CN104956114B - 车辆的电动制动装置 - Google Patents
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Abstract
安装部件(MTB)通过第一、第二紧固部件(TK1、TK2)固定于支承部件(转向节)(NKL),制动钳(CPR)通过第一、第二引导部件(GD1、GD2)安装于安装部件(MTB)。电气马达的马达轴线(Jmt)与对按压部件(PSN)进行按压的转轴部件的轴线(Jsf)不同。电气马达固定于制动钳(CPR)。在从第一引导部件(GD1)的轴线方向观察时,马达轴线(Jmt)位于以(GD1、GD2、TK1、TK2)的各个轴线(Jgd1、Jgd2、Jtk1、Jtk2)的位置为四个角且与轴线(Jgd1)垂直的紧固四边形(Mtk,四边形G‑H‑L‑K)的内部,且马达轴线(Jmt)与紧固四边形(Mtk)的平面正交。由此,提供能够缩短轴向的尺寸从而抑制相对于振动的振幅且适当配置有容易受到振动所产生的影响的构成部件的车辆的电动制动装置。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的电动制动装置。
背景技术
在日本特开平11-280801号公报中,以“避免因行星架的重量不平衡引起的制动特性的恶化、振动的产生、组装性的恶化,实现耐久可靠性的提高”为目的,记载了“在固定于车辆的非旋转部的行星架设置一对支承部,一方的支承部设置于从行星架向车辆内侧延长的臂部的前端,在从车辆外侧架设并紧固固定在两支承部的销钉(ピン付きボルト)的销部,将经由套筒设置于制动钳主体的两侧的圆筒部以能够滑动的方式嵌合,从而构成销滑动机构。”。
而且,还记载了“使两支承部以双支承梁式(両持ちばり式)稳定地支承内置有电动装置而重量变大的制动钳,从而防止制动时的制动钳的倾斜来抑制拖曳扭矩的增大、强烈抖振特性的恶化,另外,抑制因销滑动机构的销间隙引起的振动的产生。”。
以下,参照图11,说明与车辆行驶时因路面凹凸引起的振动有关的课题。假定梁X在点P1以及P2被部件Y支承并从点P0被输入振幅为A的振动的情况。对于支承点即点P1与点P2之间的振动,由于在该部分构成了两端支承梁,故振幅难以放大。另一方面,在作为梁X的端点的点P3或点P4,由于形成悬臂梁,故振幅能够增大。另外,距支承点的距离越长,振幅的增加量越大。例如,与点P3(距支承点P1的距离为L3)相比,点P4(距支承点P2的距离为L4,比L3长)的振幅更容易放大。振幅放大的结果,作用于各个位置的加速度增大,所以在配置于容易产生振动放大的位置的部件会有过大的惯性力作用。
在配置于车轮侧的电动制动装置中,不仅重量平衡的合理化很重要,缩短轴向的尺寸(长度)来抑制装置相对于来自路面的振动输入的振幅也很重要。而且,在装置内,受振动影响的难易程度因每种构成部件而有所不同,所以考虑受振动的影响大的部件来配置构成部件也很重要。
发明内容
本发明是为了应对上述问题而完成的,其目的是提供能够缩短轴向的尺寸来抑制相对于振动的振幅且适当配置易受振动影响的构成部件的电动制动装置。
本发明的车辆的电动制动装置经由电气马达(MTR)将摩擦部件(MSB)向固定于车辆的车轮(WHL)的旋转部件(KTB)按压,在上述车轮(WHL)产生制动扭矩。
该装置具备:安装部件(MTB),其固定于支承上述车轮(WHL)的支承部件(NKL);第一引导部件(GD1),其固定于上述安装部件(MTB)并具有轴线(Jgd1);第二引导部件(GD2),其在与上述第一引导部件(GD1)不同的位置固定于上述安装部件(MTB)并具有与上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)平行的轴线(Jgd2);制动钳(CPR),其被支承于上述第一、第二引导部件(GD1、GD2),能够在上述第一、第二引导部件(GD1、GD2)的轴线方向(ZH1或者ZH2)相对于上述第一、第二引导部件(GD1、GD2)相对移动;第一紧固部件(TK1),其将上述安装部件(MTB)固定于上述支承部件(NKL)并具有与上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)平行的轴线(Jtk1);第二紧固部件(TK2),其在与上述第一紧固部件(TK1)不同的位置将上述安装部件(MTB)固定于上述支承部件(NKL)并具有与上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)平行的轴线(Jtk2);转轴部件(SFT),其被上述电气马达(MTR)驱动旋转;以及转换部件(NJB),其将上述转轴部件(SFT)的旋转运动,转换为上述摩擦部件(MSB)相对于上述旋转部件(KTB)的直线运动,上述电气马达(MTR)固定于上述制动钳(CRP)。
该装置的特征在于,作为上述转轴部件(SFT)的旋转轴线的转轴轴线(Jsf)与作为上述电气马达(MTR)的旋转轴线的马达轴线(Jmt)不同,上述马达轴线(Jmt)在从上述第一引导部件(GD1)的轴线方向(ZH1或者ZH2)观察时位于紧固四边形(Mtk,四边形G-H-L-K)的内部,并且与上述紧固四边形(Mtk)的平面正交,其中,紧固四边形是将上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)、上述第二引导部件(GD2)的轴线(Jgd2)、上述第一紧固部件(TK1)的轴线(Jtk1)以及上述第二紧固部件(TK2)的轴线(Jtk2)的各自的位置作为四个角且具有垂直于上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)的平面。这里,上述转轴轴线(Jsf)优选与上述马达轴线(Jmt)平行。
制动钳通过第一、第二引导部件(滑动销)在安装部件上以能够滑动的状态被支承。因此,在车轮轴的方向,固定于制动钳的构成部件越远离安装部件,则对于从车轮侧励振的情况下的振动(特别是垂直于车轮轴的方向)的影响越大。因此,电气马达、减速机、转轴部件、转换部件(即旋转/直动转换机构,例如,螺纹部件)以及按压部件(制动器活塞)配置为一列的构成(所谓的单轴构成)的装置整体在轴向变长而容易受到振动的影响,在这一点上并非优选。
与此相对,在上述结构中,电气马达和制动器活塞采用具有不同的两个轴的构成(所谓的两轴结构),所以能够缩短装置整体的轴向尺寸。其结果,能够抑制装置对于振动(特别是垂直于车轮轴的方向)的振幅。此外,减速机能够配置于两个轴之间。其结果,能够将轴间距离设定为较长,将减速机的减速比设定为较大。
而且,在上述结构中,安装部件通过第一、第二紧固部件固定于支承部件,制动钳通过第一、第二引导部件安装于安装部件。因此,从路面振动(特别是车轮轴的方向)的观点考虑,越接近以上述4条轴线的各个位置为四个角且垂直于上述轴线的紧固四边形(作为紧固面的四边形G-H-L-K),振动越难以放大。在上述结构中,容易受到振动的影响的电气马达的马达轴配置为在平行投影中被投影于紧固面(即,紧固空间的内部),且配置为与上述紧固面正交。其结果,能够确保电气马达在车辆行驶中针对路面凹凸所产生的振动(特别是垂直于车轮轴的方向)的可靠性。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式的电动制动装置向车辆的搭载状态的简要结构图。
图2是图1所示的制动机构以及控制机构的整体构成图。
图3是采用有刷马达作为图1所示的电动马达的情况下的驱动机构的整体构成图。
图4是采用无刷马达作为图1所示的电动马达的情况下的驱动机构的整体构成图。
图5是用于说明图1所示的制动钳内的电子部件的配置的图。
图6是用于说明固定于图1所示的制动钳的连接器的位置的图。
图7是用于说明制动盘、主滑动销、副滑动销和活塞的各自的轴、以及电气马达的位置关系的图。
图8是用于说明图1所示的制动钳内的传感器等位置的图。
图9是用于说明由引导部件(主滑动销和副滑动销)形成的引导面的图。
图10是用于说明由引导部件(主滑动销和副滑动销)以及紧固部件(第一螺栓和第二螺栓)形成的紧固面的图。
