CN104756400A - 电动式线性促动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种难以产生过冲并且响应性优异的电动式线性促动器。电动式线性促动器具有电动马达(15)、被设置为能够在与制动盘(2)分离的待机位置和与制动盘(2)接触的负载施加位置之间直线移动的线性运动部件(A)、将电动马达(15)的旋转转换为线性运动部件(A)的直线移动的运动转换机构(B)、检测从线性运动部件(A)施加于制动盘(2)的负载的大小负载传感器(14)、以及根据由该负载传感器(14)检测的负载与负载指令值的偏差对电动马达(15)进行反馈控制的控制装置(50)，进行在线性运动部件(A)与制动盘(2)的间隙即将变为零之前的规定区间使电动马达(15)的转速降低的控制。

Description

电动式线性促动器
技术领域
本发明涉及将电动马达的旋转转换为线性运动部件的直线运动并利用该线性运动部件向对象物施加负载的电动式线性促动器。
背景技术
作为车用制动装置，采用的是利用液压缸将摩擦垫按压于制动盘而产生制动力的液压制动装置，近年来，随着ABS(防抱死制动器系统)等制动控制的导入，不使用液压电路的电动制动装置备受关注。
电动制动装置使用将电动马达的旋转转换为线性运动部件的直线运动的电动式线性促动器，并利用该电动式线性促动器将摩擦垫按压于制动盘而产生制动力。
作为这样的电动制动装置，例如公知有下述专利文献1记载的装置。专利文献1的电动制动装置具有电动马达；在摩擦垫离制动盘具有隔开规定的间隙地待机的待机位置、与摩擦垫接触制动盘并施加负载的负载施加位置之间以能够直线移动的方式设置的摩擦垫和一体的线性运动部件；将电动马达的旋转转换为线性运动部件的直线移动的运动转换机构；以及检测摩擦垫施加于制动盘的负载的大小的负载传感器。而且，根据由该负载传感器检测出的负载的大小控制电动马达。
专利文献1：日本特开2011-241851号公报
专利文献2：日本特开2000-264186号公报
然而，该专利文献1的电动制动装置存在如下问题，在摩擦垫移动并对制动盘施加负载时，由于摩擦垫的位置和由负载传感器检测的负载的关系的非线性而产生使摩擦垫与制动盘的间隙刚变为零后的过度的过冲。
即，该电动制动装置在使摩擦垫由摩擦垫离制动盘具有规定的间隙地待机的待机位置，向摩擦垫接触制动盘并施加负载的负载施加位置移动，并要对制动盘施加规定的目标负载的情况下，在摩擦垫与制动盘的间隙即将变为零之前，由负载传感器检测的负载的大小大致保持为零地推移，所以由负载传感器检测的负载与负载指令值的差不缩小，在电动马达保持较高速旋转的状态(即电动马达具有较大惯性能量的状态)下摩擦垫与制动盘接触。而且，之后，由于电动马达具有的惯性能量，由负载传感器检测的负载急剧上升，担心负载指令值过度过冲。该过冲在目标负载较小时特别容易产生而成为制动时的冲击，对制动感觉造成负面影响。
另一方面，作为难以产生摩擦垫与制动盘的间隙刚变为零之后的过冲的电动制动装置，公知有上述专利文献2记载的装置。该电动制动装置根据向电动马达供给的电流的大小，检测从线性运动部件的前端的摩擦垫施加于制动盘的负载的大小，根据由该负载传感器检测的负载与负载指令值的偏差，对电动马达进行反馈控制以使从摩擦垫施加于制动盘的负载成为负载指令值。
而且，该专利文献2的电动制动装置在到摩擦垫与制动盘的间隙变为零为止的期间，为了抑制间隙刚变为零之后的过冲，将反馈控制的控制增益设定为较小的值来抑制电动马达的驱动力。在摩擦垫与制动盘的间隙刚变为零后，将反馈控制的控制增益切换为较大的值，使电动马达的驱动力增大，使摩擦垫施加于制动盘的负载上升到目标负载为止。
然而，该专利文献2的电动制动装置在摩擦垫开始移动之后到摩擦垫与制动盘的间隙即将变为零为止的整个区间以保持将反馈控制的控制增益设定为较小的值的方式驱动电动马达，所以制动器的响应性很差。特别是在要获得较小的制动力时(即负载指令值的大小较小时)，存在制动器的响应速度容易降低的问题。
发明内容
本发明要解决的课题是提供一种难以产生过冲并且响应性优异的电动式线性促动器。
为了解决上述课题，本申请的发明者在电动式线性促动器中采用如下结构。
电动式线性促动器具有：电动马达；线性运动部件，其被设置为能够在离对象物具有规定的间隙地待机的待机位置、与接触上述对象物并施加负载的负载施加位置之间直线移动；运动转换机构，其将上述电动马达的旋转转换为上述线性运动部件的直线移动；负载传感器，其检测从上述线性运动部件向对象物施加的负载的大小；以及控制装置，其根据由该负载传感器检测的负载与负载指令值的偏差，对上述电动马达进行反馈控制以使从上述线性运动部件施加于对象物的负载成为负载指令值，上述控制装置具有过冲抑制控制机构，该过冲抑制控制机构进行如下控制，在上述线性运动部件从待机位置向负载施加位置移动并向对象物施加负载时，在上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间使上述电动马达的转速降低。
