CN104428646A - 磁式负载传感器以及电动制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不易产生磁滞误差的负载传感器。磁式负载传感器(1)采用如下结构，具有凸缘部件(2)；支承部件(3)，其从轴向后方支承该凸缘部件(2)；磁靶(4)，其固定于凸缘部件(2)；以及磁性传感器(5)，其固定于支承部件(3)，磁式负载传感器(1)根据由磁性传感器(5)检测出的磁通来检测负载的大小，其特征在于，凸缘部件(2)的供负载输入的负载作用面(6)形成于相对于凸缘部件(2)的轴向前表面(7)向轴向后方偏移的位置。

Description

磁式负载传感器以及电动制动装置
技术领域
本发明涉及磁式负载传感器以及使用该磁式负载传感器的电动制动装置。
背景技术
电动制动装置一般是将电动马达的旋转转换为摩擦垫的轴向移动，并将该摩擦垫按压于制动盘来产生制动力。为了将该制动力控制为所希望的大小，在电动制动装置，在承受施加于摩擦垫的负载的反作用力的部分安装有负载传感器的情况较多。施加于该负载传感器的负载(即施加于摩擦垫的负载)的大小最大为30kN左右，另外，为了提高电动制动器的响应性，使用通过微小位移来检测负载的负载传感器。
作为像这样通过微小位移来检测较大的负载的负载传感器，例如公知有下述专利文献1中所记载的负载传感器。专利文献1的负载传感器由如下部件构成：对置的一对圆环板状的按压板；水晶压电元件，其夹在该一对按压板之间；绝缘板，其使该水晶压电元件与单侧的按压板之间电绝缘；以及导线，其获取水晶压电元件所产生的电压。
对该专利文献1的负载传感器而言，若输入轴向负载，则由该负载会在水晶压电元件的内部产生压缩应力，从而在水晶压电元件产生与该应力的大小对应的电压，因此通过测量该水晶压电元件的电压能够检测负载的大小。另外，因水晶压电元件的变形而产生的按压板的位移微小，因此在该传感器安装于电动制动器的情况下，不会破坏电动制动器的响应性。
然而，对该负载传感器而言，输入的负载由水晶压电元件直接承受，因此存在若施加冲击负载、相对于轴向倾斜的方向的负载则在水晶压电元件产生破裂、裂缝的担忧。另外，对使压电元件与单侧的按压板之间电绝缘的绝缘板也作用有负载，因此绝缘板需要较高的耐久性，但利用树脂等廉价的绝缘板难以确保耐久性。
因此，本申请发明的发明人对能够通过微小位移来检测较大的负载、而且耐久性优秀的负载传感器进行研究，作为这样的负载传感器，在公司内开发出一种图15所示的负载传感器。
图15所示的负载传感器80由凸缘部件2、支承部件3、磁靶4以及磁性传感器5构成。凸缘部件2以从轴向前方输入负载时发生挠曲的方式在与负载的输入位置向径向外侧错开的位置从轴向后方被支承部件3支承。磁靶4固定于凸缘部件2。磁性传感器5以检测磁靶4所产生的磁通的方式固定于支承部件3。
对该负载传感器80而言，若从轴向前方对凸缘部件2输入负载，则磁靶4与磁性传感器5因凸缘部件2的挠曲而相对位移，从而磁性传感器5的输出信号相应于该磁靶4与磁性传感器5的相对位移而发生变化，因此能够根据磁性传感器5的输出信号来检测负载的大小。这里，在向负载传感器80输入负载时，该负载作用于凸缘部件2而使凸缘部件2挠曲，但不作用于磁性传感器5。因此，即便施加有冲击负载或者相对轴向倾斜方向的负载也不易发生故障，能够确保较高的耐久性。
专利文献1：国际公开2011/030839号
本申请的发明人实际试制了图15所示的负载传感器，在进行利用该负载传感器检测电动制动装置的轴向负载的试验时，发现在负载增加时(即凸缘部件2的挠曲增加时)与负载减少时(即凸缘部件2的挠曲减少时)之间会产生磁滞误差。
而且，本申请的发明人对该磁滞误差产生的原因进行调查的结果，发现原因是在凸缘部件2挠曲时，凸缘部件2的负载作用面6因该挠曲而稍微沿径向位移，因该位移而在负载作用面6产生的稍微的滑动。
发明内容
本发明欲解决的课题是提供一种不易产生磁滞误差的负载传感器。
本申请的发明人在对向图15所示的凸缘部件2从轴向前方输入轴向负载时在凸缘部件2的各部位产生的径向的位移进行分析时，如图16(a)所示，可知凸缘部件2的轴向前表面向径向内侧位移，凸缘部件2的轴向后表面向径向外侧位移，但凸缘部件2的轴向前表面与轴向后表面之间的部位(即轴向的中间部位)在径向上几乎不发生位移。而且，着眼于若在该凸缘部件2的轴向前面与轴向后面之间配置负载作用面6则能够减轻负载作用面6的滑动的点。