图11是用于说明与车辆行驶时因路面凹凸引起的振动有关的课题的图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明本发明的车辆的电动制动装置的实施方式。
<具备本发明的实施方式的电动制动装置的车辆的整体构成>
图1表示本发明的实施方式的电动制动装置向车辆的搭载状态。电动制动装置根据驾驶员对制动操作部件(例如,制动踏板)的操作量,对车轮施加制动扭矩从而产生车轮制动力,将行驶中的车辆减速。在图1中,蓄电池(电池)BAT向制动机构(制动器促动器)BRK以及电子控制单元ECU供电。BAT设置(固定)于车体BDY。BAT经由ECU以及电力线PWL,向驱动电气马达MTR的驱动机构(驱动电路)DRV供电。
电子控制单元ECU根据制动操作量Bpa,经由信号线SGL向驱动电路DRV发送驱动信号Imt。ECU设置(固定)于车体BDY。驱动电路DRV设置于制动钳CPR内,由开关元件(S1等)以及降噪电路构成。根据从ECU经由信号线SGL发送的MTR的驱动信号(目标通电量Imt),驱动开关元件,控制MTR的旋转方向以及旋转动力。用于驱动MTR的电力从BAT,经由ECU以及电力线PWL供给至DRV。将信号线SGL以及电力线PWL通称为“布线(线束)”。
这里,电力线PWL可以采用也被用作信号线(通信线)SGL的电力线通信。此时,SGL统一成PWL(即,省略SGL),Imt与PWL重叠,发送至DRV。这里,电力线通信也称为电力线输送通信(PLC:PowerLineCommunication),是利用电源布线PWL进行高速数据通信的通信系统。
悬挂臂(例如,上臂UAM、下臂LAM)的一侧安装于车辆的车体BDY,另一侧安装于转向节(相当于支承部件)NKL。螺旋弹簧SPR以及减震器SHA安装于悬挂臂或者转向节NKL。利用螺旋弹簧SPR以及减震器SHA,将车轮WHL悬架于车体BDY。悬挂臂、螺旋弹簧SPR、转向节NKL以及减震器SHA是构成公知的悬架装置的部件。
轮毂轴承单元HBU固定于支承部件(转向节)NKL。利用轮毂轴承单元HBU内的轮毂轴承,支承车轮WHL。在车轮WHL固定有旋转部件(制动盘)KTB,KTB与WHL一体旋转(即,KTB的旋转轴与WHL的旋转轴同轴)。
安装支架(相当于安装部件)MTB通过紧固部件(例如,螺栓)TK1、TK2(未图示)固定于转向节(相当于支承部件)NKL。制动钳CPR经由引导部件GD1、GD2(通过销用螺栓PB1、PB2(未图示)紧固于MTB的滑动销),安装于安装部件MTB。
制动器制动钳CPR是浮动型制动钳,经由两个摩擦部件(制动块)MSB夹住旋转部件(制动盘)KTB而构成。具体而言,滑动销GD1、GD2固定于安装部件MTB,利用电气马达MTR使制动钳CRP内的按压部件PSN沿GD1、GD2,向旋转部件KTB滑动。
如图2所示,在具备该电动制动装置的车辆设有制动操作部件BP、电子控制单元ECU、制动机构(制动器促动器)BRK以及蓄电池(电池)BAT。
制动操作部件(例如,制动踏板)BP是驾驶员为了使车辆减速而操作的部件。根据BP的操作量,制动机构(制动器促动器)BRK调整车轮WHL的制动扭矩,对车轮WHL产生制动力,将行驶中的车辆减速。
在制动操作部件BP设置有制动操作量取得机构BPA。利用制动操作量取得机构BPA,取得(检测)驾驶员对制动操作部件BP的操作量(制动操作量)Bpa。作为制动操作量取得机构BPA,采用检测主缸(未图示)的压力的传感器(压力传感器)、检测制动操作部件BP的操作力以及/或者位移量的传感器(制动踏板踏力传感器、制动踏板行程传感器)。因此,根据主缸压、制动踏板踏力以及制动踏板行程中的至少任意一个来运算制动操作量Bpa。制动操作量Bpa输入至电子控制单元ECU。此外,Bpa由其它电子控制单元运算、或者取得,该运算值(信号)能够经由通信总线发送至ECU。
电子控制单元ECU在其内部编程有用于控制制动机构BRK的控制机构(控制算法)CTL,由此控制BRK。蓄电池BAT是向BRK、ECU等供电的电源。
〔控制机构CTL〕
控制机构CTL由目标按压力运算模块FBT、指示通电量运算模块IST、按压力反馈控制模块IPT以及通电量调整运算模块IMT构成。控制机构(控制程序)CTL在电子控制单元ECU内被编程。
在目标按压力运算模块FBT中,根据制动操作量Bpa以及预先设定的目标按压力运算特性(运算图)CHfb,运算各车轮WHL的目标按压力Fbt。Fbt是在电动制动机构BRK中摩擦部件(制动块)MSB按压旋转部件(制动盘)KTB的力即按压力的目标值。
在指示通电量运算模块IST中,根据预先设定的指示通电量的运算特性(运算图)CHs1、CHs2以及目标按压力Fbt,运算指示通电量Ist。Ist是用于驱动电动制动机构BRK的电气马达MTR并实现目标按压力Fbt的向电气马达MTR的通电量的目标值。考虑电动制动机构BRK的磁滞现象,Ist的运算图由两个特性CHs1、CHs2构成。特性CHs1与增加按压力的情况对应,特性CHs2与减小按压力的情况对应。因此,与特性CHs2比较,将特性CHs1设定为输出相对大的指示通电量Ist。
这里,通电量是用于控制电气马达MTR的输出扭矩的状态量(变量)。电气马达MTR输出与电流大体成正比的扭矩,所以通电量的能够使用电气马达MTR的电流目标值作为目标值。另外,若增加对电气马达MTR的供给电压,则结果是电流增加,所以能够使用供给电压值作为目标通电量。并且,能够根据脉冲幅度调制(PWM:Pulse Width Modulation)的占空比调整供给电压值,所以该占空比能够作为通电量使用。
在按压力反馈控制模块IPT中,根据目标按压力(目标值)Fbt以及实按压力(实际值)Fba,运算按压力反馈通电量Ipt。指示通电量Ist作为相当于目标按压力Fbt的值来运算,但由于电动制动机构BRK的效率变动,在目标按压力Fbt与实按压力Fba之间存在产生误差(稳定的误差)的情况。决定根据目标按压力Fbt与实按压力Fba的偏差(按压力偏差)ΔFb以及预先设定的运算特性(运算图)CHp来运算按压力反馈通电量Ipt,减小上述误差。此外,实按压力Fba由后述的按压力取得机构FBA取得(检测)。
在通电量调整运算模块IMT中,运算对电气马达MTR的最终目标值即目标通电量Imt。在IMT中,指示通电量Ist由按压力反馈通电量Ipt调整,运算目标通电量Imt。具体而言,将指示通电量Ist加上反馈通电量Ipt,将其作为最终的目标通电量Imt来运算。而且,根据目标通电量Imt的符号(值的正负)决定电气马达MTR的旋转方向(按压力增加的正转方向或者按压力减小的反转方向),根据目标通电量Imt的大小控制电气马达MTR的输出(旋转动力)。
〔制动机构(制动器促动器)BRK〕
制动机构BRK由制动器制动钳(浮动型制动钳)CPR、电气马达(带刷马达或者无刷马达)MTR、驱动机构(MTR的驱动电路)DRV、减速机GSK、转轴部件SFT、螺纹部件NJB、按压部件(制动器活塞)PSN、位置检测机构MKA、通电量取得机构IMA以及按压力取得机构FBA构成。
制动机构(制动器促动器)BRK是具有电气马达MTR的轴(即旋转轴,马达轴)Jmt以及转轴部件SFT的轴(即旋转轴,转轴轴)Jsf这两个轴的结构(即,两轴结构)。在马达轴Jmt,除了MTR之外,还设置有位置取得机构(旋转角传感器)MKA、减速机GSK的小径齿轮SKH。另外,在转轴轴Jsf,除了SFT之外,还设置有螺纹部件NJB、按压部件PSN、按压力取得机构FBA以及减速机GSK的大径齿轮DKH。制动机构BRK的各构成部件(MTR、DRV等)设于制动钳CPR内。制动钳CPR在安装支架(相当于安装部件)MTB上以能够滑动的状态被固定。安装部件MTB安装于转向节(相当于支承部件)NKL。
从电子控制单元ECU,经由信号线SGL输送MTR的驱动指示值(目标通电量)Imt,MTR的驱动电力经由电力线PWL被送电。在制动钳CPR的表面固定有连接器CNC,通过该连接器CNC,Imt以及电力被驱动电路DRV获取。电气马达MTR被DRV驱动而产生旋转动力。