这样，在使线性运动部件由线性运动部件离对象物具有规定的间隙地待机的待机位置，向线性运动部件接触对象物并施加负载的负载施加位置移动并对规定的目标负载施加对象物的情况下，在线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间使电动马达的转速降低，所以难以产生线性运动部件与对象物的间隙刚变为零之后的过冲。另外，电动马达的转速降低的区间仅仅是线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间，所以在到线性运动部件进入规定区间为止的期间电动马达以较高的转速旋转。因此，与在从线性运动部件开始移动起到线性运动部件与对象物的间隙即将变为零为止的整个区间降低电动马达的转速的情况相比，线性运动部件的移动所需要的时间缩短，促动器的响应性优异。
优选构成为还具有检测上述电动马达的旋转角的旋转角传感器，上述过冲抑制控制机构根据由上述旋转角传感器检测出的电动马达的旋转角，判定是否进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间。
这样，能够根据由旋转角传感器检测出的电动马达的旋转角，以高分辨率取得线性运动部件的位置，所以能够高精度判定是否进入了线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间。
优选构成为上述过冲抑制控制机构根据在从上述线性运动部件正在向对象物施加负载时由上述负载传感器检测的负载的大小，并以此时由上述旋转角传感器检测的电动马达的旋转角为基准，计算与在上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间相应的上述电动马达的旋转角的范围，在由上述旋转角传感器检测出的电动马达的旋转角进入该计算出的旋转角的范围内时，判定为进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间。
这样，例如即使在由于摩擦垫的磨损等原因而使线性运动部件与对象物的间隙即将变为零时的电动马达的旋转角变化时，也能够以该变化后的电动马达的旋转角为基准，计算与在线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间相应的电动马达的旋转角的范围，所以能够长期以稳定的精度判定是否进入了线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间。
上述过冲抑制控制机构可以采用在进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间时，进行使针对电动马达的外加电压变化的控制以使上述电动马达的转速降低的结构。
另外，上述过冲抑制控制机构可以采用在进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对上述电动马达的外加电压降低到规定的电压的结构。
另外，上述过冲抑制控制机构可以采用在进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间时，根据电动马达的转速与规定的低速转速的偏差，对上述电动马达进行反馈控制以使电动马达的转速成为上述低速转速的结构。
另外，在利用反复使一定电压接通与断开的脉冲电压驱动上述电动马达的情况下，上述过冲抑制控制机构可以采用在进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对上述电动马达的外加电压的接通时间与断开时间加在一起的总时间中接通时间所占的比率降低的结构。
另外，在利用反复接通与断开的脉冲电压驱动上述电动马达的情况下，上述过冲抑制控制机构可以采用在进入了上述线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对上述电动马达的外加电压的脉冲振幅减小的结构。