根据该着眼点，在本申请发明中提供一种磁式负载传感器，具有：凸缘部件，其供负载从轴向前方输入并发生挠曲；支承部件，其在与上述负载的输入位置沿径向错开的位置从轴向后方支承该凸缘部件；磁靶，其产生磁通；以及磁性传感器，其对该磁靶产生的磁通进行检测，对上述磁靶与磁性传感器而言，以在负载被输入上述凸缘部件时利用该凸缘部件的挠曲使磁靶与磁性传感器相对位移的方式，将磁靶与磁性传感器的一方固定于上述凸缘部件，另一方固定于上述支承部件，并所述磁式负载传感器根据由上述磁性传感器检测出的磁通来检测上述负载的大小，所述磁式负载传感器的特征在于，上述凸缘部件的供上述负载输入的负载作用面形成于相对于上述凸缘部件的被支承部件支承的部分的轴向前表面向轴向后方偏移的位置。
这样一来，凸缘部件的负载作用面相对于凸缘部件的轴向前表面向轴向后方偏移，因此能够将凸缘部件挠曲时负载作用面的径向的位移抑制得较小。因此，能够减轻向凸缘部件输入负载时负载作用面的滑动，从而能够防止因负载作用面的滑动而导致的磁滞误差。
并且，优选上述凸缘部件的被支承部件支承的被支承面形成于相对于上述凸缘部件的供上述负载输入的部分的轴向后表面向轴向前方偏移的位置。这样一来，凸缘部件的被支承面相对于凸缘部件的轴向后表面向轴向前方偏移，因此能够将凸缘部件挠曲时被支承面的径向的位移也抑制得较小。因此，能够减轻向凸缘部件输入负载时被支承面的滑动，从而能够防止因被支承面的滑动而导致的磁滞误差。
上述凸缘部件的供上述负载输入的负载作用面与上述凸缘部件的被支承部件支承的部分的轴向前表面可以是经由阶部连接的两个平面。在该情况下，若在上述凸缘部件的负载作用面与上述凸缘部件的前表面侧的阶部之间形成平滑地连接两者的剖面呈圆弧状的倒角部，则在向凸缘部件输入负载时，能够防止在凸缘部件的负载作用面与阶部交叉的位置拉伸应力集中，从而确保凸缘部件的耐久性。
另外，上述凸缘部件的被支承部件支承的被支承面与上述凸缘部件的供上述负载输入的部分的轴向后表面可以是经由阶部连接的两个平面。在该情况下，若在上述凸缘部件的被支承面与上述凸缘部件的后表面侧的阶部交叉的位置形成具有圆弧状的剖面的退刀槽，则在向凸缘部件输入负载时，能够防止在凸缘部件的被支承面与阶部交叉的位置压缩应力集中，从而确保凸缘部件的耐久性。
若上述凸缘部件的供上述负载输入的负载作用面与上述凸缘部件的被上述支承部件支承的被支承面以位于同一平面上的方式形成，则能够极其有效地减少向凸缘部件输入负载时负载作用面的滑动与被支承面的滑动。这里，同一平面上是指负载作用面与被支承面存在于具有凸缘部件的供负载输入的部分的厚度的10％左右的厚度的假想的平面状区域内的程度，而不需要凸缘部件的负载作用面与被支承面是数学上精确的意义地位于同一平面上。
作为上述磁靶，优选采用沿轴向排列有多个永磁铁配置而成的磁靶，以使磁靶与磁性传感器在轴向的相对位移方向亦即轴向正交的方向为磁化方向，在多个永磁铁相邻的磁极的交界附近配置上述磁性传感器。
这样一来，表现出磁性传感器的输出信号相对于磁靶与磁性传感器的轴向的相对位移急剧地变化，而相对与轴向以外的方向的相对位移不怎么变化的轴向的指向性。因此，磁性传感器的输出信号难以收受到外部振动的影响，从而能够以稳定的精度检测负载的大小。
上述支承部件可以构成为具有：环状的支承部，其对上述凸缘部件的外径侧端部的轴向后表面进行支承；以及嵌合筒部，其以具有过盈量地嵌合于上述凸缘部件的外周的方式形成于上述支承部的外径侧。这样一来，凸缘部件与支承部件一体化，因此磁式负载传感器的操作变容易，并且在嵌合筒部与凸缘部件之间设定有过盈量，所以在凸缘部件挠曲时，在嵌合筒部与凸缘部件之间难以产生滑动，从而能够防止因嵌合筒部与凸缘部件的嵌合面间的滑动而导致的磁滞误差。
另外，在本发明中，还提供一种具备上述磁式负载传感器的电动制动装置。
对本发明的磁式负载传感器而言，凸缘部件的负载作用面相对于凸缘部件的轴向前表面向轴向后方偏移，因此能够将凸缘部件挠曲时负载作用面的径向的位移抑制得较小。因此，在向凸缘部件输入负载时，不易产生因负载作用面的滑动而导致的磁滞误差。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的磁式负载传感器的剖视图。
图2是图1所示的磁式负载传感器的左侧视图。
图3是图1所示的磁式负载传感器的磁靶附近的放大剖视图。
图4是示出变更图2所示的磁靶与磁性传感器的配置的例子的放大剖视图。
图5是示出图2所示的磁式负载传感器的其他例子的放大剖视图。
图6是示出使用图1所示的磁式负载传感器的电动制动装置的剖视图。
图7是图6的直动促动器附近的放大剖视图。
图8是沿着图7的VIII-VIII线的剖视图。
