２５０２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術では、ピストンの直動推力と取付部材に伝達される制動トルクとのいずれか一方を検出しているだけであるため、車両走行時の路面状況やブレーキパッドの摩擦係数の変化により、検出信号とブレーキ制動力との相関関係が一致しないことがある。このため、直動推力と制動トルクとの両方を検出して電動モータの回転を制御することが望まれている。
【０００６】
しかし、直動推力を検出するセンサと制動トルクを検出するセンサとをそれぞれ別々に設けた場合には、複数のセンサの取付け作業、取付スペースの確保が難しい上に、各センサ毎の配線の取り回し等でディスクブレーキの構造が複雑になり、その製造が煩雑となってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、一つのセンサを用いて直動推力と制動トルクとを検出して電動モータを制御することができ、構造を簡素化して組立て時の作業性、製造効率を向上させることができるようにしたディスクブレーキを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、キャリパ本体の内部に、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換する回転直動変換機構とを設け、該回転直動変換機構により直動部材を推進させてブレーキパッドをディスクロータに押付けるディスクブレーキにおいて、前記ブレーキパッドには、該直動部材の直動推力を検出すると共に、前記ブレーキパッドに伝達される制動トルクを検出する一つの半導体式歪センサが設けられ、前記電動モータは、該半導体式歪センサで検出した前記直動推力および前記制動トルクに基づいて制御される構成としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一つの半導体式歪センサからの直動推力および制動トルクに基づいて電動モータの回転を制御するので、ディスクブレーキの構造が簡易となり、ディスクブレーキの製造効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるディスクブレーキが搭載された４輪自動車のブレーキシステムを示す構成図である。
【図２】図１中のディスクブレーキを拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２中の半導体式歪センサが設けられたブレーキパッドを単体として示す斜視図である。
【図４】第１の変形例によるブレーキパッドと半導体式歪センサとを示す斜視図である。
【図５】第２の実施の形態によるディスクブレーキを示す縦断面である。
【図６】図５中の半導体式歪センサが設けられた直動ディスクを単体として示す斜視図である。
【図７】図６の直動ディスクを反対側からみた斜視図であり、第３の変形例による半導体式歪センサも示している。
【図８】第３の実施の形態による電動式の駐車ブレーキであるディスクブレーキを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態によるディスクブレーキを、４輪自動車に搭載した場合を例に挙げて添付図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
ここで、図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、車両のボディを構成する車体１の下側には、例えば左，右の前輪２と左，右の後輪３とが設けられている。これらの各前輪２および各後輪３には、それぞれ一体に回転するディスクロータ４が設けられている。即ち、各前輪２と各後輪３とは、後述のディスクブレーキ１１を用いて各ディスクロータ４を挟持することにより、車輪毎に独立した制動力が付与されるものである。
【００１３】
５は車体１のフロントボード側に設けられたブレーキペダルで、該ブレーキペダル５は、運転者がブレーキ操作時に踏込み操作する。ブレーキペダル５の踏込み操作は、ストローク・踏力センサからなるブレーキ操作検出手段としてのブレーキセンサ６により検出される。ブレーキセンサ６からの検出信号は、制御手段としての制動コントローラ７に出力される。また、ブレーキセンサ６の取付部位には、反力発生機構（図示せず）が設けられ、この反力発生機構は、運転者がブレーキペダル５を踏込み操作したときに反力（所謂踏み応え）を与えるものである。
【００１４】
ここで、制動コントローラ７は、マイクロコンピュータ等によって構成され、バッテリ８からの電力が電源ライン９を通じて給電される。制動コントローラ７は、図１に示すように、入力側がブレーキセンサ６、車両データバス１０および後述のパーキングスイッチ３２等に接続され、出力側は各前輪２および各後輪３のディスクブレーキ１１に電源ライン９と車両データバス１０とを介して接続されている。