本发明的电动式线性促动器在使线性运动部件由线性运动部件离对象物隔开规定的间隙地待机的待机位置，向线性运动部件接触对象物并施加负载的负载施加位置移动并要向对象物施加规定的目标负载的情况下，在线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间使电动马达的转速降低，所以难以产生线性运动部件与对象物的间隙刚变为零之后的过冲。另外，电动马达的转速降低仅仅是在线性运动部件与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间，所以与在从线性运动部件开始移动到线性运动部件与对象物的间隙即将变为零为止的整个区间使电动马达的转速降低的情况相比，线性运动部件的移动所需要的时间缩短，促动器的响应性优异。
附图说明
图1是表示组装有本发明的实施方式的电动式线性促动器的电动制动装置的剖视图。
图2是图1的电动式线性促动器附近的放大剖视图。
图3是沿图2的III-III线的剖视图。
图4是沿图2的IV-IV线的剖视图。
图5是图2的负载传感器附近的放大剖视图。
图6是控制图1所示的电动马达的控制装置的框图。
图7是表示图1所示的电动马达的旋转角与促动器负载的对应关系的图。
图8是说明本发明的实施方式的图，图8(a)是表示使摩擦垫由摩擦垫离制动盘隔开规定的间隙地待机的待机位置向摩擦垫接触制动盘并施加负载的负载施加位置移动，并要对制动盘施加规定的目标负载时的负载指令值以及传感器检测负载的时间变化的图，图8(b)是表示外加电压相对于电动马达的时间变化的图，图8(c)是表示电动马达的转速的时间变化的图。
图9是表示图8的比较例的图，图9(a)是表示使摩擦垫由从摩擦垫离制动盘隔开规定的间隙地待机的待机位置向摩擦垫接触制动盘并施加负载的负载施加位置移动，并要对制动盘施加规定的目标负载时的负载指令值以及传感器检测负载的时间变化的图，图9(b)是表示外加电压相对于电动马达的时间变化的图，图9(c)是表示电动马达的转速的时间变化的图。
图10是表示采用滚珠丝杠机构作为运动转换机构的例子的电动式线性促动器的放大剖视图。
图11是表示采用滚珠滑道机构作为运动转换机构的例子的电动式线性促动器的放大剖视图。
图12是沿图11的XII-XII线的剖视图。
图13(a)是表示图11所示的滚珠与倾斜槽的关系的图，图13(b)是表示从图13(a)所示的状态开始使旋转盘与线性盘相对旋转而使两盘的间隔扩大的状态的图。
具体实施方式
图1表示使用本发明的实施方式的电动式线性促动器1的车用的电动制动装置。该电动制动装置具有钳体6和左右一对摩擦垫7、8，该钳体6是利用桥5将在中间夹有与车轮一体旋转的制动盘2并对置的对置片3、4连结而成的形状。而且，在对置片3的与制动盘2对置的面上开口的收纳孔9组装有电动式线性促动器1。
摩擦垫7、8分别设置在对置片3、4与制动盘2之间，并被支承为能够相对于在支承车轮的转向节(未图示)上固定的支架(未图示)沿制动盘2的轴向移动。另外，钳体6在支架上也被支承为能够沿制动盘2的轴向滑动。
如图2所示，电动式线性促动器1具有旋转轴10、与旋转轴10的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊11、以包围上述行星辊11的方式配置的外圈部件12、将行星辊11保持为能够自转并且能够公转的行星架13、配置于外圈部件12的轴向后方的负载传感器14。
图1所示的电动马达15的旋转经由齿轮16被输入，由此驱动旋转轴10旋转。旋转轴10以一端从沿轴向贯通对置片3而形成的收纳孔9的轴向后侧的开口突出的状态插入收纳孔9，在从收纳孔9突出的部分与齿轮16花键嵌合而止转。齿轮16由被螺钉17固定的盖18覆盖以便将收纳孔9的轴向后侧的开口封闭。在盖18组装有将旋转轴10支承为能够旋转的轴承19。
如图3所示，行星辊11与旋转轴10的外周的圆筒面滚动接触，在旋转轴10旋转时由于行星辊11与旋转轴10之间的摩擦，行星辊11也旋转。行星辊11在周向空开一定的间隔设置有多个。
如图2所示，外圈部件12被收纳在设置于钳体6的对置片3的收纳孔9内，在该收纳孔9的内周被支承为能够沿轴向滑动。在外圈部件12的轴向前端形成有卡合凹部21，该卡合凹部21与形成于摩擦垫7的背面的卡合凸部20卡合，通过该卡合凸部20与卡合凹部21的卡合，使外圈部件12相对于钳体6止转。
在外圈部件12的内周设置有螺旋凸条22，在行星辊11的外周设置有与螺旋凸条22卡合的圆周槽23，在行星辊11旋转时，外圈部件12的螺旋凸条22被圆周槽23引导，外圈部件12沿轴向移动。在本实施方式中，在行星辊11的外周设置有螺纹升角为0度的圆周槽23，但也可以代替圆周槽23而设置具有与螺旋凸条22不同的螺纹升角的螺旋槽。
行星架13由将行星辊11支承为能够旋转的行星架销13A、使该各行星架销13A的轴向前端的周向间隔保持一定的环状的行星架片13C、以及使各行星架销13A的轴向后端的周向间隔保持一定的环状的行星架主体13B构成。行星架片13C与行星架主体13B以行星辊11为间隔沿轴向对置，经由配置于在周向相邻的行星辊11之间的连结棒24连结。