图9是示出替代图6所示的行星滚子机构而使用滚珠丝杠机构的电动制动装置的剖视图。
图10是示出替代图6所示的行星滚子机构而使用滚珠倾斜机构的电动制动装置的剖视图。
图11是沿着图10的XI-XI线的剖视图。
图12(a)是示出图11所示的滚珠与倾斜槽的关系的图，图12(b)是示出旋转盘与直动盘从图12(a)所示的状态相对旋转，从而两盘的间隔扩大的状态的图。
图13是示出本发明的第二实施方式的磁式负载传感器的剖视图。
图14是示出使用图13所示的磁式负载传感器的电动制动装置的剖视图。
图15是示出比较例的磁式负载传感器的剖视图。
图16(a)是表示对向图15所示的比较例的磁式负载传感器输入轴向负载时在凸缘部件的各部位产生的径向的位移进行分析的结果的图，图16(b)是表示对向图1所示的磁式负载传感器输入轴向负载时在凸缘部件的各部位产生的径向的位移进行分析的结果的图。
具体实施方式
图1～图3中示出本发明的第一实施方式的磁式负载传感器1。该磁式负载传感器1由如下部件构成：凸缘部件2，其供负载从轴向前方输入并发生挠曲；支承部件3，其从轴向后方支承凸缘部件2；磁靶4，其产生磁通；以及磁性传感器5，其对磁靶4所产生的磁通进行检测。
凸缘部件2是由铁等金属形成的圆环板状的部件。在凸缘部件2的内径侧部分的轴向前表面形成有供负载输入的负载作用面6。负载作用面6是垂直于轴向的平面，并形成于相对于凸缘部件2的被支承部件3支承的部分的轴向前表面7向轴向后方偏移的位置。负载作用面6因该偏移而配置为存在于凸缘部件2的轴向前端与后端之间的区域(凸缘部件2的轴向的中间区域)。
如图3所示，负载作用面6与凸缘部件2的被支承部件3支承的部分的轴向前表面7经由阶部8而连接。在负载作用面6与阶部8之间形成有平滑地连接两者的剖面呈圆弧状的倒角部9。该倒角部9防止在从轴向前方向凸缘部件2输入轴向负载时在凸缘部件2的负载作用面6与阶部8交叉的位置集中拉伸应力，由此确保凸缘部件2的耐久性。
在凸缘部件2的外径侧部分的轴向后表面形成有被支承部件3支承的被支承面10。被支承面10是垂直于轴向的平面，并形成于相对于凸缘部件2的供负载输入的部分的轴向后表面11向轴向前方偏移的位置。被支承面10因该偏移配置为存在于凸缘部件2的轴向前端与后端之间的区域(凸缘部件2的轴向的中间区域)。
被支承面10与凸缘部件2的供负载输入的部分的轴向后表面11经由阶部12而连接。在被支承面10与阶部12交叉的位置形成有具有圆弧状的剖面并沿周方向延伸的退刀槽(盗み溝)13。该退刀槽13防止从轴向前方向凸缘部件2输入轴向负载时在凸缘部件2的被支承面10与阶部12交叉的位置集中压缩应力，由此确保凸缘部件2的耐久性。
支承部件3由与凸缘部件2相同的金属形成。支承部件3具有：环状的支承部14，其对凸缘部件2的外径侧端部的轴向后表面11进行支承；嵌合筒部15，其以嵌合于凸缘部件2的外周的方式形成于支承部14的外径侧；圆筒部16，其设置为与凸缘部件2的内径侧对置；以及连结部17，其在凸缘部件2的轴向后方连接圆筒部16与支承部14之间。
这里，支承部件3的支承部14在从对凸缘部件2输入负载的位置(即负载作用面6)向径向外侧错开的位置支承凸缘部件2。由此，对凸缘部件2而言，在输入负载时，内径侧部分以被支承面10的位置为支点向轴向后方挠曲。
在嵌合筒部15的内周与凸缘部件2的外周之间设定有过盈量。凸缘部件2因该过盈量而与支承部件3一体化，从而磁式负载传感器1的操作变容易。
磁靶4固定于凸缘部件2的内周。磁性传感器5以与磁靶4在径向上对置的方式固定于支承部件3的圆筒部16的外周。在圆筒部16的内周，在轴向上空开间隔地安装有多个轴承18。
磁靶4由2个永磁铁19构成，使与因凸缘部件2的挠曲而导致的磁靶4与磁性传感器5的相对位移方向亦即轴向正交的方向(这里为径向)为磁化方向。2个永磁铁19以各永磁铁19的极性相反的磁极(即，一方的永磁铁19的N极与另一方的永磁铁19的S极)沿轴向排列的方式邻接而配置。
作为永磁铁19，例如，若使用钕磁铁，则能够节省空间并产生强大的磁通，也可以使用钐钴磁铁、钐氮化铁磁铁、铝镍钴合金磁铁、铁氧体磁铁、镨磁铁等。若使用钐钴磁铁、钐氮化铁磁铁或铝镍钴合金磁铁，则能够抑制磁通伴随着永磁铁19的温度上升而减少。另外，若使用镨磁铁，则能够提高永磁铁19的机械强度。
磁性传感器5在2个永磁铁19的相邻的磁极的交界附近以与磁靶4在轴正交方向(图中径向)上对置的方式配置。作为磁性传感器5，也可以使用磁电阻元件(所谓的MR传感器)、磁阻抗元件(所谓的MI传感器)，但若使用霍尔IC则在成本方面有利，另外，市售有耐热性较高的霍尔IC，因此适于电动制动器的用途。