电气马达MTR的输出(绕马达轴Jmt的旋转动力)经由减速机GSK传递至转轴部件SFT。转轴部件SFT的旋转动力(绕转轴轴Jsf的扭矩)通过作为运动转换部件的螺纹部件NJB,转换为直线动力(按压轴Jps方向的推力)而传递至按压部件PSN。而且,按压部件(制动器活塞)PSN相对于旋转部件(制动盘)KTB前进/后退。由此,摩擦部件(制动块)MSB调整按压旋转部件KTB的力(按压力)Fba。由于旋转部件KTB固定于车轮WHL,所以在摩擦部件MSB与旋转部件KTB之间产生摩擦力,对车轮WHL调整制动力,例如将行驶中的车辆减速。此外,作为用于将旋转运动转换为直线运动的转换部件,可以代替螺纹部件NJB,而采用滚珠滑道部件、旋转楔子部件、齿条小齿轮部件等转换机构。
如上述那样,制动器制动钳CPR是浮动型制动钳,经由两个摩擦部件(制动块)MSB夹住旋转部件(制动盘)KTB而构成。在制动钳CPR内,使按压部件PSN滑动,相对于旋转部件KTB前进或者后退。在制动钳CPR上以沿转轴部件SFT的旋转轴(转轴轴Jsf)方向延伸的方式形成有键槽KYM。
按压部件(制动器活塞)PSN将摩擦部件MSB按压于旋转部件KTB并产生摩擦力。键部件KYA固定于按压部件PSN。键部件KYA嵌合于键槽KYM,从而限制按压部件PSN绕转轴轴的旋转运动,而允许在转轴轴的方向(键槽KYM的长边方向)的直线运动。
采用有刷马达或无刷马达作为电气马达MTR。在电气马达MTR的旋转方向,正转方向相当于摩擦部件MSB接近旋转部件KTB的方向(按压力增加、制动扭矩增加的方向),反转方向相当于摩擦部件MSB远离旋转部件KTB的方向(按压力减小、制动扭矩减小的方向)。根据由控制机构CTL运算的目标通电量Imt决定电气马达MTR的输出。具体而言,在目标通电量Imt的符号为正号的情况下(Imt>0),电气马达MTR朝正转方向驱动,在Imt的符号为负号的情况下(Imt<0),电气马达MTR朝反转方向驱动。另外,根据目标通电量Imt的大小(绝对值)决定电气马达MTR的旋转动力。即,目标通电量Imt的绝对值越大,电气马达MTR的输出扭矩越大,目标通电量Imt的绝对值越小,输出扭矩越小。
位置取得机构(例如,旋转角度传感器)MKA检测电气马达MTR的转子(旋转件)的位置(例如,旋转角)Mka。位置取得机构MKA在电气马达MTR的内部,与MTR同轴设置(配置于马达轴Jmt上)。
利用驱动机构(用于驱动电气马达MTR的电路)DRV,根据目标通电量(目标值)Imt控制对电气马达MTR的通电量(最终为电流值)。具体而言,在驱动机构DRV中构成使用了多个开关元件(功率晶体管,例如MOS-FET、IGBT)的桥电路。根据电气马达的目标通电量Imt,驱动上述的元件,控制电气马达MTR的输出。具体而言,通过切换开关元件的通电/非通电的状态,来调整电气马达MTR的旋转方向和输出扭矩。
在驱动电路DRV设置有用于减少电压变动等的降噪电路(稳定电路)LPFp、LPFt。降噪电路LPFp、LPFt是所谓的LC电路,由电感线圈(线圈)IND以及冷凝器(电容器)CND组合而成。
通电量取得机构(例如,电流传感器)IMA取得(检测)对电气马达MTR的实际通电量(例如,实际流入电气马达MTR的电流)Ima。通电量取得机构IMA设置于电气马达的驱动电路DRV的内部。
在制动钳CPR的表面设置有连接器CNC。经由通过连接器CNC中继的布线(信号线SGL以及电力线PWL),将电子控制单元ECU(配置于车体BDY)、与驱动电路DRV(配置于制动钳CPR内)之间连接。信号线SGL经由连接器CNC,将目标通电量Imt从ECU发送至DRV。另外,电力线PWL经由连接器CNC,将驱动电气马达MTR的电力从ECU供给至DRV。
减速机GSK在电气马达MTR的动力中将旋转速度减小并输出至转轴部件SFT。即,根据减速机GSK的减速比增加MTR的旋转输出(扭矩),得到转轴部件SFT的旋转力(扭矩)。例如,GSK由小径齿轮SKH以及大径齿轮DKH构成。作为GSK,可以代替齿轮传递机构而采用带、链等卷绕传递机构或摩擦传递机构。
转轴部件SFT是旋转转轴部件,将从减速机GSK传递的旋转动力传递至螺纹部件NJB。
螺纹部件NJB是将转轴部件SFT的旋转动力转换为直线动力的转换部件。即,螺纹部件NJB是旋转/直动转换机构。螺纹部件NJB由螺母部件NUT以及螺栓部件BLT构成。螺纹部件NJB具有可逆性(具有反向效率),能够双向传递动力。即,在增加制动扭矩的情况下(增加按压力Fba的情况下),通过螺纹部件NJB,从转轴部件SFT向按压部件PSN传递动力。相反,在减小制动扭矩的情况下(减小按压力Fba的情况下),经由螺纹部件NJB,从按压部件PSN向转轴部件SFT传递动力(反向效率大于“0”)。
螺纹部件NJB由通过“滑动”进行传动的滑动螺钉(梯形螺钉等)构成。此时,在螺母部件NUT设置有阴螺纹(内侧螺纹)MNJ。在螺栓部件BLT设置有阳螺纹(外侧螺纹)ONJ,其与NUT的MNJ旋合。从转轴部件SFT传递的旋转动力(扭矩)经由螺纹部件NJB(ONJ和MNJ),作为按压部件PSN的直线动力(推力)被传递。另外,也可以代替上述滑动螺钉而在螺纹部件NJB中采用通过“滚动”进行传动的滚动螺纹(滚珠丝杠等)。在该情况下,在螺母部件NUTb以及螺栓部件BLTb设置滚珠槽。经由与该滚珠槽嵌合的滚珠(钢球)BAL进行传动。
利用按压力取得机构FBA,取得(检测)按压部件PSN按压摩擦部件MSB的力(按压力)Fba的反作用力(反作用)。在FBA形成有应变体,利用应变检测元件检测其应变并取得Fba。例如,可以使用基于电阻变化的元件(应变计)、基于超声波的元件等作为应变检测元件。FBA设置在转轴部件SFT与制动钳CPR之间。FBA固定于制动钳CRP。被检测的按压力Fba是模拟信号,经由设置于电子控制单元ECU的模拟/数字转换机构转换为数字信号并输入至ECU。
<采用有刷马达的情况下的驱动机构(驱动电路)DRV>
图3是采用有刷马达(也简称为带刷马达)作为电气马达MTR的情况下的驱动机构(驱动电路)DRV的一个例子。有刷马达也被称为换向器电动机(Commutator Motor),在该电气马达中,利用机械换向器(Commutator)CMT以及电刷BLC,根据旋转相位切换在电枢(卷线的电磁铁)中流动的电流。即,利用换向器CMT以及电刷BLC,构成机械式旋转开关,使向卷线电路的电流交替反转。在有刷马达中,固定件(定子)侧由永久磁铁构成,旋转件(转子)侧由卷线电路(电磁铁)构成。而且,将电刷BLC抵接于换向器CMT以便向卷线电路(旋转件)供电。电刷BLC被弹簧(弹性体)按压至换向器CMT,CMT旋转由此使电流流动。
检测电气马达MTR的旋转件的位置Mka的位置取得机构MKA设置于电气马达MTR的内部。MKA与旋转件以及换向器同轴配置(即,设置于马达轴Jmt上)。
驱动机构DRV是驱动电气马达MTR的电路,由根据开关元件S1~S4、Imt进行脉冲幅度调制(PWM:Pulse Width Modulation)的脉冲幅度调制模块PWM、以及根据PWM所决定的占空比控制S1~S4的通电状态/非通电状态的开关控制模块SWT构成。在有刷马达MTR设置有电刷BLC以及换向器CMT。DRV以及MTR设置于车轮侧,并固定于CPR。利用信号线SGL以及电力线PWL,从设置于车体侧的ECU,经由连接器CNC向驱动电路DRV供给驱动信号以及电力。
开关元件S1~S4是能够接通/断开电路的一部分的元件,例如,可以使用MOS-FET。利用S1~S4,构成MTR的正转方向以及反转方向的桥电路。这里,MTR的正转方向是使MSB接近KTB而增加制动扭矩并增加行驶中的车辆的减速度的旋转方向,MTR的反转方向是使MSB离开KTB而减小制动扭矩并减小行驶中的车辆的减速度的旋转方向。利用开关控制模块SWT,在正转方向,使S1以及S4为通电状态(接通状态),且使S2以及S3为非通电状态(断开状态)来进行控制。另外,在反转方向,使S1以及S4为非通电状态(断开状态),且使S2以及S3为通电状态(接通状态)来进行控制。