【００１５】
車両データバス１０は、車体１に搭載されたシリアル通信部としてのＣＡＮを含んで構成され、車両に搭載された多数の電子機器と制動コントローラ７との間で車載向けの多重通信を行うものである。この場合、車両データバス１０に送られる車両運転情報としては、例えば操舵角センサ、アクセルセンサ、車輪速センサ（いずれも図示せず）からの検出信号等の情報、さらには、ブレーキセンサ６および後述する歪センサ３４等からの検出信号（情報）が挙げられる。
【００１６】
次に、図２を参照して車輪毎に設けられる電動式のディスクブレーキ１１の構造について説明する。即ち、電動式のディスクブレーキ１１は、後述の取付部材１２、インナ側，アウタ側のブレーキパッド１３および電動モータ２８を内蔵するキャリパ１４を含んで構成されている。
【００１７】
１２は車両の非回転部分に取付けられる取付部材で、該取付部材１２は、図２に示すように、ディスクロータ４の回転方向（以下、ディスク周方向という）に離間してディスクロータ４の外周を跨ぐようにディスクロータ４の軸方向に延びた一対の腕部（図示せず）と、該各腕部の基端側を一体化するように連結して設けられ、ディスクロータ４のインナ側となる位置で前記車両の非回転部分に固定される厚肉の支承部１２Ａ等とを含んで構成されている。
【００１８】
また、取付部材１２には、ディスクロータ４のアウタ側となる位置で前記各腕部の先端側を互いに連結する補強ビーム１２Ｂが一体に形成されている。これにより、取付部材１２の前記各腕部の間は、ディスクロータ４のインナ側で支承部１２Ａにより一体的に連結されると共に、アウタ側で補強ビーム１２Ｂにより一体的に連結されている。
【００１９】
取付部材１２の前記各腕部は、ディスクロータ４の軸方向両側に配置されたインナ側，アウタ側のブレーキパッド１３をディスク軸方向にそれぞれ移動可能に支持している。これらのブレーキパッド１３は、後述のキャリパ１４によりディスクロータ４の両面に向けて押圧されることにより、ディスクロータ４の回転を制動する。
【００２０】
ここで、ブレーキパッド１３は、図３に示すように裏板１３Ａと、該裏板１３Ａの表面側に固着して設けられた摩擦材からなるライニング１３Ｂと含んで構成されている。裏板１３Ａは、例えば金属板等の剛性を有した板材を用いて、ディスクロータ４の周方向に扇形状をなして延びる形状に形成されている。裏板１３Ａの外径側には、その周方向中央位置に凹部１３Ａ1 が形成され、この凹部１３Ａ1 内には、後述の半導体式歪センサ３４が設置されている。
【００２１】
１４はディスクロータ４の外周側を跨ぐように配置されたキャリパで、該キャリパ１４は、取付部材１２の前記腕部に対してディスクロータ４の軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体１５と、該キャリパ本体１５内に設けられた後述のピストンユニット１８及びモータ／制御装置ユニット２７等とを含んで構成されている。
【００２２】
キャリパ本体１５には、ディスクロータ４の一側に対向して開口する貫通穴を有する円筒状のシリンダ部１６と、該シリンダ部１６からディスクロータ４を跨いで反対側へと延びる爪部１７とが一体的に形成されている。キャリパ本体１５のシリンダ部１６は、ディスクロータ４の一側（インナ側）に設けられたインナ脚部を構成し、爪部１７はディスクロータ４の他側（アウタ側）に設けられたアウタ脚部を構成するものである。キャリパ本体１５のシリンダ部１６内には、ピストンユニット１８と後述のモータ／制御装置ユニット２７等とが設けられている。
【００２３】
ここで、ピストンユニット１８は、開口側となる軸方向の一側がシリンダ部１６内に挿入され他側（インナ側のブレーキパッド１３に対面する側）が蓋部となって閉塞された有蓋円筒状のピストン１９と、該ピストン１９をシリンダ部１６の軸方向に移動可能に案内するためピストン１９の内部に収容して設けられた回転直動変換機構であるボールランプ機構２０および差動減速機構２１と、パッド摩耗補償機構２２とを一体化したものである。
【００２４】
ボールランプ機構２０は、回転ディスク２３と直動部材である直動ディスク２４とのランプ溝（即ち、傾斜した溝であり、後述の図６に示すランプ溝４２Ａと同様な溝）間に鋼球からなる複数のボール２５が介装されている。回転ディスク２３が直動ディスク２４に対して相対回転すると、前記ランプ溝間でボール２５が転動するため、直動ディスク２４は、回転ディスク２３の回転角度に応じて軸方向に相対移動する。これにより、ボールランプ機構２０は、回転運動を直線運動に変換する。なお、第１の実施形態においては、回転直動変換機構としてボールランプ機構２０を採用したが、これ以外の回転直動変換機構（例えば、ボールネジ機構、ローラランプ機構または精密ローラネジ機構等）を用いてもよい。