对该磁式负载传感器1而言，若如图1的箭头所示，在从轴向前方朝向后方向的轴向负载被输入凸缘部件2时，凸缘部件2因该轴向负载而以外径侧端部为支点向轴向后方挠曲，伴随着该挠曲，磁靶4与磁性传感器5沿轴向相对位移，从而磁性传感器5的输出信号相应于磁靶4与磁性传感器5的相对位移而变化。因此，通过预先掌握向凸缘部件2输入的轴向负载的大小与磁性传感器5的输出信号的关系能够根据磁性传感器5的输出信号检测出施加于凸缘部件2的轴向负载的大小。
这里，向磁式负载传感器1输入轴向负载时的磁靶4与磁性传感器5的相对变化量极小。例如，在将该磁式负载传感器1安装于后述的电动制动装置时，向磁式负载传感器1最大输入30kN的轴向负载，但此时的磁靶4与磁性传感器5的轴向的相对变化量为0.4mm左右。这里，对上述磁式负载传感器1而言，以径向为磁化方向的2个永磁铁19的N极与S极在轴向上邻接，因此在配置于该N极与S极的交界磁性传感器5的附近，以较高的密度存在与轴向交叉的磁通。因此，相对于磁靶4与磁性传感器5的轴向的稍微的相对位移，磁性传感器5的输出信号急剧地变化。因此，尽管磁靶4与磁性传感器5的相对位移极小，也能够检测出作用于凸缘部件2的轴向负载的大小。
图15中示出与上述实施方式对应的比较例的磁式负载传感器80。对该磁式负载传感器80而言，凸缘部件2的负载作用面6相对于凸缘部件2的轴向前表面7不偏移，从而不存在凸缘部件2的前表面侧的阶部8。另外，凸缘部件2的被支承面10相对于凸缘部件2的轴向后表面11也不偏移，从而不存在凸缘部件2的后表面侧的阶部12。其他结构与上述实施方式相同。
而且，对从轴向前方向该图15所示的比较例的磁式负载传感器80的凸缘部件2输入轴向负载时在凸缘部件2的各部位产生的径向的位移进行分析的结果与对从轴向前方向上述实施方式的磁式负载传感器1的凸缘部件2输入轴向负载时在凸缘部件2的各部位产生的径向的位移进行分析的结果如图16(a)、图16(b)所示。该分析是以凸缘部件2的1/36切割模型为对象进行的。
根据该分析结果可知，如图15所示，在不偏移凸缘部件2的负载作用面6的情况下，表现出图16(a)所示的位移分布，相对于此，在如上述实施方式那样偏移凸缘部件2的负载作用面6的情况下，如图16(b)所示，与图16(a)相比，负载作用面6在径向上几乎不发生位移。
另外，还可知，如图15所示，在不偏移凸缘部件2的被支承面10的情况下，表现出图16(a)所示的位移分布，相对于此，在如上述实施方式那样偏移凸缘部件2的被支承面10的情况下，如图16(b)所示，与图16(a)相比，被支承面10在径向上几乎不发生位移。
这样，在凸缘部件2的负载作用面6以及被支承面10偏移的情况下，能够将负载作用面6与被支承面10的径向的位移抑制得较小，其理由考虑如下。即，在从轴向前方向凸缘部件2输入轴向负载时，如图16(a)所示，凸缘部件2的轴向前表面7向径向内侧位移，凸缘部件2的轴向后表面11向径向外侧位移，但凸缘部件2的轴向前表面7与轴向后表面11之间的部位在径向上几乎不位移。而且，也考虑由于在该凸缘部件2的轴向前表面7与轴向后表面11之间配置有负载作用面6与被支承面10，所以能够将负载作用面6与被支承面10的径向的位移抑制得较小。
如上所述，对上述实施方式的磁式负载传感器1而言，凸缘部件2的负载作用面6相对于凸缘部件2的轴向前表面7向轴向后方偏移，因此能够将凸缘部件2挠曲时负载作用面6的径向的位移抑制得较小。因此，能够减轻向凸缘部件2输入负载时负载作用面6的滑动，其结果是，能够防止在负载增加时(即凸缘部件2的挠曲增加时)与负载减少时(即凸缘部件2的挠曲减少时)之间产生因负载作用面6的滑动而导致的磁滞误差。
另外，对磁式负载传感器1而言，凸缘部件2的被支承面10相对于凸缘部件2的轴向后表面11向轴向前方偏移，因此能够将凸缘部件2挠曲时被支承面10的径向的位移也抑制得较小。因此，能够减轻向凸缘部件2输入负载时被支承面10的滑动，其结果是，能够防止在负载增加时与负载减少时之间产生因被支承面10的滑动导致的磁滞误差。
另外，对该磁式负载传感器1而言，在输入负载时，该负载作用于凸缘部件2而使凸缘部件2挠曲，但不作用于磁性传感器5。因此，即便施加有冲击负载或者相对轴向倾斜方向的负载，磁性传感器5也难以发生故障，从而能够确保较高的耐久性。
另外，对该磁式负载传感器1而言，凸缘部件2与支承部件3由具有相同的线膨胀系数的材料形成，因此在温度上升时，凸缘部件2与支承部件3以相同的比例热膨胀。因此，难以产生因温度变化导致的磁靶4与磁性传感器5的相对位移，从而难以产生因温度变化导致的误差。