在要求MTR为大输出的情况下,在开关元件S1~S4中流动大电流。此时,开关元件S1~S4发热,所以可以将散热板(散热片)设置于S1~S4。具体而言,可以将热传导好的金属板(例如,铝板)固定于S1~S4。
在脉冲幅度调制模块PWM中,根据Imt的大小,决定脉冲幅度的占空比(接通/断开的时间比例),根据Imt的符号(正号或负号)决定MTR的旋转方向。例如,MTR的旋转方向可以设定为在正转方向时为正(Plus)值,在反转方向时为负(Minus)值。根据输入电压(BAT的电压)以及占空比决定最终的输出电压,所以利用DRV,控制MTR的旋转方向和输出扭矩。
在DRV中为了使供给电力稳定,通过至少一个冷凝器(电容器)以及至少一个电感线圈(线圈)的组合,形成噪声减少(电力变动减少)的滤波电路(即LC电路,也称为LC滤波器)。例如,可以将第一、第二冷凝器CND1、CND2以及电感线圈IND组合而形成低通滤波器(π型滤波器)LPFp来减少噪声。具体而言,π型低通滤波器LPFp是由在线上并列的两个冷凝器CND1、CND2、和一个直列电感线圈构成的滤波器,是所谓的切比雪夫低通LC滤波器。一般来说,电感线圈比冷凝器(电容器)价格高,所以采用LPFp,从而抑制部件成本并得到很好的性能。另外,也可以代替噪声减少滤波器LPFp而采用后述的T型低通滤波器LPFt(参照后述的图4)。
<采用无刷马达的情况下的驱动机构(驱动电路)DRV>
图4是电气马达MTR为无刷马达(3相无刷马达)的情况下的驱动机构(驱动电路)DRV的一个例子。无刷马达也被称为无换向器电动机(无刷DC马达:Brushless DirectCurrent Motor),在该电气马达中,代替有刷马达的机械式换向器CMT而利用电子电路使电流流动。在无刷马达中,旋转件(转子)是永久磁铁,固定件(定子)是卷线电路(电磁铁),检测转子的旋转位置Mka,根据Mka切换开关元件,从而使供给电流流动。利用设置于电气马达MTR的内部的位置取得机构MKA检测旋转件的位置Mka。
驱动机构DRV是驱动MTR的电路,由根据开关元件Z1~Z6、Imt进行脉冲幅度调制的脉冲幅度调制模块PWM、以及根据PWM所决定的占空比控制Z1~Z6的通电状态/非通电状态的开关控制模块SWT构成。与有刷马达的情况相同,设置于DRV以及MTR车轮侧并固定于CPR。利用信号线SGL以及电力线PWL,从设置于车体侧的电子控制单元ECU,经由连接器CNC向驱动电路DRV供给驱动信号以及电力。
在无刷马达中,利用位置取得机构MKA取得MTR的转子位置(旋转角)Mka。而且,在开关控制模块SWT中,根据实际的位置Mka,控制构成3相桥电路的开关元件Z1~Z6。利用开关元件Z1~Z6,依次切换桥电路的U相、V相以及W相的线圈通电量的方向(即,励磁方向),并驱动MTR。无刷马达的旋转方向(正转或反转方向)由转子与励磁的位置的关系决定。与有刷马达的情况相同,正转方向是使MSB与KTB接近而增加制动扭矩并增加行驶中的车辆的减速度的旋转方向,反转方向是使MSB离开KTB而减小制动扭矩并减小行驶中的车辆的减速度的旋转方向。在无刷马达中,由于要求大输出时的散热,所以在开关元件Z1~Z6固定散热板(例如,铝板)。另外,在PWM中,根据Imt的大小,决定脉冲幅度的占空比,根据Imt的符号(值的正负)决定MTR的旋转方向。而且,根据目标通电量Imt,利用来自SWT的信号控制开关元件Z1~Z6,从而控制MTR的旋转方向和输出扭矩。
而且,为了使供给电力稳定,在DRV中利用至少一个冷凝器(电容器)以及至少一个电感线圈(线圈)的组合,形成噪声减少(电力变动减少)的滤波电路(即LC电路,也称为LC滤波器)。例如,可以将冷凝器CND以及第一、第二电感线圈IND1、IND2组合来形成低通滤波器(T型滤波器)LPFt从而减少噪声。具体而言,T型滤波器LPFt由两个直列电感线圈IND1、IND2以及一个并列冷凝器CND构成。通过该滤波器结构,能够减少输入输出间的结合,提高高次谐波的衰减性能(衰减带域的衰减量)。另外,在噪声减少滤波器中,可以代替T型低通滤波器LPFt而采用上述π型低通滤波器LPFp。
<制动钳内的电子部件(开关元件S1等)的配置>
接下来,参照图5,说明制动器促动器BRK的制动钳CPR的驱动电路DRV的电子部件(开关元件S1等)的配置。这里,DRV与采用图3所示的有刷马达以及π型低通滤波器LPFp的情况对应。
制动钳CRP通过第一、第二引导部件(滑动销)GD1、GD2安装于安装部件(安装支架)MTB。而且,制动钳CPR沿引导部件GD1、GD2滑动(沿GD1、GD2的轴向滑动)。该结构的浮动制动钳被称为所谓的反向型(也称为反向销型)。在电动制动装置中,电气马达MTR等质量大的部件设于车轮侧。在反向型浮动制动钳中,质量大的部件可配置于引导部件之间,从而能够抑制振动放大。并且,反向型浮动制动钳由于引导部件而使滑动部不位于旋转部件(制动盘)KTB的外周,所以旋转部件KTB的半径增大,能够提高制动效果。因此,制动器促动器整体能够小型化。
利用第一、第二销用螺栓PB1、PB2,在固定于支承部件NKL的安装部件MTB分别安装第一、第二引导部件(即滑动销,也称为套筒)GD1、GD2。制动钳CPR与第一、第二引导部件GD1以及GD2以具有间隙的方式嵌合,能够沿GD1以及GD2的轴向Jgd1、Jgd2滑动。具体而言,在CPR设置有与GD1、GD2嵌合的长孔(内径比GD1、GD2的外径大),使第一、第二引导部件GD1、GD2贯通于长孔中。第一、第二引导部件GD1、GD2为圆筒形的套筒,GD1、GD2的两端部与安装部件MTB以及第一、第二销用螺栓PB1、PB2的头部压接。即,GD1、GD2紧固于PB1、PB2,从而以悬臂的状态固定于安装部件MTB。因此,CPR能够沿GD1的轴Jgd1以及GD2的轴Jgd2(与Jgd1平行)的方向滑动。换言之,制动钳CPR通过GD1以及GD2而以能够滑动的状态安装于安装部件MTB。
驱动电路DRV的电子基板KBN固定于制动钳CPR内,在该基板KBN安装(固定)开关元件S1~S4、第一、第二冷凝器CND1、CND2、电感线圈IND以及其它电子部件(微处理器、电阻器等)。在将第一引导部件GD1的两端设为点A、点B,将第二引导部件GD2的两端设为点C、点D的情况下,将四边形(平面)A-B-D-C称为“引导面(引导四边形)Mgd”,将与该引导面Mgd垂直的空间(四棱柱)称为引导空间Kgd。详细地说,点A是GD1的一方的端面抵接于安装部件MTB的面与第一引导部件GD1的轴Jgd1的交点。点B是GD1的另一方的端面同第一销用螺栓PB1的头部抵接的面与Jgd1的交点。同样,点C是GD2的一方的端面抵接于安装部件MTB的面与第二引导部件GD2的轴Jgd2的交点,点D是GD2的另一方的端面同第二销用螺栓PB2的头部抵接的面与Jgd2的交点。
开关元件S1~S4构成用于驱动电气马达MTR的H桥电路。冷凝器CND1、CND2以及电感线圈(扼流线圈)IND构成用于向MTR供电的稳定电路(减少电力变动的电路)。S1~S4、CND1、CND2以及IND与其它电子部件比较,是质量相对大的电子部件。因此,在上述电子部件中至少一个在制动钳CPR的内部,且配置(固定)于在第一引导部件GD1以及第二引导部件GD2之间形成的引导空间Kgd内。换言之,在从与引导面Mgd(由GD1以及GD2的端点A、B、C、D形成的引导四边形A-B-D-C)垂直的方向投影的情况下(视点存在于无限远的平行投影中的垂直投影的情况下),内置于CPR的S1~S4、CND1、CND2以及IND中的至少一个电子部件被投影至引导面Mgd(即,引导面Mgd在投影面与投影线垂直的情况下的平行投影中成为各电子部件的投影面)。这里,“投影”是指将平行光线(投影线)照射到物体,并使该影投射到平面上,该平面为“投影面”。此外,开关元件S1~S4在固定有散热板的情况下,质量会特别地增大。