【００２５】
差動減速機構２１は、後述の電動モータ２８とボールランプ機構２０との間に介装され、電動モータ２８（即ち、ロータ２８Ａ）の回転を所定の減速比で減速してボールランプ機構２０の回転ディスク２３に伝達する。パッド摩耗補償機構２２は、ブレーキパッド１３の摩耗（ディスクロータ４に対してブレーキパッド１３が当接、接触する位置の変化）に対して、電動モータ２８の回転時に調整スクリュ２６を回転させて前進させ、ブレーキパッド１３の摩耗分だけピストンユニット１８をディスクロータ４側に追従して移動させる機構である。
【００２６】
モータ／制御装置ユニット２７には、電動モータ２８、該電動モータ２８の回転位置を検出する回転検出器としてのレゾルバ２９、電動モータ２８のロータ２８Ａの回転位置を保持するための駐車ブレーキ機構３０及び電動モータ２８及び駐車ブレーキ機構３０の作動を制御する制御装置３１が一体的に組込まれている。制御装置３１は、制動コントローラ７から車両データバス１０を介して出力される制動力制御信号とレゾルバ２９からの回転位置信号とに基づいて、電動モータ２８のステータ２８Ｂのコイルに制御電流を供給してロータ２８Ａの回転を制御する。
【００２７】
このとき、制動コントローラ７は、車両の運転者がブレーキペダル５を踏込み操作したときにブレーキセンサ６から出力される検出信号と、これ以外の信号（例えば、車両のアンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御等の自動ブレーキ制御を実行するための信号）とに従って、前記制動力制御信号を各車輪側のディスクブレーキ１１（制御装置３１）に車両データバス１０を介して出力する。
【００２８】
また、後述の半導体式歪センサ３４で検出した信号は、制御装置３１に出力されると共に、車両データバス１０を介して制動コントローラ７にも出力される。そして、制動コントローラ７と制御装置３１とは、半導体式歪センサ３４からの検出信号に基づいて電動モータ２８の回転を制御し、車輪毎のディスクブレーキ１１による制動力制御を行うものである。一方、運転者が図１に示すパーキングスイッチ３２を操作したときには、制動コントローラ７から車両データバス１０を介して出力される駐車ブレーキの制御信号により、制御装置３１は駐車ブレーキ機構３０（例えば、電磁ソレノイド）を励磁して動作させ、車輪毎のディスクブレーキ１１を駐車ブレーキとして作動させる。
【００２９】
なお、ピストン１９の蓋部（閉塞端側）と、ピストン１９の内部に挿入されたボールランプ機構２０の直動ディスク２４とは、凹凸嵌合によって軸回りに相対回転しないように、互いに固定されている。また、シリンダ部１６の開口端側には、ピストン１９の蓋部側外周との間に可撓性を有した蛇腹状のシール部材３３が取付けられ、該シール部材３３は、シリンダ部１６の開口端とピストン１９との間をシールしている。
【００３０】
３４はインナ側のブレーキパッド１３に設けられた半導体式歪センサで、該半導体式歪センサ３４は、図３に示すように、ブレーキパッド１３の裏板１３Ａに形成した凹部１３Ａ1 内に収めるように取付けられている。この半導体式歪センサ３４としては、従来から知られている歪ゲージの他、昨今開発された半導体歪ゲージ（例えば、特開２００９-５３００５号公報参照）等を用いるのが好ましい。
【００３１】
半導体式歪センサ３４は、貼付して固定される部材（即ち、ブレーキパッド１３の裏板１３Ａ）に発生する変形の２方向（Ｘ方向とＹ方向）とそれぞれの方向での変形量とを検出することができる。この場合、Ｘ方向とは、図３に示す裏板１３Ａの平面に垂直な方向（即ち、ディスクロータ４の軸方向）に対応し、Ｙ方向とは、Ｘ方向に垂直な方向（即ち、ディスクロータ４の回転方向）に対応している。
【００３２】
図３に示すように、裏板１３Ａの凹部１３Ａ1 内に固定された半導体式歪センサ３４は、ピストン１９（図２参照）からブレーキパッド１３に加えられる直動推力（ピストン推力）をＸ方向における裏板１３Ａの変形量として検出する。また、ブレーキパッド１３には、ライニング１３Ｂがディスクロータ４に摺接、当接することによりＹ方向に制動トルクが作用する。半導体式歪センサ３４は、裏板１３ＡがＹ方向に変形するときに、前記制動トルクをＹ方向の変形量として検出する。
【００３３】
このように半導体式歪センサ３４で検出した２方向の検出信号は、電動モータ２８の回転をフィードバック制御するための信号として、例えばリード線（図示せず）を介してキャリパ本体１５内の制御装置３１に出力されると共に、車両データバス１０を介して制動コントローラ７に出力される。後述のように、半導体式歪センサ３４による検出信号を無線で出力することも可能であり、この場合には前記リード線を不要にすることができ、インナ側のブレーキパッド１３とキャリパ本体１５との間で配線の取り回し処理を行う必要がなくなる。