在图1～图3中，磁靶4固定于凸缘部件2，磁性传感器5固定于支承部件3，但也可以对调该磁靶4与磁性传感器5的关系。即，如图4所示，将磁性传感器5固定于凸缘部件2，将磁靶4固定于支承部件3。
如图5所示，优选凸缘部件2的负载作用面6与被支承面10以位于同一平面上的方式形成。这样一来，能够极其有效地减轻向凸缘部件2输入负载时负载作用面6的滑动与被支承面10的滑动。这里，同一平面上是指凸缘部件2的负载作用面6与被支承面10存在于具有凸缘部件2的供负载输入的部分的厚度的10％左右的厚度的假想的平面状区域内的程度，而不是指需要负载作用面6与被支承面10在数学上精确的意义地位于同一平面上。此外，在图5中，凸缘部件2的负载作用面6与被支承面10配置于距凸缘部件2的轴向前表面7与轴向后表面11任一方均等距离的中间位置。
在图6～图8中示出使用上述磁式负载传感器1的车辆用的电动制动装置。
该电动制动装置由如下部件构成：制动钳主体25，其呈利用桥24连结将与车轮一体地旋转的制动盘21夹在中间并对置的对置片22、23的形状；安装于收纳孔26的直动促动器27，该收纳孔26在与对置片23的制动盘21对应的对置面开口；以及左右一对摩擦垫28、29。
摩擦垫28设置于对置片23与制动盘21之间，并被安装于制动钳主体25的垫销(未图示)支承为能够沿制动盘21的轴向移动。另一方的摩擦垫29安装于相反的一侧的对置片22。制动钳主体25被支承为能够沿制动盘21的轴向滑动。
如图7所示，直动促动器27具有：旋转轴30；多个行星滚子31，它们与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触；外圈部件32，其以包围上述行星滚子31的方式配置；行星架33，其将行星滚子31保持为能够边自转边公转；以及磁式负载传感器1，其配置于外圈部件32的轴向后方。
图6所示的电动马达34的旋转经由齿轮35而输入，由此旋转轴30被驱动旋转。旋转轴30以一端从沿轴向贯通对置片23而形成的收纳孔26的轴向后侧的开口突出的状态插入收纳孔26，且齿轮35与从收纳孔26突出的突出部分花键嵌合，从而无法转动。齿轮35以堵着收纳孔26的轴向后侧的开口的方式被由螺栓36固定的盖37覆盖。在盖37安装有可旋转地支承旋转轴30的轴承38。
如图8所示，行星滚子31与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触，行星滚子31也因旋转轴30旋转时行星滚子31与旋转轴30之间的摩擦而旋转。行星滚子31在周向上空开一定间隔地设置有多个。
如图7所示，外圈部件32收纳于设置在制动钳主体25的对置片23的收纳孔26内，并支承为能够在该收纳孔26的内周沿轴向滑动。在外圈部件32的轴向前端形成有与形成在摩擦垫28的背面的卡合凸部39卡合的卡合凹部40，外圈部件32因该卡合凸部39与卡合凹部40的卡合而无法相对于制动钳主体25转动。
在外圈部件32的内周设置有螺旋凸条41，在行星滚子31的外周设置有与螺旋凸条41卡合的圆周槽42，在行星滚子31旋转时，外圈部件32的螺旋凸条41被圆周槽42引导，从而外圈部件32沿轴向移动。这里，在行星滚子31的外周设置有导程角为0度的圆周槽42，但也可以取代圆周槽42而设置具有与螺旋凸条41不同的导程角的螺旋槽。
行星架33由如下部件构成：行星架销33A，其将行星滚子31支承为能够旋转；环状的行星架板33B，其将该各行星架销33A的轴向前端的周向间隔保持为一定；环状的行星架主体33C，其将各行星架销33A的轴向后端的周向间隔保持为一定。行星架板33B与行星架主体33C间隔着行星滚子31而在轴向上对置，并经由配置于周向相邻的行星滚子31之间的连结棒43而被连结。
行星架主体33C经由滑动轴承44支承于旋转轴30，并能够相对于旋转轴30相对旋转。在行星滚子31与行星架主体33C之间安装有阻挡行星滚子31的自转传递至行星架主体33C的推力轴承45。
各行星架销33A被以与沿周向空开间隔而配置的多个行星架销33A外接的方式安装的缩径弹簧圈46向径向内侧施力。行星滚子31的外周因该缩径弹簧圈46的作用力而按压于旋转轴30的外周，从而能够防止旋转轴30与行星滚子31之间的滑动。为了以遍及行星滚子31的轴向全长的方式作用缩径弹簧圈46的作用力，在行星架销33A的两端设置有缩径弹簧圈46。