引导面Mgd是由相互平行的引导部件(滑动销)GD1以及GD2形成的面,制动钳CPR沿Mgd滑动。从路面振动的观点来看,GD1与GD2之间(即,引导空间Kgd)是振动(特别是,相对于与旋转部件KTB的旋转轴(车轮轴)Jkt垂直的方向的振动的振动)难以放大的位置。相反,若从GD1或者GD2向外侧分离则振动放大会很显著。因此,质量比较大的电子部件(开关元件等)以在平行投影中投影于引导面Mgd的方式(即,引导空间Kgd内)配置。其结果,该电子部件位于从路面振动的观点来看有利的位置,所以能够确保其可靠性。
制动钳CPR与第一以及第二引导部件GD1、GD2嵌合并沿KTB的轴Jkt方向滑动,所以需要与GD1的轴Jgd1以及GD2的轴Jgd2平行。然而,由于CPR的加工精度以及安装精度的关系,Jgd1与Jgd2的平行程度含有误差。平面基本由3个点确定,所以在GD1与GD2的关系中可设置主从关系。例如,若假定GD1为“主(main)”,GD2为“从(sub)”的情况,则主引导部件GD1与从引导部件GD2相比设定为在轴向较长。另外,GD1与CPR的间隙(外径与孔径的间隙)设定为比GD2与CPR的间隙小。并且,GD1相对于MTB可以是两端支承的构造,GD2相对于MTB可以是悬臂构造。CRP基本上沿主引导部件GD1滑动。而且,利用从引导部件GD2辅助其滑动的动作以便形成引导面Mgd。在该情况下,在Mgd中,越接近主引导部件GD1,越是有利于振动的条件。
在对第一、第二引导部件GD1以及GD2设置上述主从关系的情况下(GD1为主,GD2为从)S1~S4、CND1、CND2以及IND中的至少一个电子部件接近主引导部件GD1而配置。具体而言,该部件(电子部件)相对于转轴部件的转轴轴Jsf(与按压部件PSN的轴Jps相同)配置于接近主引导部件GD1的轴Jgd1的一侧。此时,由旋转部件KTB的轴(车轮轴)Jkt以及转轴部件SFT的轴(轴)Jsf(即,按压部件PSN的轴(按压轴)Jps)形成的平面所划分(一分为二)的引导面Mgd的一部分即接近GD1侧(包含GD1侧)的面(四边形A-B-F-E)成为主引导面(主引导四边形)Mgdm。而且,与主引导面Mgdm垂直的空间(四棱柱)成为主引导空间Kgdm。
质量相对大的电子部件即形成桥电路的开关元件S1~S4、形成减少供给电力变动的电路的第一、第二冷凝器CND1、CND2以及电感线圈(扼流线圈)IND中,至少一个可以在制动钳CPR的内部且配置于主引导空间Kgdm内。换言之,在从与引导面Mgd(引导四边形A-B-D-C)垂直的方向投影的情况下,固定于CPR的内部的S1~S4、CND1、CND2以及IND中的至少一个电子部件被投影于主引导面Mgdm(主引导四边形A-B-F-E)。即,利用由转轴轴Jkt和转轴轴Jsf(按压轴Jps)形成的面,引导面Mgd(四边形A-B-D-C)被划分(分割)为两个部分(四边形A-B-F-E和四边形E-F-D-C),两个部分中包含主引导部件GD1的一面即主引导面Mgdm(主引导四边形A-B-F-E)成为的对应的电子部件(S1等)的投影面。
另一方面,质量相对小的电阻器(resistor)R、小型冷凝器C或微处理器MPC可以从上述有利于振动的空间(Kgd,Kgdm)脱离而配置于制动钳CPR内。在内置于CPR的DRV中,根据电子部件的质量,安排布局上的优先顺序,质量大的电子部件优先配置在有利于振动的位置,质量小的电子部件配置于空位置。因此,对于车辆行驶中因路面凹凸引起的振动,能够抑制振动放大,提高制动机构BRK的可靠性。
同样,在采用图4所示的无刷马达以及T型低通滤波器LPFt的情况下,开关元件Z1~Z6构成用于驱动MTR的3相桥电路,冷凝器CND以及第一、第二电感线圈(扼流线圈)IND1、IND2构成用于向MTR供电的稳定电路(电力变动减少电路),它们是质量相对大的电子部件。因此,上述电子部件中的至少一个可以在制动钳CPR的内部且配置于引导空间Kgd内。换言之,在从与引导面Mgd(由GD1、GD2的端点形成的引导四边形A-B-D-C)垂直的方向投影的情况下,固定于CPR的内部的Z1~Z6、CND、IND1以及IND2中的至少一个电子部件被投影于引导面Mgd。
另外,在第一引导部件GD1为主(main),第二引导部件GD2为从(sub)的情况下,在开关元件Z1~Z6、冷凝器CND以及第一、第二电感线圈(扼流线圈)IND1、IND2中至少一个可以在制动钳CPR的内部并配置在与引导空间Kgdm重复的位置。这里,主引导空间Kgdm在由Jkt和Jsf(Jps)的形成面划分出的两个引导空间中是包含主引导部件GD1侧的引导空间Kgd。GD1为主引导部件的条件满足“GD1比GD2长”、“GD1与CPR的间隙比GD2与CPR的间隙小”以及“相对于MTB而言,GD1为两端支承构造,GD2为悬臂构造”这3个条件中的至少一个。
此外,在浮动制动钳中还存在引导部件(滑动销)固定于制动钳并具有在安装部件(安装支架)中滑动的构造的夹头型的浮动制动钳。在该夹头型制动钳中,引导部件设置于旋转部件(制动盘)的外周部,所以上述引导空间Kgd与旋转部件MTB重合。因此,可以采用引导部件GD1、GD2位于旋转部件KTB的侧面的(即,引导空间Kgd形成于KTB的侧面)反向型浮动制动钳。
<连接器CNC的配置>
接下来,参照图6来说明连接器CNC的配置。与质量相对较大的电子部件相同,连接器CNC可以配置(固定)在上述有利于振动的空间(引导空间Kgd、Kgdm)且在制动钳CPR的表面。这里,连接器(Connector)是指在电子电路、通信等中用于连接布线并能够电通讯的连接器(中继部件)。在布线通过焊接接合或者压焊等连接的情况下,布线的断开需要将其切断,再连接很困难。然而,在布线中使用连接器的情况下,需要断开布线时,经由连接器能够容易反复装卸。连接器构成为传递电信号以及电力的金属制端子(接触销)固定于包围它们的树脂制绝缘体(绝缘层)。在连接器中,凸状的阳侧连接器和凹状的阴侧连接器成对使用。
电气马达的驱动信号以及电力通过混合的多个电源线PWL、信号线SGL以及连接器CNC传递至电气马达的驱动机构DRV。具体而言,固定于车体的电子控制单元ECU的电路基板、与固定于CPR的DRV的电路基板KBN经由连接器CNC电连接/电子连接。电气马达的驱动信号Imt在ECU内部生成,经由信号线(例如,通信总线)SGL发送至DRV。另外,用于驱动电气马达的电力从蓄电池BAT供给至电子控制单元ECU,并从ECU通过电力线PWL供给至驱动电路DRV。
在连接器CNC中,特别是在嵌合部位(阴侧连接器与阳侧连接器嵌合的部分)以及布线(电力线PWL、信号线SGL)与接触销的接合部位容易受到振动的影响。因此,连接器CNC可以在制动钳CPR的表面且配置于引导空间Kgd内。换言之,在从与引导面Mgd(由第一、第二引导部件GD1、GD2的端点形成的引导四边形A-B-D-C)垂直的方向投影的情况下,固定于制动钳CPR的表面的连接器CNC被投影于引导面Mgd。
另外,在第一引导部件GD1为主(main),第二引导部件GD2为从(sub)的情况下,连接器CNC可以在制动钳CPR的表面并配置在与主引导空间Kgdm重复的位置。这里,主引导空间Kgdm在由Jkt和Jsf(Jps)的形成面划分出的两个引导空间中是包含主引导部件GD1侧的引导空间Kgd。GD1为主引导部件的条件满足“GD1比GD2长”、“GD1与CPR的间隙比GD2与CPR的间隙小”以及“相对于MTB而言,GD1为两端支承构造,GD2为悬臂构造”这3个条件中的至少一个。
在连接器CNC中,通过接触销的接触(阳侧销与阴侧销的嵌合)进行布线的通电,所以会有该接触由于振动而松动的情况。并且,在供电的电力线PWL中,需要用于流通电流所需的剖面积,所以需要一定程度粗度的布线。因此,必须考虑因振动引起的弯曲所产生的弯曲疲劳。如上所述,连接器CNC在制动钳CPR表面中,在有利于振动的位置(例如,Kgd内)固定,所以能够抑制接触销的接触或布线(特别是需要粗度的电力线PWL)的弯曲时的振动影响。
这里,电力线PWL可以采用被用作信号线SGL的电力线通信。在电力线通信中,电气马达的驱动信号Imt重叠于电力线PWL而被发送。在该情况下,省略信号线SGL,布线仅是电力线PWL。布线(PWL)在CPR表面的CNC中继,被导入CPR内的DRV。
<引导部件、转轴轴Jsf(按压轴Jps)以及马达轴Jmt的位置关系>