【００３４】
なお、従来から知られている歪ゲージは、Ｃｕ−Ｎｉ系合金やＮｉ−Ｃｒ系合金の金属薄膜の配線パターンを、可撓性のあるポリイミドやエポキシ樹脂フィルムで覆った構造である。この歪ゲージは、被測定物に接着剤で接着して使用されるもので、前記金属薄膜が歪を受けて変形したときの抵抗変化から、歪量を算出するものである。また、金属薄膜の歪ゲージでは、抵抗変化が小さいため、得られる電気信号を増幅する必要があり、そのために歪ゲージの外部に増幅器（アンプ）を設ける必要がある。
【００３５】
これに対し、半導体式歪センサ３４は、検知部（図示せず）を金属薄膜ではなく、シリコン等の半導体に不純物をドープして形成した半導体ピエゾ抵抗を利用したものである。半導体式歪センサ３４は、歪に対する抵抗変化率が金属薄膜を用いた従前の歪ゲージの数十倍と大きく、微小な歪、例えば、１με程度の歪を測定することが可能である。また、半導体式歪センサ３４は、抵抗変化が大きいため、得られた電気信号を外部のアンプを用いずに使用することもできる。
【００３６】
さらに、半導体式歪センサ３４は、数ミリ角の素子（チップ）として形成した場合でも、当該センサの内部にアンプ回路や温度センサおよび温度補償回路、オフセット除去回路（いずれも図示せず）等を形成することも可能である。半導体式歪センサ３４は、必要に応じて、内部に無線回路（図示せず）等を設けることもでき、非接触でデータを取出すことも可能である。
【００３７】
半導体式歪センサ３４は、被測定物（即ち、ブレーキパッド１３の裏板１３Ａ）に接着剤や金属接合により固定することも可能であり、また、半導体式歪センサ３４を金属板（例えば、裏板１３Ａ）に対し、スポット溶接により固定することも可能である。このような半導体式歪センサ３４は、図３に例示したＸ方向とＹ方向の変形量（歪量）を高精度に検出することができ、取付スペースも少なくて済むので好ましいが、測定精度や取付スペースが許されれば、従来から知られている歪ゲージを用いることも可能である。
【００３８】
第１の実施の形態によるディスクブレーキ１１および４輪自動車のブレーキシステムは、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００３９】
車両の運転者がブレーキペダル５を踏込み操作すると、その踏力または操作量（ストローク）に対応した検出信号がブレーキセンサ６から制動コントローラ７に出力される。制動コントローラ７は、車両の運転者がブレーキペダル５を踏込み操作したときにブレーキセンサ６から出力される検出信号と、これ以外の信号（例えば、車両のアンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御等の自動ブレーキ制御を実行するための信号）とに従って、前記制動力制御信号を各車輪側のディスクブレーキ１１（制御装置３１）に車両データバス１０を介して出力する。
【００４０】
各車輪側のディスクブレーキ１１は、制御装置３１によって電動モータ２８のステータ２８Ｂ側に制御電流を供給してロータ２８Ａを回転させる。ロータ２８Ａの回転は、差動減速機構２１によって所定の減速比で減速され、ボールランプ機構２０の回転ディスク２３には低速、大トルクの回転が伝えられる。ボールランプ機構２０では、回転ディスク２３の回転を直動ディスク２４の直線運動に変換してピストン１９を軸方向に推進（前進）させる。
【００４１】
ピストン１９の前進により、インナ側のブレーキパッド１３がディスクロータ４に押圧され、その反力によってキャリパ本体１５が移動して、爪部１７がアウタ側のブレーキパッド１３をディスクロータ４に押圧して制動力を発生させる。ブレーキパッド１３が摩耗した場合には、制動時にパッド摩耗補償機構２２によって、摩耗量に応じて調整スクリュ２６を回転させて前進させ、これにより、ボールランプ機構２０を摩耗に追従して前進させて摩耗を補償する。
【００４２】
また、車載の制動コントローラ７側では、車輪速センサ、傾斜センサ、アクセルセンサ等の各種センサ（いずれも図示せず）を用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度、車体の傾斜、ブレーキペダル５の踏込み量等の車両状態を監視しつつ、半導体式歪センサ３４からの検出信号をフィードバック制御用の信号として読込み、これらの検出信号に基づいて電動モータ２８の回転を制御することにより、車両の制動制御、アンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御、坂道発進補助制御等を実行する。
【００４３】