磁式负载传感器1以支承部件3位于凸缘部件2的轴向后方的朝向嵌入收纳孔26内。在行星架33与磁式负载传感器1之间安装有与行星架33一体地公转的隔离件47和在隔离件47与磁式负载传感器1之间传递轴向负载的推力轴承48。推力轴承48以与凸缘部件2的负载作用面6接触的方式设置，经由该推力轴承48从隔离件47向凸缘部件2的负载作用面6输入轴向负载。旋转轴30被安装于支承部件3的圆筒部16内的轴承18支承为能够旋转。
对磁式负载传感器1而言，利用安装于收纳孔26的内周的挡圈49卡止支承部件3的外周缘，由此能够限制向轴向后方的移动。而且，该磁式负载传感器1经由隔离件47与推力轴承48而沿轴向支承行星架主体33C，从而限制行星架33向轴向后方的移动。另外，行星架33被安装于旋转轴30的轴向前端的挡圈50也限制向轴向前方的移动。因此，对行星架33而言，轴向前方与轴向后方的移动均被限制，从而保持于行星架33的行星滚子31也处于被限制轴向移动的状态。
接下来，对上述电动制动装置的动作例进行说明。
若使电动马达34动作，则旋转轴30旋转，从而行星滚子31边以行星架销33A为中心自转边以旋转轴30为中心公转。此时外圈部件32与行星滚子31因螺旋凸条41与圆周槽42的卡合而沿轴向相对移动，但行星滚子31与行星架33一起被限制轴向的移动，因此行星滚子31不沿轴向移动，外圈部件32沿轴向移动。这样，直动促动器27将被电动马达34驱动的旋转轴30的旋转转换为外圈部件32的轴向移动，并利用该外圈部件32向摩擦垫28施加轴向负载，从而使摩擦垫28按压于制动盘21而产生制动力。
这里，在外圈部件32向摩擦垫28施加轴向负载时，对外圈部件32作用有向轴向后方的反作用力，该反作用力经由行星滚子31、行星架33、隔离件47以及推力轴承48而被磁式负载传感器1承受。而且，磁式负载传感器1的凸缘部件2因该反作用力而向轴向后方挠曲，从而磁靶4与磁性传感器5相对位移。此时，磁性传感器5的输出信号相应于该磁靶4与磁性传感器5的相对位移而变化，因此能够根据磁性传感器5的输出信号来检测轴向负载的大小。另外，使用该磁性传感器5的输出信号来反馈控制电动制动装置的制动力，由此能够实现高精度的负载控制。
在该电动制动装置中，作为将旋转轴30的旋转转换为外圈部件32的轴向移动的直动机构，采用了由如下部件构成的行星滚子机构：多个行星滚子31，它们与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触；行星架33，其能够将行星滚子31保持为边自转边公转，并限制轴向移动；外圈部件32，其以包围多个行星滚子31的方式配置；螺旋凸条41，其设置于外圈部件32的内周；以及螺旋槽或圆周槽42，其以与螺旋凸条41卡合的方式设置于各行星滚子31的外周，但在采用其他结构的直动机构的电动制动装置也可以安装上述磁式负载传感器1。
例如，作为直动机构而采用滚珠丝杠机构的电动制动装置的例子如图9所示。以下，与上述实施方式对应的部分标注相同的附图标记并省略说明。
在图9中，直动促动器27具有：旋转轴30；螺纹轴51，其与旋转轴30设置为一体；螺母52，其以包围螺纹轴51的方式设置；多个滚珠55，其安装在形成于螺纹轴51的外周的螺纹槽53与形成于螺母52的内周的螺纹槽54之间；未图示的回管，其使滚珠55从螺母52的螺纹槽54的终点返回起点；以及磁式负载传感器1，其配置于螺母52的轴向后方。
螺母52以相对于制动钳主体25无法转动的状态而沿轴向能够滑动地收纳于设置在对置片23的收纳孔26内。在螺纹轴51的轴向后端设置有与螺纹轴51一体地旋转的隔离件47，该隔离件47经由推力轴承48而被磁式负载传感器1支承。这里，磁式负载传感器1经由隔离件47、推力轴承48以及螺纹轴51而沿轴向支承螺母52，从而限制螺母52向轴向后方的移动。
该电动制动装置通过旋转旋转轴30来使螺纹轴51与螺母52相对旋转，从而使螺母52向轴向前方移动来向摩擦垫28施加轴向负载。此时，对螺纹轴51作用有向轴向后方的反作用力，该反作用力经由隔离件47、推力轴承48而被磁式负载传感器1承受。而且，磁式负载传感器1的凸缘部件2因该反作用力而向轴向后方挠曲，从而磁靶4与磁性传感器5相对位移。因此，与上述实施方式相同，磁性传感器5的输出信号相应于施加于摩擦垫28的轴向负载的大小而变化，从而能够根据该磁性传感器5的输出信号来检测轴向负载的大小(摩擦垫28的按压力)。
另外，作为直动机构而采用滚珠倾斜机构的电动制动装置的例子如图10所示。