以上,说明了质量相对大的电子部件(S1等)以及连接器CNC的配置。接下来,参照图7,说明电气马达MTR以及按压部件PSN的配置(即,导轴Jgd1、Jgd2、转轴轴Jsf(按压轴Jps)以及马达轴Jmt的几何关系)。图7示出了沿旋转部件KTB的旋转轴Jkt的方向观察利用第一、第二引导部件(滑动销)GD1、GD2以及第一、第二紧固部件(例如,螺栓)TK1、TK2安装的制动钳CPR、安装部件MTB、支承部件NKL以及轮毂轴承单元HBU的状态。点G相当于第一引导部件GD1的轴(第一导轴)Jgd1,点H相当于第二引导部件GD2的轴(第二导轴)Jgd2。同样,点K相当于第一紧固部件(第一紧固螺栓)TK1的轴(第一紧固轴)Jtk1,点L相当于第二紧固部件(第二紧固螺栓)TK2的轴(第二紧固轴)Jtk2。连结Jgd1(点H)与Jgd2(点G)的直线H-G相当于引导面Mgd。
制动钳CPR在安装部件MTB上以能够滑动的状态被固定,但从MTB越向车轮轴Jkt方向离开,则从车轮被励振的情况下的振动影响越大。因此,电气马达、减速机、旋转/直动转换部件、制动器活塞配置为一列的单轴结构在轴向变长而不被采用。为了缩短轴向的尺寸,电气马达MTR与按压部件PSN采用由不同的两个轴(马达轴Jmt、按压轴Jps)构成的两轴结构。这里,在减速机GSK的部分,两个轴Jmt、Jsf(Jps)会被断开。制动机构BRK由不同的两个轴(Jmt、Jsf)构成,减速机GSK的部分设置于轴间(Jmt与Jsf之间),所以轴间距离djk(Jmt与Jsf的距离)被设定为较长。其结果,减速机GSK的减速比被设定为较大,可以采用小型的电气马达(高速/低扭矩型)。
安装部件MTB由第一紧固部件(第一紧固螺栓)TK1以及第二紧固部件(第二紧固螺栓)TK2固定于支承部件(转向节)NKL。因此,由引导部件GD1、GD2以及紧固部件TK1、TK2围起的区域(空间)在车辆行驶于凸凹路时振动(特别是旋转部件KTB的旋转轴Jkt的方向的振动)最难被放大。即,在沿Jkt的方向平行投影的情况下,利用第一引导部件GD1的轴Jgd1、第二引导部件GD2的轴Jgd2、第一紧固部件TK1的轴Jtk1以及第二紧固部件TK2的轴Jtk2以垂直于各轴的方式形成的面(称为紧固面Mtk)成为有利路面振动的位置。在沿旋转部件KTB的旋转轴Jkt的方向观察的情况下,紧固面Mtk(紧固四边形G-H-L-K)的内侧是振动难以放大的区域(空间)。此外,Jkt、Jgd1、Jgd2、Jtk1以及Jtk2分别平行。
按压部件PSN的轴Jps(即,转轴部件SFT的轴Jsf)在连结GD1的轴Jgd1以及GD2的轴Jgd2的平面(即,Mgd)的中央配置。PSN的轴Jps(即,SFT的轴Jsf)在Jgd1与Jgd2的中央配置,所以MSB相对于KTB能够被均匀地按压。而且,以使电气马达MTR的旋转轴(马达轴)Jmt与紧固面Mtk正交的方式,将MTR固定于CPR。因此,在MTR为有刷马达的情况下,在从Jkt方向观察时,构成电气马达MTR的电刷BLC以及换向器CMT被投影于紧固面Mtk。另外,位置取得机构(旋转角检测机构)MKA绕马达轴Jmt配置。因此,在从Jkt方向观察的情况下,位置取得机构MKA被投影于紧固面Mtk。
电气马达MTR的电刷BLC被弹簧(spring)按压于换向器(定期交替电流的方向的旋转开关)CMT并且滑动旋转(参照图3)。若增加弹簧力(采用弹簧常量大的弹簧)使电刷BLC不会由于振动而离开换向器CMT,则滑动阻力增加,扭矩损失增大。因此,BLC以及CMT的位置是振动难以放大的位置。由于车辆行驶中的路面振动,担心可靠性降低以及噪声影响,所以MKA也设置于振动难以放大的位置。
以下,总结各轴的位置关系。首先,转轴轴(SFT的轴)Jsf、按压轴(PSN的轴)Jps、马达轴(MTR的轴)Jmt、车轮轴(即WHL的轴,旋转部件KTB的轴)Jkt、第一导轴(第一引导部件GD1的轴)Jgd1、第二导轴(第二引导部件GD2的轴)Jgd2、第一紧固轴(第一紧固部件TK1的轴)Jtk1以及第二紧固轴(第二紧固部件TK2的轴)Jtk2相互平行。另外,转轴轴Jsf与按压轴Jps同轴。Jgd1、Jgd2以及Jsf(Jps)在同一平面上(引导面Mgd上),Jgd1与Jsf(Jps)的距离以及Jgd2与Jsf(Jps)的距离相等。即,Jsf(Jps)位于Jgd1与Jgd2的中央。
电气马达的旋转轴(马达轴)Jmt以正交于紧固面Mtk(包含在与四边形G-H-L-K垂直的空间中)、且比Jsf(Jps)更接近Jkt(即,相对于引导面Mgd而靠Jkt侧)的方式配置。另外,Jmt从Jgd1(或者Jgd2)离开至少相当于MTR的半径的距离而配置。而且,Jsf(Jps)与Jmt之间的距离(轴间距离djk)设定得尽量长,以便不与按压部件PSN以及第一引导部件GD1干涉。其结果,在从MTR向SFT的传动中,减速机GSK的减速比设定为较大,能够使MTR小型化。
在沿第一导轴Jgd1方向(Jkt方向等)观察的情况下,驱动机构DRV的电路基板KBN1被投影于紧固面Mtk内。同样,在沿Jgd1方向观察的情况下,安装(固定)于驱动电路DRV的基板KBN1的质量比较大的电子部件(开关元件S1~S4、Z1~Z6、电压变动减少电路的冷凝器CND、CND1、CND2以及电感线圈IND、IND1、IND2)中的至少一个被投影于紧固面Mtk的内侧。并且,在沿Jgd1方向观察的情况下,连接器CNC被投影于Mtk内。
在从第一导轴Jgd1方向(即,Jkt方向等)观察的情况下,以在投影于紧固面Mtk的空间(四棱柱,被称为紧固空间Ktk)内收纳MTR的旋转轴Jmt的方式配置。利用两轴的结构,制动器促动器整体在轴向缩短,并且MTR的大体整体(特别是马达电刷BLC、马达换向器CMT)、旋转角取得机构MKA位于紧固空间Ktk的内部。因此,能够抑制来自路面的振动对上述结构要素影响。另外,质量大的电子部件(IND等)以及连接器CNC也统一被收纳于紧固空间Ktk内,所以能够减少振动影响,提高可靠性。
并且,在第一引导部件GD1以及第二引导部件GD2之间存在上述主从关系(主引导部件GD1与从引导部件GD2形成的结构)的情况下,在从Jgd1方向(Jkt方向)观察的情况下,上述结构要素(BLC、CMT、MKA、CNC、S1等、IND等、CND等)被投影于主引导部件GD1的侧的紧固面Mtkm。具体而言,紧固面Mtk被由Jsf(即,Jps)和Jkt所形成的平面(包含在Mtk上Jsf(Jps)以及Jkt相交的直线Sgh在内的平面)划分(一分为二),但主紧固面Mtkm是该被划分的Mtk的一侧的部分,是包含主导轴Jgd1(主引导部件GD1的轴)在内的一侧的平面(由直线Sgh划分的四边形G-M-N-K)。与该平面(主紧固面)Mtkm垂直的直线的集合体(四棱柱)被称为主紧固空间Ktkm。马达轴Jmt配置于主紧固面Ktkm内,所以马达电刷BLC、马达换向器CMT、位置取得机构MKA能够统一配置于Ktkm的内部。另外,用于驱动MTR的开关元件(例如,S1~S4)、用于抑制电压变动的电感线圈(线圈)IND等、电容器(冷凝器)CND等中的至少一个配置于主紧固面Ktkm的内部。从电子控制单元ECU向驱动电路DRV供给驱动信号以及电力的布线的连接器可以配置于主紧固面Ktkm内。
两个引导部件(滑动销)有长有短等,在设置主/从关系的情况下,越接近主引导部件GD1的位置,振动影响越小。因此,在主引导部件GD1侧的主紧固空间Ktkm的内部配置上述结构要素(即,沿Jgd1方向观察的情况下,该结构要素被投影于Mtkm),所以能够减少车辆行驶中的路面振动的影响。
此外,为了将全部的结构要素配置于紧固空间Ktk内而有位置的限制。为了最大限度确保按压轴(活塞PSN的轴)Jps与马达轴Jmt的轴间距离djk并使制动器促动器BRK为小型,优先配置于Jmt的紧固空间Ktk(或者主紧固空间Ktkm)内。在该情况下,驱动电路DRV的基板KBN2从紧固空间Ktk离开,相对于引导面Mgd配置在与车轮轴Jkt相反的一侧。然而,电子基板KBN2相对于Jkt与Jps(Jsf)的形成面(用线段Sgh表示),可以配置于接近主引导部件GD1一侧。KBN2可以配置于被Jps(Jsf)与Jgd1夹着的位置。在该情况下,安装于KBN2的电子部件(质量比较大的降噪电路的冷凝器CND、CND1、CND2、电感线圈IND、IND1、IND2以及开关元件S1~S4、Z1~Z6中的至少一个),配置在接近GD1一侧(主引导空间Kgdm的内部)。另外,连接器CNC配置在与主紧固空间Ktkm相反的一侧的紧固空间Ktk的内部。