行星架主体13B经由滑动轴承25被支承于旋转轴10，能够相对于旋转轴10相对旋转。在行星辊11与行星架主体13B之间组装有推力轴承26，该推力轴承26将行星辊11的自转向行星架主体13B的传递切断。推力轴承26将行星辊11支承为能够自转。
各行星架销13A被缩径环形弹簧27朝径向内侧施力，该缩径环形弹簧27以与沿周向空开间隔配置的多个行星架销13A外接的方式安装。通过该缩径环形弹簧27的作用力，行星辊11的外周被按压于旋转轴10的外周，防止旋转轴10与行星辊11之间的滑动。为了使缩径环形弹簧27的作用力遍及行星辊11的轴向全长而作用，在行星架销13A的两端设置有缩径环形弹簧27、27。
这里，图1以及图2所示的外圈部件12以及摩擦垫7构成线性运动部件A，该线性运动部件A在离制动盘2具有规定的间隙(例如在制动盘2的两侧合计有0.1mm的间隙)地待机的待机位置、与接触制动盘2并施加负载的负载施加位置(即在制动盘2的两侧间隙为零的位置)之间直线移动。
另外，被输入电动马达15的旋转的旋转轴10、与旋转轴10的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊11、将上述多个行星辊11保持为能够自转并且能够公转且限制轴向移动的行星架13、以包围多个行星辊11的方式配置的外圈部件12、设置于该外圈部件12的内周的螺旋凸条22、以与该螺旋凸条22卡合的方式设置于各行星辊11的外周的圆周槽23作为将电动马达15的旋转转换为线性运动部件A(外圈部件12和摩擦垫7)的直线运动的运动转换机构B发挥功能。
负载传感器14具有沿轴向空开间隔并对置的圆环板状的凸缘部件30和支承部件31、产生磁场的磁靶32、以及检测磁场的强度的磁传感器33，支承部件31以位于凸缘部件30的轴向后方的方式嵌入收纳孔9内。
如图4、图5所示，凸缘部件30具有向支承部件31突出的筒部34。筒部34的外径面与支承部件31的内径面沿径向对置，在形成于筒部34的外径面的倒角部35固定有磁靶32，在形成于支承部件31的内径面的轴向槽36固定有磁传感器33。凸缘部件30以及支承部件31由磁性体形成。
支承部件31在与凸缘部件30的对置面的外径侧部分具有环状突起38，利用该环状突起38支承凸缘部件30的外径侧部分，保持凸缘部件30与支承部件31的间隔。
磁靶32由以在径向内端和径向外端具有磁极的方式沿径向被磁化的2个永久磁铁39构成。2个永久磁铁39由具有相反极性的磁极(即N极和S极)沿轴向排列地邻接配置而成。
永久磁铁39若使用铷磁铁，则省空间且产生强大的磁场，所以能够提高负载传感器14的分解性能，但也可以使用钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁等。若使用钐钴磁铁或者铝镍钴磁铁，则能够抑制伴随永久磁铁39的温度上升产生的磁场的减少。另外，也可以使用镨磁铁、钐铁氮磁体。
磁传感器33在2个永久磁铁39的相邻的磁极的分界线的附近与磁靶32在轴的正交方向(图中的径向)对置而配置。磁传感器33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)，但使用霍尔IC在成本方面是有利的，而且耐热性高的霍尔IC市售，所以适用于产生高摩擦热的电动制动器的。
如图2所示，在凸缘部件30的外周与支承部件31的外周形成有沿轴向延伸的定位槽40、41，在该定位槽40、41嵌入共用的键部件42，从而以使磁靶32的周向位置与磁传感器33的周向位置一致的方式将凸缘部件30与支承部件31在周向上定位。
在行星架13与凸缘部件30之间组装有与行星架13一体公转的衬圈43、和在衬圈43与凸缘部件30之间传递轴向负载的推力轴承44。在凸缘部件30的内周组装有将旋转轴10支承为能够旋转的滚动轴承45。
利用安装于收纳孔9的内周的挡圈46、48将支承部件31以及凸缘部件30的外周边卡止从而限制负载传感器14向轴向的前方以及后方的移动。而且，该负载传感器14经由衬圈43和推力轴承44在轴向支承行星架主体13B，从而限制行星架13向轴向后方的移动。另外，还利用安装于旋转轴10的轴向前端的挡圈47限制行星架13朝轴向前方的移动。因此，行星架13朝轴向前方和轴向后方的移动都被限制，保持于行星架13的行星辊11也成为沿轴向移动被限制的状态。