在图10中，电动制动装置具有：旋转轴30；旋转盘60，其在旋转轴30的外周被止转；直动盘61，其与旋转盘60的轴向前方对置而配置；多个滚珠62，它们夹在旋转盘60与直动盘61之间；以及磁式负载传感器1，其配置于直动盘61的轴向后方。
直动盘61以相对于制动钳主体25无法转动的状态而沿轴向能够滑动地收纳于设置在对置片23的收纳孔26内。在旋转盘60的轴向后端设置有与旋转盘60一体地旋转的隔离件47，该隔离件47经由推力轴承48而被磁式负载传感器1支承。这里，磁式负载传感器1经由隔离件47、推力轴承48而沿轴向支承旋转盘60，从而限制旋转盘60向轴向后方的移动。
如图10、图11所示，在旋转盘60的与直动盘61的对置面形成有沿着周向的一方向深度逐渐变浅的倾斜槽63，在直动盘61的与旋转盘60的对置面形成有沿着周方向的另一方向深度逐渐变浅的倾斜槽64。如图12(a)所示，滚珠62安装于旋转盘60的倾斜槽63与直动盘61的倾斜槽64之间，如图12(b)所示，若旋转盘60相对于直动盘61相对旋转，则滚珠62在倾斜槽63、64内滚动，从而旋转盘60与直动盘61的间隔扩大。
该电动制动装置通过旋转旋转轴30来使直动盘61与旋转盘60相对旋转，从而使直动盘61向轴向前方移动来向摩擦垫28施加轴向负载。此时，对旋转盘60作用有向轴向后方的反作用力，该反作用力经由隔离件47、推力轴承48而被磁式负载传感器1承受。而且，磁式负载传感器1的凸缘部件2因该反作用力而向轴向后方挠曲，从而磁靶4与磁性传感器5的相对位置发生变化。因此，与上述实施方式相同，磁性传感器5的输出信号相应于施加于摩擦垫28的轴向负载的大小而变化，从而能够根据该磁性传感器5的输出信号来检测轴向负载的大小(摩擦垫28的按压力)。
在图13中示出本发明的第二实施方式的磁式负载传感器70。与第一实施方式对应的部分标注相同的附图标记并省略说明。
在凸缘部件2的外径侧部分的轴向前表面7形成有输入负载的负载作用面6。负载作用面6是垂直于轴向的平面，并形成于相对于被凸缘部件2的支承部件3支承的部分的轴向前表面7向轴向后方偏移的位置。
在凸缘部件2的外径侧部分的轴向后表面形成有被支承部件3支承的被支承面10。被支承面10是垂直于轴向的平面，并形成于相对于凸缘部件2的供负载输入的部分的轴向后表面11向轴向前方偏移的位置。
支承部件3具有：环状的支承部71，其对凸缘部件2的内径侧部分的轴向后表面进行支承；圆筒部72，其以与凸缘部件2的外径侧对置的方式设置；以及连结部73，其在凸缘部件2的轴向后方连结圆筒部72与支承部71之间。连结部73呈内径侧向轴向后方偏移的带台阶的形状，支承部71的轴向后端部的外周具有过盈量地嵌合于该连结部73的台阶部分的内周，从而一体化。支承部71的轴向前端部具有过盈量地嵌合于凸缘部件2的后表面侧的阶部12的内周。
支承部件3的连结部73在其内径侧部分的轴向前表面具有与支承部71接触的接触面74。支承部件3的连结部73在其外径侧部分的轴向后表面具有安装面75。接触面74形成于相对于连结部73的轴向前表面76向轴向后方偏移的位置。安装面75形成于相对于连结部73的轴向后表面77向轴向前方偏移的位置。
磁靶4固定于凸缘部件2的外周。磁性传感器5以与磁靶4在径向上对置的方式固定于支承部件3的圆筒部72的内周。
这里，支承部件3的支承部71在从对凸缘部件2输入负载的位置(即负载作用面6)向径向内侧错开位置支承凸缘部件2。由此，对凸缘部件2而言，在输入负载时，外径侧部分以被支承面10的位置为支点向轴向后方挠曲。
对该磁式负载传感器70而言，若如图13的箭头所示，当从轴向前方朝向后方的轴向负载向凸缘部件2被输入时，凸缘部件2因该轴向负载而以内径侧部分为支点向轴向后方挠曲，并且支承部件3也以外径侧端部为支点向轴向后方挠曲，磁靶4与磁性传感器5因该挠曲而沿轴向相对位移，从而磁性传感器5的输出信号相应于磁靶4与磁性传感器5的相对位移而变化。这样，在向凸缘部件2输入轴向负载时，不仅凸缘部件2，支承部件3也发生挠曲，因此磁靶4与磁性传感器5的相对位移量较大，从而能够以较高的分辨率检测负载。
该磁式负载传感器70与第一实施方式相同，凸缘部件2的负载作用面6相对于凸缘部件2的轴向前表面7向轴向后方偏移，因此能够将凸缘部件2挠曲时负载作用面6的径向的位移抑制得较小。因此，能够减轻向凸缘部件2输入负载时负载作用面6的滑动，其结果是，能够防止在负载增加时与负载减少时之间产生因负载作用面6的滑动导致的磁滞误差。