ここで、インナ側のブレーキパッド１３（具体的には、裏板１３Ａの凹部１３Ａ1 内）に固定された半導体式歪センサ３４は、直動ディスク２４からピストン１９を介してブレーキパッド１３に加えられる直動推力（ピストン推力）をＸ方向における裏板１３Ａの変形量として検出すると共に、ブレーキパッド１３のライニング１３Ｂにディスクロータ４から付加される制動トルクを、裏板１３Ａに発生するＹ方向の変形量として検出する。
【００４４】
このように、半導体式歪センサ３４は、直動ディスク２４の直動推力（即ち、Ｘ方向の力）とブレーキパッド１３に発生する制動トルク（Ｙ方向の力）との双方を検出することができる。このため、半導体式歪センサ３４からの検出信号に基づいて電動モータ２８の回転をフィードバック制御するときに、車両走行時の路面状況やブレーキパッド１３の摩擦係数の変化により、検出信号とブレーキ制動力との相関関係が一致しない等の問題を解消することや、電動モータ２８やピストンユニット１８の故障を検出することができる。
【００４５】
一方、従来技術として、ピストンの直動推力を検出する推力センサからの信号により制動トルクを推定するものは知られている。しかし、この場合には、パッド温度に影響されるパッド摩擦係数の変化や路面の摩擦係数を考慮して制動トルクを算出する必要があり、パッド摩擦係数を温度センサ等で推定したり、路面μを車速センサから推定したりして、煩雑な制御が要求される。
【００４６】
これに対し、本実施の形態で採用した半導体式歪センサ３４は、直動推力（クランプ力）と制動トルクとの双方を一つのセンサで検出できるため、上記の環境的なパラメータを用いることなく、電動モータ２８のフィードバック制御を容易に行うことができる。また、半導体式歪センサ３４に無線回路を組込む構成とすることにより、検出信号を外部に出力するための配線を廃止することができ、取付部材１２に対して移動可能に取付けられるブレーキパッド１３のような部材にも半導体式歪センサ３４を容易に設置することができる。
【００４７】
従って、第１の実施の形態によれば、一つの半導体式歪センサ３４を用いてブレーキパッド１３に付加される直動推力（Ｘ方向の力）と制動トルク（Ｙ方向の力）とを検出して電動モータ２８を制御することができ、構造を簡素化して組立て時の作業性、製造効率を向上させることができる。この場合、ブレーキパッド１３に対する半導体式歪センサ３４の取付スペースを容易に確保することができ、取付け作業性を向上することができる。
【００４８】
なお、前記第１の実施の形態では、インナ側のブレーキパッド１３のうち、裏板１３Ａの外径側に設けた凹部１３Ａ1 内に半導体式歪センサ３４を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図４に示す第１の変形例のように、半導体式歪センサ３５をインナ側のブレーキパッド１３に設ける構成としてもよい。
【００４９】
この場合、半導体式歪センサ３５は、インナ側のブレーキパッド１３の裏板１３Ａのうち、ピストン１９とは直接的に接触しない位置で、ピストン１９側からブレーキパッド１３に矢示Ｘ方向に付加される直動推力と、これと垂直な方向である矢示Ｙ方向の制動トルクとを検出することが可能な位置に固定して設けられている。
【００５０】
次に、図５ないし図７は第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、半導体式歪センサを回転直動変換機構の直動部材に設ける構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。また、本第２の実施の形態において、半導体式歪センサは、直動部材に付加される直動推力と回動部材を介して電動モータから伝達される周回りの駆動トルクとを検出するものとなっている。上述した特許文献１の電動ディスクブレーキでは、推力センサは直動推力しか測定できず、電動モータや内部機構の故障を検出しづらいという問題があった。すなわち、電動モータの回転トルクに対して充分な出力が出ているか否かが、力の直動成分だけでは比較しづらいことに起因している。本実施形態によれば、半導体式歪センサにより駆動トルクを検出することで、この駆動トルクと電動モータの回転トルクとの比較が容易になり、電動式ディスクブレーキの故障検出を精度よく行うことができる。
【００５１】
図中、４１は第２の実施の形態で採用した回転直動変換機構としてのボールランプ機構で、該ボールランプ機構４１は、第１の実施の形態で述べたボールランプ機構２０とほぼ同様に、回転ディスク２３、ボール２５および直動ディスク４２を含んで構成されている。しかし、この場合のボールランプ機構４１は、直動部材である直動ディスク４２の形状が第１の実施の形態とは異なっている。
【００５２】