另外,马达轴Jmt配置在与主紧固空间Ktkm相反的一侧的紧固空间Ktk(包含由Jkt和Jps的形成面划分出的GD2在内的一侧的Ktk)的内部,降噪电路的冷凝器CND、CND1、CND2、电感线圈IND,IND1、IND2、开关元件S1~S4、Z1~Z6以及连接器CNC中的至少一个可以配置于主紧固空间Ktkm的内部。各构成要素的配置根据它们对于振动影响的优先顺序。
<按压力取得机构、位置取得机构以及马达电刷的配置>
接下来,参照图8,说明按压力取得机构FBA、位置取得机构MKA以及马达电刷BLC的配置。上述结构要素与上述电子部件相同,也在有利于振动的空间(Kgd、Kgdm)的内部且在制动钳CPR的内部配置(固定)。
传感器(检测机构)包含相对于振动较脆弱的要素,另外,也担心振动所产生的噪声影响。因此,在沿引导面Mgd的垂直方向观察的情况下,FBA以及/或者MKA被投影于引导面Mgd(特别是在引导部件中存在主从的情况下的主引导部件GD1侧的引导面Mgdm)。即,FBA、MKA的位置可以被设定于引导空间Kgd(或者主引导空间Kgdm)的内部。将它们配置在有利于振动的位置(空间),所以能够消除车辆行驶中对于路面振动的担忧。
另外,在采用有刷马达作为电气马达MTR的情况下,马达电刷BLC以及马达换向器CMT配置于引导空间Kgd(或者主引导空间Kgdm)的内部,它们的位置被投影于引导面Mgd(或者主引导面Mgdm)。在有刷马达中,利用弹簧(弹性体),将马达电刷BLC按压于换向器CMT并且滑动。在相对于振动而维持BLC与CMT的接触状态时,需要将弹簧常量设定为较大。将BLC以及CMT配置于适当的位置,从而能够抑制弹簧常量的增加,防止滑动阻力的增大。
<作用/效果>
以下,参照图9以及图10来说明本发明的实施方式的作用/效果。
制动机构BRK是动力源即电气马达MTR的旋转轴Jmt和按压MSB的PSN的轴(按压轴Jps)由单独的轴构成的所谓两轴结构。MTR的旋转动力被减速并传递至SFT,并且由NJB进行旋转/直动转换,PSN将MSB按压于KTB。因此,PSN的轴Jps与SFT的旋转轴Jsf为同一个轴。
电气马达MTR固定于浮动型制动钳CPR。在CPR内置(内部固定)有用于驱动MTR的驱动电路DRV。在驱动电路DRV中为了驱动MTR而利用开关元件形成桥电路。另外,在驱动电路DRV中为了使对MTR的供电稳定(变动减少),利用电感线圈以及冷凝器形成低通滤波电路。从固定于车体的电子控制单元ECU,通过连接器CNC向驱动电路DRV供给电力以及电气马达MTR的驱动信号。
绕电气马达MTR的旋转轴(Jmt)设置有位置取得机构(例如,旋转角传感器)MKA。利用MKA,检测电气马达MTR的实际位置(旋转角)Mka。在MTR为无刷马达的情况下,利用Mka同步开关元件,驱动MTR。另一方面,在MTR为有刷马达的情况下,设置机械换向器CMT以及电刷BLC。绕转轴轴Jsf(与按压轴Jps同心)设置有用于检测摩擦部件MSB按压旋转部件KTB的力即按压力Fba的按压力取得机构(例如,推力传感器)FBA。
图9示出了由第一、第二引导部件GD1、GD2形成的引导面Mgd(引导四边形A-B-D-C)以及与该平面垂直的引导空间Kgd。这里,四边形A-B-D-C(引导面Mgd)的四角的各点分别是第一引导部件GD1的两端(点A、点B)、第二引导部件GD2的两端(点C、点D)。具体而言,点A是GD1的一方的端面抵接于安装部件MTB的面与第一引导部件GD1的轴(第一导轴)Jgd1的交点,点B是GD1的另一方的端面抵接于第一销用螺栓PB1的头部的面与第一导轴Jgd1的交点。同样,点C是GD2的一方的端面抵接于安装部件MTB的面与第二引导部件GD2的轴(第二导轴)Jgd2的交点,点D是GD2的另一方的端面抵接于第二销用螺栓PB2的头部的面与第二导轴Jgd2的交点。CPR通过GD1以及GD2安装于MTB,所以在越接近Mgd的位置,越难以受到车辆行驶时的路面凹凸振动的影响。这里,路面振动在随机方向(任意方向)输入,在该情况下,“ZA的箭头”所表示的方向(与车轮轴Jkt垂直的方向)的振动影响特别成为问题。
能够抑制车辆行驶中来自路面的振动影响(特别是与Jkt垂直的ZA方向)的位置是引导空间Kgd。在Kgd的内部,设置要求耐振动性的BRK的结构要素。Kgd是与Mgd垂直的直线的集合体,所以在从垂直于上述结构要素Mgd的方向观察的情况下,被投影于Mgd。这里,投影是指向物体照射平行光线(投影线),将该物体的影投射到平面上。因此,在对设置于Kgd内的构成要素进行平行投影(视点存在于无限远的投影)的情况下,引导面Mgd成为投影面(投影线的垂直面)。
以下,列举能够配置于引导空间Kgd的内部的BRK的结构要素。这里,“配置于引导空间Kgd(或者Kgdm)的内部”与在从垂直于引导面Mgd(或者Mgdm)的方向(ZV1或者ZV2)观察时,“位于引导面Mgd(或者Mgdm)的内部”以及“引导面Mgd(或者Mgdm)为投影面”的情况相等。
有耐振动要求的构成要素在固定于CPR内的DRV的电路基板KBN上安装(固定)的电子部件中,存在重量相对大的部件。具体而言,MTR的驱动桥电路的开关元件(带散热板的情况下重量特别大)是电源降噪电路的电感线圈以及冷凝器。即使加速度相同,质量大时惯性力大。并且,电子部件以导体(导线)的部分固定于电路基板,所以上述惯性力集中于该部分。因此,将固定于CPR内的这些电子部件中的至少一个配置于Kgd的内部,能够提高耐振动性。
此外,耐振动的要求高的构成要素是固定于CPR的表面的连接器CNC。电力通过电力线PWL从电子控制单元ECU向电气马达MTR的驱动电路DRV传递,驱动信号通过信号线SGL(例如,通信总线)从电子控制单元ECU向电气马达MTR的驱动电路DRV传递。PWL以及SGL通过连接器CNC中继。具体而言,PWL以及SGL断开,在CNC的内部通过接触销(凹凸销的嵌合)而接合。若施加过大的振动,则会在接触销产生松动。并且,为了在电力线PWL流通大电流而需要规定的剖面积,但也要求针对振动的弯曲性以及疲劳强度。固定于制动钳CPR上的连接器CNC在引导空间Kgd的内部配置,从而能够消除上述问题,提高耐振动性。
由于受到噪声影响等,所以在传感器等检测机构中也要求耐振动性。因此,位置取得机构MKA以及按压力取得机构FBA中的至少一方可以配置于引导空间Kgd内。在使用有刷马达作为电气马达MTR的情况下,可以将电气马达MTR的电刷BLC部分以及换向器CMT部分配置于引导空间Kgd内。这是因为BLC被弹簧(spring)按压于CMT来确保对MTR的通电。
并且,在对引导部件GD1以及GD2设置主从关系的情况下(主(main)引导部件GD1、从(sub)引导部件GD2的情况下),上述列举的构成部件中的至少一个配置于接近主部件GD1侧的引导空间(主引导空间)Kgdm内。引导部件的“主从关系”是指满足“一方比另一方长”、“在与CPR的嵌合孔中,一方比另一方的间隙小”以及“一方为两端支承支承而另一方为悬臂支承”中的至少一个条件。Kgd被由Jkt和Jsf构成的面一分为二,但在上述空间中,包含GD1(上述一侧的引导部件)的一方成为主引导空间Kgdm。即,在Mgd中,相对于被Jsf划分且包含GD1的主引导面Mgdm(主引导四边形A-B-F-E)垂直的直线的集合所构成的空间为Kgdm。CRP沿主引导部件GD1滑动,利用从引导部件GD2辅助其滑动的动作。在该情况下,越接近主引导部件GD1,越有利于振动,所以要求耐振动的构成要素配置于Kgdm,它们的投影面成为Mgdm。