另外，磁式负载传感器70与第一实施方式相同，凸缘部件2的被支承面10相对于凸缘部件2的轴向后表面11向轴向前方偏移，因此能够将凸缘部件2挠曲时被支承面10的径向的位移也抑制得较小。因此，能够减少向凸缘部件2输入负载时被支承面10的滑动，其结果是，能够防止在负载增加时与负载减少时之间产生因被支承面10的滑动导致的磁滞误差。
另外，与凸缘部件2相同，支承部件3的接触面74以及安装面75也偏移地配置，因此也能够减轻向凸缘部件2输入负载时在支承部件3的接触面74以及安装面75的滑动，从而能够防止因在接触面74以及安装面75的滑动导致的磁滞误差。
如图14所示，第二实施方式的磁式负载传感器70也与第一实施方式相同，可以安装于车辆用的电动制动装置来使用。
附图标记说明：
1…磁式负载传感器；2…凸缘部件；3…支承部件；4…磁靶；5…磁性传感器；6…负载作用面；7…轴向前表面；8…阶部；9…倒角部；10…被支承面；11…轴向后表面；12…阶部；13…退刀槽；14…支承部；15…嵌合筒部；19…永磁铁；70…磁式负载传感器。

Claims (10)

1.一种磁式负载传感器，具有：
凸缘部件(2)，其供负载从轴向前方输入并发生挠曲；
支承部件(3)，其在与所述负载的输入位置沿径向错开的位置从轴向后方支承该凸缘部件(2)；
磁靶(4)，其产生磁通；以及
磁性传感器(5)，其对该磁靶(4)产生的磁通进行检测，
对于所述磁靶(4)与磁性传感器(5)而言，以在负载被输入所述凸缘部件(2)时利用该凸缘部件(2)的挠曲使磁靶(4)与磁性传感器(5)相对位移的方式，将磁靶(4)与磁性传感器(5)中的一方固定于所述凸缘部件(2)，将另一方固定于所述支承部件(3)，并且所述磁式负载传感器根据由所述磁性传感器(5)检测出的磁通来检测所述负载的大小，
所述磁式负载传感器的特征在于，
所述凸缘部件(2)的供所述负载输入的负载作用面(6)形成于相对于所述凸缘部件(2)的被支承部件(3)支承的部分的轴向前表面(7)向轴向后方偏移的位置。
2.根据权利要求1所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述凸缘部件(2)的被支承部件(3)支承的被支承面(10)形成于相对于所述凸缘部件(2)的供所述负载输入的部分的轴向后表面(11)向轴向前方偏移的位置。
3.根据权利要求1或2所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述凸缘部件(2)的供所述负载输入的负载作用面(6)与所述凸缘部件(2)的被支承部件(3)支承的部分的轴向前表面(7)是经由阶部(8)连接的两个平面。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述凸缘部件(2)的被支承部件(3)支承的被支承面(10)与所述凸缘部件(2)的供所述负载输入的部分的轴向后表面(11)是经由阶部(12)连接的两个平面。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述凸缘部件(2)的供所述负载输入的负载作用面(6)与所述凸缘部件(2)的被所述支承部件(3)支承的被支承面(10)以位于同一平面上的方式形成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述磁靶(4)是沿轴向排列有多个永磁铁(19)配置而成的，以使与磁靶(4)与磁性传感器(5)在轴向的相对位移方向亦即轴向正交的方向为磁化方向，在所述多个永磁铁相邻的磁极的交界附近配置所述磁性传感器(5)。
7.根据权利要求3所述的磁式负载传感器，其特征在于，
在所述凸缘部件(2)的负载作用面(6)与所述凸缘部件(2)的前表面侧的阶部(8)之间形成有平滑地连接两者的剖面呈圆弧状的倒角部(9)。
8.根据权利要求4所述的磁式负载传感器，其特征在于，
在所述凸缘部件(2)的被支承面(10)与所述凸缘部件(2)的后表面侧的阶部(12)交叉的位置形成有具有圆弧状剖面的退刀槽(13)。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的磁式负载传感器，其特征在于，
所述支承部件(3)具有：环状的支承部(14)，其对所述凸缘部件(2)的外径侧端部的轴向后表面进行支承；以及嵌合筒部(15)，其以具有过盈量地嵌合于所述凸缘部件(2)的外周的方式形成于所述支承部(14)的外径侧。
10.一种电动制动装置，其特征在于，
具备权利要求1～9中任一项所述的磁式负载传感器。
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