即ち、直動ディスク４２には後述の半導体式歪センサ４４を組付けるため、その形状を工夫している。直動ディスク４２は、図６に裏面側に３個のランプ溝４２Ａがその周方向に延びて形成され、該各ランプ溝４２Ａの内側（直動ディスク４２の中心側）には円形の凹部４２Ｂが形成されている。この凹部４２Ｂは、図７に示す直動ディスク４２の表面側では、円形の凸面部４２Ｃとなり、該凸面部４２Ｃの周囲には、径方向に延びる複数（合計４本）の嵌合突条４２Ｄが形成されている。
【００５３】
ボールランプ機構４１の直動ディスク４２は、図５に示すようにピストン１９の内部に挿入された状態で、凸面部４２Ｃがピストン１９の蓋部（閉塞端側）に直に当接すると共に、各嵌合突条４２Ｄが凹凸嵌合することにより直動ディスク４２とピストン１９との相対回転を規制する構成となっている。直動ディスク４２の各ランプ溝４２Ａ内には、それぞれ鋼球からなるボール２５が介装されている。回転ディスク２３にも、ランプ溝４２Ａと同様なランプ溝（図示せず）が形成されている。即ち、回転ディスク２３が直動ディスク４２に対して相対回転すると、各ランプ溝間でボール２５が転動するため、直動ディスク４２は、回転ディスク２３の回転角度に応じて軸方向に相対移動する。これにより、ボールランプ機構４１は、回転運動を直線運動に変換するものである。
【００５４】
４３はボールランプ機構４１の一部を構成する軸部材で、該軸部材４３は、差動減速機構２１と電動モータ２８のロータ２８Ａとの間を軸方向に延び、ロータ２８Ａの回転を差動減速機構２１側に伝達するものである。軸部材４３の軸方向の一側は、電動モータ２８のロータ２８Ａに沿って軸方向に延び、軸方向の他側は、直動ディスク４２の凹部４２Ｂに対向する位置まで延びている。また、軸部材４３には、軸方向に延びる配線挿通孔４３Ａが穿設され、この配線挿通孔４３Ａ内には、後述のリード線４５が挿通されている。
【００５５】
４４は第２の実施の形態で採用した半導体式歪センサで、該半導体式歪センサ４４は、第１の実施の形態で述べた半導体式歪センサ３４とほぼ同様に構成されている。しかし、この場合の半導体式歪センサ４４は、直動ディスク４２の凹部４２Ｂ底面に固定状態で取付けられている。但し、半導体式歪センサ４４は、直動ディスク４２の中心位置ではなく、中心位置から偏心した位置に設置されている。
【００５６】
半導体式歪センサ４４は、直動ディスク４２の凹部４２Ｂ（凸面部４２Ｃ）からピストン１９に付加する矢示Ｘ方向の直動推力と、これと垂直な方向である矢示Ｙ方向の力（即ち、駆動トルク）とを検出することができる。この場合、直動ディスク４２の凹部４２Ｂには、電動モータ２８で発生した回転トルクが差動減速機構２１及び回転ディスク４２を介して矢示Ｙ方向の外力（変形力）として伝えられるものである。
【００５７】
４５は半導体式歪センサ４４に接続されたリード線で、該リード線４５は、半導体式歪センサ４４から外側に延びて軸部材４３の配線挿通孔４３Ａ内に挿通され、その先端側はシリンダ部１６の軸方向他側に向けて引き出されている。リード線４５は、半導体式歪センサ４４の検出信号を、例えば制御装置３１等に出力するものである。
【００５８】
かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、この場合の半導体式歪センサ４４は、直動ディスク４２の凹部４２Ｂが矢示Ｘ方向に弾性変形するときの歪量から、直動推力を検出することができる。この直動推力により電動モータ２８を制御することができる。また、半導体式歪センサ４４は、矢示Ｙ方向に弾性変形するときの歪量から、電動モータ２８からの駆動トルクを検出することができる。この駆動トルクと電動モータ２８の供給電流に基づく回転トルクとを比較することで、電動式ディスクブレーキの故障検出を精度よく行うことができる。
【００５９】
特に、第２の実施の形態によれば、ボールランプ機構４１の一部を構成する軸部材４３内に配線挿通孔４３Ａを設け、半導体式歪センサ４４に接続されたリード線４５を配線挿通孔４３Ａ内に挿通する構成としている。このため、リード線４５を外部に露出させることなく、シリンダ部１６の軸方向他側に向けて引き出すことができ、例えばブレーキパッド１３の交換時にリード線４５の配索等に気を配る必要がなくなり、作業性を向上することができる。
【００６０】
なお、第２の実施の形態では、半導体式歪センサ４４を直動ディスク４２の凹部４２Ｂに設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６中に二点鎖線で示すように、第２の変形例による半導体式歪センサ４６を、直動ディスク４２の外周側位置に設ける構成としてもよい。また、図７中に二点鎖線で示すように、第３の変形例による半導体式歪センサ４７を、直動ディスク４２の表面側で２本の嵌合突条４２Ｄの間となる位置に設ける構成としてもよい。
【００６１】