该负载传感器14在摩擦垫7接触制动盘2并施加负载时检测该实际负载的大小。即，在利用摩擦垫7按压制动盘2时，外圈部件12受到按压制动盘2的负载的反作用力，该反作用力经由行星辊11、行星架13、衬圈43、推力轴承44传递至凸缘部件30。而且，该反作用力使凸缘部件30朝轴向后方弯曲，磁靶32与磁传感器33的相对位置发生变化。此时，磁传感器33的输出信号随着该相对位置的变化而变化，所以能够根据磁传感器33的输出信号检测按压制动盘2的负载的大小。
这里，利用摩擦垫7按压制动盘2时的磁靶32与磁传感器33的相对位置的变化量极小。例如，在按压制动盘2的负载的大小为30kN的时，磁靶32与磁传感器33的相对位置的变化量在轴向上是0.1mm左右那样非常小，但上述负载传感器14配置为使多个永久磁铁39的相反的磁极在磁靶32与磁传感器33的相对位移方向排列，在其相邻的磁极的分界线附近配置磁传感器33，所以磁传感器33的输出信号相对于磁靶32与磁传感器33的相对位置的变化而急剧变化，能够高精度检测磁靶32与磁传感器33的相对位置的变化量。并且，该负载传感器14利用相互非接触配置的磁靶32与磁传感器33的相对位置的变化检测负载的大小，所以即使冲击负载、剪切负载被输入至负载传感器，传感器也难以发生故障，能够确保高耐久性。
电动马达15由图6所示的控制装置50控制。从制动器ECU51向控制装置50输入负载指令值，从负载传感器14向控制装置50输入检测负载，从检测电动马达15的旋转角的旋转角传感器52向控制装置50输入电动马达15的旋转角。旋转角传感器52可以采用组装于电动马达15的解析器、霍尔元件，还可以采用根据向电动马达15供给电力的线间电压来推断旋转角的电源装置。控制装置50根据从负载传感器14输入的负载传感器14的检测负载与从制动器ECU51输入的负载指令值的偏差，对电动马达15进行反馈控制以使从摩擦垫7施加于制动盘2的负载(以下称为“促动器负载”)成为负载指令值。
说明上述电动式线性促动器1的动作例。
若使电动马达15动作，则旋转轴10旋转，行星辊11以行星架销13A为中心自转并且以旋转轴10为中心公转。此时，由于螺旋凸条22与圆周槽23的卡合，外圈部件12与行星辊11沿轴向相对移动，但行星辊11与行星架13一起沿轴向的移动受到限制，所以行星辊11不沿轴向移动，外圈部件12沿轴向移动。这样，电动式线性促动器1将被电动马达15驱动的旋转轴10的旋转转换为外圈部件12的直线运动，将与该外圈部件12一体的摩擦垫7按压于制动盘2，从摩擦垫7对制动盘2施加负载。
然而，上述电动制动装置在摩擦垫7移动并对制动盘2施加负载时，由于摩擦垫7的位置与负载传感器14所检测的负载的关系的非线性，如图9(a)所示，担心在摩擦垫7与制动盘2的间隙刚变为零之后的过度的过冲的产生。
即，考虑使摩擦垫7由摩擦垫7离制动盘2隔开规定的间隙地待机的待机位置，向摩擦垫7接触制动盘2并施加负载的负载施加位置移动，将规定的目标负载施加于制动盘2的情况。在该情况下，摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前如图9(a)的时刻t0～t1所示，由负载传感器14检测的负载的大小大致保持为零地推移，所以由负载传感器14检测的负载与负载指令值的差不缩小。因此，无论反馈控制的控制增益的大小如何，保持电动马达15以较高的速度旋转的状态(即电动马达15具有较大惯性能量的状态)使摩擦垫7接触制动盘2(图9(a)的时刻t1)。而且，之后，由于电动马达15所具有的惯性能量，由负载传感器14检测的负载急剧上升，担心负载指令值过度过冲(图9(a)的时刻t1以后)。该过冲在目标负载较小时特别容易产生，成为制动时的冲击而对制动感觉造成负面影响。
因此，控制装置50为了抑制在摩擦垫7与制动盘2的间隙刚变为零之后的过冲，如图8(c)所示，在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前(即即将从摩擦垫7向制动盘2施加负载之前)的规定区间进行使电动马达15的转速下降的控制即过冲抑制控制。以下具体说明。
首先，使摩擦垫7由摩擦垫7离制动盘2隔开规定的间隙地待机的待机位置向制动盘2移动(图8(c)的时刻t0)。此时，控制装置50根据由负载传感器14检测的负载与负载指令值的偏差，对电动马达15进行反馈控制以使促动器负载成为负载指令值。在进行该反馈控制期间，如图8(a)的时刻t0～t1所示，由负载传感器14检测的负载的大小大致保持为零地推移，所以由负载传感器14检测的负载与负载指令值的差不缩小。因此，电动马达15成为以较高的速度旋转的状态。