图10示出了由紧固部件TK1、TK2以及引导部件GD1、GD2形成的紧固面Mtk(紧固四边形G-H-L-K)以及与该平面垂直的紧固空间Ktk。紧固面Mtk是利用第一引导部件GD1的轴Jgd1、第二引导部件GD2的轴Jgd2、第一紧固部件TK1的轴Jtk1以及第二紧固部件TK2的轴Jtk2以垂直于各轴的方式形成的面(四边形G-H-L-K)。在假定四边形G-H-L-K的四角的各点在与旋转部件KTB的旋转轴(车轮轴)Jkt垂直的平面(例如,安装部件MTB的表面)上的情况下,第一引导部件GD1的轴(第一导轴)Jgd1的交点点G,与第二引导部件GD2的轴(第二导轴)Jgd2的交点对应于点H,与第一紧固部件(第一紧固螺栓)TK1的轴(第一紧固轴)Jtk1的交点对应于点K,与第二紧固部件(第二紧固螺栓)TK2的轴(第二紧固轴)Jtk2的交点对应于点L。这里,KTB的旋转轴Jkt、引导部件的轴Jgd1、Jgd2、紧固部件的轴Jtk1、Jtk2、电气马达的旋转轴Jmt以及转轴部件的旋转轴Jsf分别平行。另外,按压部件的轴(按压方向)Jps与Jsf相同。因此,上述轴(Jkt等)与紧固面Mtk垂直。此外,连结Jgd1(点H)与Jgd2(点G)的直线H-G相当于引导面Mgd。
安装部件MTB通过紧固部件TK1以及TK2安装于支承部件(转向节)NKL,制动钳CPR通过引导部件GD1以及GD2安装于安装部件MTB。因此,在越接近紧固面Mtk的位置,越难受到路面振动的影响。这里,车辆行驶中的路面振动在随机的方向(任意方向)被输入,但在该情况下,“ZB的箭头”所表示的方向(车轮轴Jkt的方向)的振动影响特别成为问题。
能够抑制车辆行驶中来自路面的振动影响(特别是与Jkt平行的ZB方向)的位置是紧固空间Ktk。将Jps配置在Jgd1与Jgd2的中央,以便利用PSN能够在中央按压MSB。Jps与Jsf为同一个轴,所以Jsf设置于Jgd1以及Jgd2的中央。而且,MTR以不与引导部件GD1或者GD2干涉的方式配置于Mtk内。即,Jmt设置于Ktk内。
与引导空间Kgd的情况相同,在紧固空间Ktk的内部,设置要求耐振动性的制动机构BRK的结构要素。紧固空间Ktk是与紧固面Mtk垂直的直线的集合体,所以在从垂直于紧固面Mtk的方向(例如,Jgd1的方向)观察的情况下,上述结构要素被投影于紧固面Mtk。如上所述,投影是指向物体照射平行光线(投影线)并将该物体的影投射到平面上。因此,在对设置于紧固空间Ktk内的构成要素进行平行投影(视点存在于无限远的投影)的情况下,紧固面Mtk成为投影面(投影线的垂直面)。即,“配置于紧固空间Ktk(或者Ktkm)的内部”与在从第一引导部件GD1的轴Jgd1的方向(ZH1或者ZH2)观察的情况下,“位于紧固面Mtk(或者Mtkm)的内部”以及“紧固面Mtk(或者Mtkm)成为投影面”的情况相等。
出于与上述引导空间Kgd的情况相同的理由,可以将制动机构BRK的结构要素(耐振动的要求高的构成要素)配置于紧固空间Ktk的内部。在固定于制动钳CPR内的电子部件中,重量相对大的(MTR的驱动桥电路的开关元件、电源降噪电路的电感线圈以及冷凝器)中的至少一个配置于紧固空间Ktk的内部。将固定于制动钳CPR上的连接器CNC配置于紧固空间Ktk的内部。在传感器等检测机构中,位置取得机构MKA以及按压力取得机构FBA中的至少一方可以配置于紧固空间Ktk内。在使用有刷马达作为MTR的情况下,可以将MTR的BLC部分以及CMT部分配置于Ktk内。
并且,如上所述,在对引导部件GD1以及GD2设置主从关系的情况下(主引导部件GD1、从引导部件GD2的情况下),在接近主部件GD1侧的紧固空间(主紧固空间)Ktkm内,至少配置上述结构部件中的一个。Ktk也与Kgd相同,被由Jkt和Jsf(Jps)构成的面一分为二,但在上述空间中,包含主引导部件GD1的一方成为主紧固空间Ktkm。即,在紧固面Mtk中,相对于被Jsf(Jps)以及Jkt的形成面划分且包含主引导部件GD1在内的主紧固面Mtkm(主紧固四边形G-M-N-K)垂直的直线的集合所构成的空间成为主紧固空间Ktkm。要求上述耐振动的构成要素配置于主紧固空间Ktkm,上述投影面成为主紧固面Mtkm。
在车辆行驶的情况下,从车轮侧输入的路面振动在任意的方向作用。如以上说明那样,在制动钳CPR中,车辆在凸凹路上行驶时,振动影响最少的位置(空间)在引导空间Kgd的内部且在紧固空间Ktk的内部。并且,在引导部件存在主从的情况下,该位置在主引导空间Kgdm的内部且在主紧固空间Ktkm的内部。满足该条件的区域(位置)受到限制,所以从优先度高的构成要素依次配置。然而,只要满足至少上述一方的配置条件,则能够大幅度减少振动影响的担忧。
另外,在本发明的实施方式中,上述转轴部件(SFT)的轴线(Jsf)在上述第一引导部件(GD1)的轴线(Jgd1)以及上述第二引导部件(GD2)的轴线(Jgd2)之间的正中位置,以平行于轴线(Jgd1)以及轴线(Jgd2)的方式配置。
转轴部件SFT的旋转轴Jsf与按压部件PSN的轴Jps一致(同轴),但Jsf配置在Jgd1与Jgd2的中央,所以摩擦部件(制动块)MSB相对于旋转部件(制动盘)KTB能够被均匀按压。
另外,在本发明的实施方式中,具备取得上述电气马达(MTR)的位置(Mka)的位置取得机构(MKA)。而且,上述位置取得机构(MKA)可以与上述马达轴(Jmt)同轴配置。
马达轴Jmt在Mtk的内侧正交于Mtk而配置,所以在上述结构中,上述位置取得机构(MKA)在Mtk的内侧也正交于Mtk而配置。因此,能够抑制振动对位置取得机构(旋转角传感器)MKA的影响,实现MKA的可靠性提高以及Mka的噪声减少。
另外,在本发明的实施方式中,上述电气马达(MTR)具备电刷(BLC)以及换向器(CMT)。而且,上述电刷(BLC)以及上述换向器(CMT)可以同轴配置于上述马达轴(Jmt)。
在电气马达MTR采用有刷马达的情况下,马达电刷BLC被弹簧按压于换向器CMT。马达轴Jmt在Mtk的内侧正交于Mtk而配置,所以在上述结构中,换向器CMT以及马达电刷BLC在Mtk的内侧也正交于Mtk而配置。因此,对于马达电刷BLC以及换向器CMT而言,能够抑制路面振动的放大。因此,针对车辆行驶中的路面凹凸的振动,不需要增大将马达电刷BLC按压于换向器CMT的力(即,用于按压的弹簧的弹簧常量)。其结果,在电气马达MTR中,能够减少马达电刷BLC的摩擦所产生的扭矩损失,所以能够提高制动器促动器BRK的效率。
Claims (2)
1.一种车辆的电动制动装置,经由电气马达基于制动踏板的操作量将摩擦部件向固定于车辆的车轮的旋转部件按压,产生所述车轮的制动扭矩,其特征在于,具备:
安装部件,其固定于支承所述车轮的支承部件;
第一引导部件,其固定于所述安装部件并具有轴线;
第二引导部件,其在与所述第一引导部件不同的位置固定于所述安装部件并具有与所述第一引导部件的轴线平行的轴线;
制动钳,其被支承于所述第一引导部件、第二引导部件,能够在所述第一引导部件、第二引导部件的轴线方向相对于所述第一引导部件、第二引导部件相对移动;
第一紧固部件,其将所述安装部件固定于所述支承部件并具有与所述第一引导部件的轴线平行的轴线;
第二紧固部件,其在与所述第一紧固部件不同的位置将所述安装部件固定于所述支承部件并具有与所述第一引导部件的轴线平行的轴线;
转轴部件,其被所述电气马达驱动为围绕与所述电气马达的旋转轴线即马达轴线不同的转轴轴线旋转;以及
转换部件,其将所述转轴部件围绕所述轴线的旋转运动转换为所述摩擦部件相对于所述旋转部件的直线运动,
所述电气马达固定于所述制动钳,
所述马达轴线在从所述第一引导部件的轴线方向观察时位于紧固四边形的内部,并且所述马达轴线与所述紧固四边形的平面正交,其中,所述紧固四边形是:将所述第一引导部件的轴线、所述第二引导部件的轴线、所述第一紧固部件的轴线以及所述第二紧固部件的轴线的各自的位置作为四个角且具有垂直于所述第一引导部件的轴线的平面的四边形。
2.根据权利要求1所述的车辆的电动制动装置,其特征在于,
所述转轴轴线与所述马达轴线平行。
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