次に、図８は第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、電動式の駐車ブレーキ（ディスクブレーキ）に対して半導体式歪センサを設ける構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。また、本第３の実施の形態において、半導体式歪センサは、直動部材に付加される直動推力の反力と回動部材を介して電動モータから伝達される周回りの駆動トルクとを検出するものとなっている。そして、上記第２の実施の形態と同様の問題を解決するべく、半導体式歪センサにより駆動トルクを検出するようにしている。このため本第３の実施の形態においても、この駆動トルクと電動モータの回転トルクとの比較が容易になり、電動式ディスクブレーキの故障検出を精度よく行うことができる。
【００６２】
即ち、電動式の駐車ブレーキ（以下、ディスクブレーキ５１という）は、車両の非回転部分に取付けられる取付部材（図示せず）と、インナ側，アウタ側のブレーキパッド５２と、後述の電動モータ６１が設けられたキャリパ５３とを含んで構成されている。
【００６３】
５３はディスクロータ４の外周側を跨ぐように配置されたキャリパで、該キャリパ５３は、前記取付部材の腕部（図示せず）に対してディスクロータ４の軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体５４と、このキャリパ本体５４内に設けられた後述のピストン５７および回転直動変換機構５８と、電動モータ６１等とを含んで構成されている。
【００６４】
キャリパ本体５４には、軸方向の一側が隔壁部５５Ａとなって閉塞されディスクロータ４に対向する他側が開口端となった有底円筒状のシリンダ部５５と、該シリンダ部５５からディスクロータ４を跨いで反対側へと延びる爪部５６とが一体的に形成されている。キャリパ本体５４のシリンダ部５５は、ディスクロータ４の一側（インナ側）に設けられたインナ脚部を構成し、爪部５６はディスクロータ４の他側（アウタ側）に設けられたアウタ脚部を構成するものである。
【００６５】
キャリパ本体５４のシリンダ部５５には、後述の電動モータ６１との間に位置して隔壁部５５Ａが一体形成され、該隔壁部５５Ａの内周側には、後述する電動モータ６１の出力軸６１Ｂが回転可能に装入されている。キャリパ本体５４のシリンダ部５５内には、ピストン５７と後述の回転直動変換機構５８等とが設けられている。
【００６６】
ここで、ピストン５７は、開口側となる軸方向の一側がシリンダ部５５内に挿入され、インナ側のブレーキパッド５２に対面する軸方向の他側が蓋部となって閉塞されている。また、シリンダ部５５内には、ピストン５７をシリンダ部５５の軸方向に移動可能に案内するための回転直動変換機構５８がピストン５７の内部に収容して設けられている。
【００６７】
回転直動変換機構５８は、例えば台形ねじ等の雄ねじが形成された棒状体からなるねじ部材５９と、内周側に例えば台形ねじからなる雌ねじが形成された直動部材６０とにより構成されている。即ち、直動部材６０の内周側に螺合したねじ部材５９は、後述の電動モータ６１による回転運動を直動部材６０の直線運動に変換するねじ機構を構成している。この場合、直動部材６０の雌ねじとねじ部材５９の雄ねじとは、例えば台形ねじを用いて形成することにより、後述の電動モータ６１に対する給電を停止した状態でも、直動部材６０を任意の位置で摩擦力（保持力）により保持する保持手段を構成している。
【００６８】
直動部材６０の内周側に螺合して設けられたねじ部材５９は、軸方向の一側に大径の鍔部となるフランジ部５９Ａが設けられ、軸方向の他側がピストン５７の蓋部側に向けて延びている。ねじ部材５９は、フランジ部５９Ａ側で後述する電動モータ６１の出力軸６１Ｂに一体的に連結されている。また、直動部材６０の外周側には、直動部材６０をピストン５７に対して廻止め（相対回転を規制）し、軸方向の相対移動を許す係合突部６０Ａが設けられている。
【００６９】
回転アクチュエータとしての電動モータ６１は、モータケース６１Ａ内に設けられている。このモータケース６１Ａは、キャリパ本体５４のシリンダ部５５に隔壁部５５Ａの外側位置で固定して設けられている。電動モータ６１は、ステータ、ロータ等（いずれも図示せず）を内蔵し、前記ロータと一体回転する出力軸６１Ｂを有している。出力軸６１Ｂは、シリンダ部５５の隔壁部５５Ａを軸方向に貫通して延び、シリンダ部５５内でねじ部材５９のフランジ部５９Ａ側と一体回転するように連結されている。
【００７０】
例えば、運転者が図１に示すパーキングスイッチ３２を操作したときには、制動コントローラ７から出力される駐車ブレーキの制御信号等により電動モータ６１に給電が行われ、電動モータ６１の出力軸６１Ｂが回転される。これにより、ねじ部材５９は、出力軸６１Ｂと一体に正方向または逆方向に回転され、回転直動変換機構５８を介してピストン５７を駆動することにより、ディスクブレーキ５１は電動式の駐車ブレーキとして作動される。