接下来，在摩擦垫7进入即将对制动盘2施加负载之前的规定区间时，进行使电动马达15的转速降低控制(图8(c)的时刻t1-Δt)。这里，控制装置50预先计算对应于摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的电动马达15的旋转角的范围(图7的Δθ的范围)，在由旋转角传感器52检测出的电动马达15的旋转角进入该计算出的旋转角的范围内时，判定为进入了间隙即将变为零之前的规定区间。在进行该判定时，控制装置50将针对电动马达15的控制，从基于由负载传感器14检测的负载与负载指令值的偏差的反馈控制，切换至使电动马达15的外加电压降低为规定电压的控制(图8(b)的时刻t1-Δt)。由此，电动马达15的转速降低，摩擦垫7减速。
然后，虽然摩擦垫7接触制动盘2，但此时的电动马达15的转速比较低，所以难以产生促动器负载的过冲(图8(a)的时刻t1以后)。即，难以产生制动时的冲击，能够获得很好的制动感觉。在摩擦垫7与制动盘2的间隙变为零之后，切换至基于由负载传感器14检测的负载与负载指令值的偏差的反馈控制，使促动器负载增加到目标负载。
然而，在利用控制装置50计算对应于在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的电动马达15的旋转角的范围时，能够根据在从摩擦垫7向制动盘2施加负载时(例如前次制动时)由负载传感器14检测的负载的大小，并以此时旋转角传感器52检测的电动马达15的旋转角为基准，计算对应于在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的电动马达15的旋转角的范围。
例如，如图7所示，在由负载传感器14检测的负载的大小与预先设定的阈值Th一致时，以此时由旋转角传感器52检测的电动马达15的旋转角θTh为基准，在促动器负载减小的方向减去规定的旋转角，由此能够计算对应于在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零的时刻的电动马达15的旋转角θ1。而且减去规定的大小的Δθ，由此能够计算在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的起点(图7的θ1-Δθ)。能够通过实验等预先把握电动马达15的旋转角与促动器负载的对应关系。该对应关系由电动马达15与旋转轴10之间的减速比、旋转轴10的直径、行星辊11的外径、外圈部件12的内径、螺旋凸条22的螺纹升角、制动盘2、摩擦垫7的刚性等决定。
若像上述那样计算对应于在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的电动马达15的旋转角的范围，则例如在由于摩擦垫7、8的磨损等原因，摩擦垫7与制动盘2的间隙变为零时的电动马达15的旋转角变化时，也能够以该变化后的电动马达15的旋转角为基准，计算对应于在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间的电动马达15的旋转角的范围，所以能够长期以稳定的精度判定是否进入摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间。
同样，也能够以电动马达15的旋转角θTh为基准，计算摩擦垫7位于从制动盘2隔开规定的间隙地待机的待机位置时的电动马达15的旋转角θ0。这样，能够使待机状态的摩擦垫7、8与制动盘2的间隙长期保持一定。
上述电动制动装置在使摩擦垫7由摩擦垫7从制动盘2隔开规定的间隙地待机的待机位置，向摩擦垫7接触制动盘2并施加负载的负载施加位置移动并向制动盘2施加规定的目标负载的情况下，在摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间(图7的Δθ的范围)电动马达15的转速降低，所以难以产生摩擦垫7与制动盘2的间隙刚变为零后的过冲。因此，难以产生制动时的冲击，能够获得很好的制动感觉。
另外，在电动马达15的转速降低的区间仅仅是摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间，所以在至摩擦垫7进入规定区间为止的期间，电动马达15以较高的转速旋转。因此，与在从摩擦垫7开始移动起到摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零为止的整个区间降低电动马达15的转速的情况相比，摩擦垫7的移动所需要的时间缩短，促动器的响应性优异。
摩擦垫7的位置能够由线性位移传感器等检测，如上述实施方式所述，优选利用电动马达15的旋转角传感器52检测摩擦垫7的位置。这样，根据由旋转角传感器52检测出的电动马达15的旋转角，能够以高分辨率取得摩擦垫7的位置，所以能够高精度判定是否进入了摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间。