【００７１】
即ち、回転直動変換機構５８は、ねじ部材５９が直動部材６０に対して相対回転すると、ピストン５７内での直動部材６０の回転が規制されているため、直動部材６０は、ねじ部材５９の回転角度に応じて軸方向に相対移動する。これにより、回転直動変換機構５８は、回転運動を直線運動に変換する。なお、第３の実施形態においては、回転直動変換機構５８をねじ機構により構成したが、これ以外の回転直動変換機構（例えば、ボールネジ機構、ローラランプ機構または精密ローラネジ機構等）を用いてもよい。
【００７２】
シリンダ部５５の隔壁部５５Ａには、ねじ部材５９のフランジ部５９Ａとの間にスラスト軸受６２の受承板６２Ａが固定して設けられている。この受承板６２Ａは、ねじ部材５９からのスラスト荷重をスラスト軸受６２を介して隔壁部６２Ａと一緒に受承するものである。また、シリンダ部５５の開口端側には、ピストン５７の蓋部側外周との間に可撓性を有した蛇腹状のシール部材６３が取付けられ、該シール部材６３は、シリンダ部５５の開口端とピストン５７との間をシールしている。
【００７３】
６４はスラスト軸受６２の受承板６２Ａに設けられた半導体式歪センサで、該半導体式歪センサ６４は、第１の実施の形態で述べた半導体式歪センサ３４とほぼ同様に構成されている。しかし、この場合の半導体式歪センサ６４は、スラスト軸受６２の受承板６２Ａに埋設した状態で取付けられている。半導体式歪センサ６４は、ねじ部材５９に発生するスラスト荷重（即ち、ピストン５７に付加する直動推力）を検出できると共に、これと垂直な方向の力である電動モータ６１の駆動トルクも検出することができる。この駆動トルクと電動モータ２８の供給電流に基づく回転トルクとを比較することで、電動式ディスクブレーキの故障検出を精度よく行うことができる。
【００７４】
かくして、このように構成される第３の実施の形態でも、半導体式歪センサ６４で検出したスラスト荷重の信号に基づき、電動モータ６１をフィードバック制御することができ、電動式の駐車ブレーキとしてのディスクブレーキ５１の制御を安定して行うことができる。また、電動式ディスクブレーキの故障検出を精度よく行うことができる。
【００７５】
なお、前記第３の実施の形態では、半導体式歪センサ６４をスラスト軸受６２の受承板６２Ａに設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば半導体式歪センサ６５を図８中に二点鎖線で示すように、電動モータ６１の出力軸６１Ｂに設ける構成としてもよい。
【００７６】
この場合、半導体式歪センサ６５は、内部に無線回路（図示せず）等を設けることができ、非接触でデータを取出すことも可能である。また、第２の実施の形態で述べた半導体式歪センサ４４，４６,４７についても、無線データとして取り出す構成としてもよい。
【００７７】
次に、上記第１の実施の形態に含まれる発明について述べる。半導体式歪センサは、該半導体式歪センサが固定される面の変形方向と当該変形方向毎の変形量とを検出する構成としている。これにより、ブレーキパッドまたは直動部材に付加される矢示Ｘ方向の直動推力と、これと垂直な方向である矢示Ｙ方向の力（即ち、制動トルク）とを検出することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  車体
２  前輪（車輪）
３  後輪（車輪）
４  ディスクロータ
５  ブレーキペダル
６  ブレーキセンサ（ブレーキ操作検出手段）
７  制動コントローラ
１１  電動式のディスクブレーキ
１２  取付部材
１３，５２  ブレーキパッド
１３Ａ  裏板
１４，５３  キャリパ
１５，５４  キャリパ本体
１６，５５  シリンダ部
１７，５６  爪部
１８  ピストンユニット
１９，５７  ピストン
２０，４１  ボールランプ機構（回転直動変換機構）
２１  差動減速機構
２２  パッド摩耗補償機構
２３  回転ディスク
２４，４２  直動ディスク（直動部材）
２５  ボール
２７  モータ／制御装置ユニット
２８，６１  電動モータ
３０  駐車ブレーキ機構
３１  制御装置
３４，３５，４４，４６，４７，６４，６５  半導体式歪センサ
４３  軸部材
４３Ａ  配線挿通孔
４５  リード線
５８  回転直動変換機構
５９  ねじ部材
６０  直動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013071642.tif 000009
【図８】
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