在上述实施方式中，在进入了摩擦垫7与制动盘2的间隙即将变为零之前的规定区间时，作为以使电动马达15的转速降低的方式使针对电动马达15的外加电压变化的控制，例举了使针对电动马达15的外加电压降低至规定的电压的控制进行了说明，但也可以采用其它方式的控制。
例如，也可以采用以根据电动马达15的转速与规定的低速转速的偏差使电动马达15的转速成为低速转速的方式对电动马达15进行反馈控制的控制。通过对由旋转角传感器52检测的电动马达15的旋转角进行时间微分，能够取得电动马达15的转速。
另外，在利用反复使一定电压接通(ON)与断开(OFF)的矩形脉冲电压驱动电动马达15的情况下，可以采用使在针对电动马达15的外加电压为接通的时间和断开的时间加在一起的总时间中接通时间所占的比率(占空比)预先降低到规定值以下的控制(PWM控制)。另外，在利用反复接通与断开的矩形脉冲电压驱动电动马达15的情况下，也可以采用使针对电动马达15的外加电压的脉冲振幅减少到规定值以下的控制(PAM控制)。
在上述实施方式中，作为将电动马达15的旋转转换为线性运动部件A(外圈部件12和摩擦垫7)的直线运动的运动转换机构B，例举具有被输入电动马达15的旋转的旋转轴10、与旋转轴10的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊11、将该多个行星辊11保持为能够自转并且能够公转且限制轴向移动的行星架13、以包围多个行星辊11的方式配置的外圈部件12、设置于该外圈部件12的内周的螺旋凸条22、以及以与该螺旋凸条22卡合的方式设置于各行星辊11的外周的圆周槽23的行星辊式的运动转换机构B进行了说明，但本发明也能够同样适用于采用其它结构的运动转换机构B的电动式线性促动器。
例如，图10示出了采用滚珠丝杠式的运动转换机构B作为运动转换机构B的电动式线性促动器的例子。以下，对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10中，线性促动器具有被输入电动马达15的旋转的旋转轴10、与旋转轴10一体设置的螺纹轴60、以包围螺纹轴60的方式设置的螺母61、在形成于螺纹轴60的外周的螺纹槽62与形成于螺母61的内周的螺纹槽63之间组装的多个滚珠64、使滚珠64从螺母61的螺纹槽63的终点返回起点的未图示的返回管、配置于螺母61的轴向后方的负载传感器14。
螺母61在设置于钳体6的对置片3的收纳孔9内，以在相对于钳体6被止转的状态下能够沿轴向滑动的方式被收纳。在螺纹轴60的轴向后端设置有与螺纹轴60一体旋转的衬圈43，该衬圈43经由推力轴承44被负载传感器14支承。这里，负载传感器14经由衬圈43、推力轴承44、螺纹轴60而在轴向支承螺母61，从而限制螺母61朝轴向后方的移动。
该电动式线性促动器使旋转轴10旋转，从而使螺纹轴60与螺母61相对旋转，使螺母61朝轴向前方移动，利用该螺母61和设置于钳体6的对置片4将摩擦垫7、8按压于制动盘2，从而产生制动力。此时，螺纹轴60受到朝向轴向后方的反作用力，该反作用力经由衬圈43、推力轴承44传递至负载传感器14。
另外，图11示出应用了采用滚珠滑道式的运动转换机构B作为运动转换机构B的电动式线性促动器的例子。
在图11中，线性促动器具有旋转轴10、在旋转轴10的外周被止转的旋转盘70、在旋转盘70的轴向前方对置地配置的线性盘71、被夹在旋转盘70与线性盘71之间的多个滚珠72、配置于线性盘71的轴向后方的负载传感器14。
线性盘71在设置于钳体6的对置片3的收纳孔9内，以在相对于钳体6止转的状态能够沿轴向滑动的方式被收纳。在旋转盘70的轴向后端设置有与旋转盘70一体旋转的衬圈43，该衬圈43经由推力轴承44被负载传感器14支承。这里，负载传感器14经由衬圈43和推力轴承44沿轴向支承旋转盘70从而限制旋转盘70朝轴向后方的移动。
如图12、图13所示，在旋转盘70相对于线性盘71的对置面70a形成有沿周向的一个方向深度逐渐变浅的倾斜槽73，在线性盘71相对于旋转盘70的对置面71a形成有沿周向的另一个方向深度逐渐变浅的倾斜槽74。如图13(a)所示，滚珠72被组装在旋转盘70的倾斜槽73与线性盘71的倾斜槽74之间，如图13(b)所示，若旋转盘70相对于线性盘71进行相对旋转，则滚珠72在倾斜槽73、74内滚动，旋转盘70与线性盘71的间隔扩大。
该电动式线性促动器使旋转轴10旋转，从而使线性盘71与旋转盘70相对旋转，使线性盘71朝轴向前方移动，利用该线性盘71和设置于钳体6的对置片4将摩擦垫7、8按压于制动盘2，从而产生制动力。此时，线性盘71受到朝轴向后方的反作用力，该反作用力经由衬圈43、推力轴承44传递至负载传感器14。
附图标记的说明
1…电动式线性促动器；2…制动盘；7…摩擦垫；14…负载传感器；15…电动马达；50…控制装置；52…旋转角传感器；A…线性运动部件；B…运动转换机构；θTh…旋转角。

Claims (8)

1.一种电动式线性促动器，具有：
电动马达(15)；
线性运动部件(A)，其被设置为能够在离对象物(2)具有规定的间隙地待机的待机位置、与接触所述对象物(2)并施加负载的负载施加位置之间直线移动；
运动转换机构(B)，其将所述电动马达(15)的旋转转换为所述线性运动部件(A)的直线移动；
负载传感器(14)，其检测从所述线性运动部件(A)向对象物(2)施加的负载的大小；以及
控制装置(50)，其根据由该负载传感器(14)检测的负载与负载指令值的偏差，对所述电动马达(15)进行反馈控制以使从所述线性运动部件(A)施加于对象物(2)的负载成为负载指令值，
所述控制装置(50)具有过冲抑制控制机构，该过冲抑制控制机构进行如下控制，在所述线性运动部件(A)从待机位置向负载施加位置移动并向对象物(2)施加负载时，在所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间使所述电动马达(15)的转速降低。
2.根据权利要求1所述的电动式线性促动器，其中，还具有检测所述电动马达(15)的旋转角的旋转角传感器(52)，
所述过冲抑制控制机构根据由所述旋转角传感器(52)检测出的电动马达(15)的旋转角，判定是否进入了所述线性运动部件(A)与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间。
3.根据权利要求2所述的电动式线性促动器，其中，所述过冲抑制控制机构根据在从所述线性运动部件(A)正在向对象物(2)施加负载时由所述负载传感器(14)检测的负载的大小，并以此时由所述旋转角传感器(52)检测的电动马达(15)的旋转角(θTh)为基准，计算与在所述线性运动部件(A)与对象物的间隙即将变为零之前的规定区间相应的所述电动马达(15)的旋转角的范围，在由所述旋转角传感器(52)检测出的电动马达(15)的旋转角进入该计算出的旋转角的范围内时，判定为进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动式线性促动器，其中，
所述过冲抑制控制机构在进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间时，进行使针对电动马达(15)的外加电压变化的控制以使所述电动马达(15)的转速降低。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式线性促动器，其中，
所述过冲抑制控制机构在进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对所述电动马达(15)的外加电压降低到规定的电压。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式线性促动器，其中，
所述过冲抑制控制机构在进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间时，根据电动马达(15)的转速与规定的低速转速的偏差，对所述电动马达(15)进行反馈控制以使电动马达(15)的转速成为所述低速转速。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式线性促动器，其中，
利用反复使一定电压接通与断开的脉冲电压驱动所述电动马达(15)，
所述过冲抑制控制机构在进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对所述电动马达(15)的外加电压的接通时间与断开时间加在一起的总时间中接通时间所占的比率降低。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式线性促动器，其中，
利用反复接通与断开的脉冲电压驱动所述电动马达(15)，
所述过冲抑制控制机构在进入了所述线性运动部件(A)与对象物(2)的间隙即将变为零之前的规定区间时，使针对所述电动马达(15)的外加电压的脉冲振幅减小。
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