CN105313862B - 电动驻车制动装置及其解除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动驻车制动装置及其解除方法。电动驻车制动装置利用将电动马达的旋转转换为直线方向的运动的旋转‑直线运动转换机构，使驻车制动保持为制动状态，并且利用该旋转‑直线运动转换机构解除该制动状态。在解除驻车制动的情况下，组合脉冲宽度调制(PWM)控制与开/关控制来控制电动马达。利用PWM控制驱动电动马达，并在从开始PWM控制经过规定时间后变更为利用开/关控制驱动电动马达。在开/关控制中，通过检测电动马达的驱动电流以台阶状减小的变化，来检测旋转‑直线运动转换机构的转矩减少。

Description

电动驻车制动装置及其解除方法
技术领域
本发明涉及利用电动马达进行驻车制动动作和解除驻车制动的电动驻车制动装置及其解除方法。
背景技术
在日本国专利公开第2012-229798号中公开了一种具有驻车制动机构的盘式制动器。该驻车制动机构具有滚珠坡道机构以及螺纹机构。并且，通过电动马达的旋转并利用滚珠坡道机构以及螺纹机构使活塞移动到制动位置，利用螺纹机构将活塞保持在制动位置。
另外，在日本国专利公开第2012-101749号中公开了一种利用电动马达和缆线进行驻车制动动作和解除驻车制动的电动驻车制动器。在该专利文献中，在制动器动作状态下，在制动动作完成前降低电动马达的转速。利用脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)控制驱动电动马达，并利用驱动脉冲的占空比控制转速。就PWM控制而言，与开/关控制相比，由于能够降低马达的转速，因此成为降低减速机构的动作噪音的有效手段。
可是，在驻车制动机构中，根据制动器的踩踏量、制动块的厚度而使活塞的行程量发生变化。因此，在解除驻车制动时，需要检测将电动马达的旋转转换为直线方向运动的旋转-直线运动转换机构的转矩减少。
但是，在PWM控制中，由于是在短时间间隔内进行电流控制，以使电动马达成为目标转矩，因此不会发生驱动电流以台阶状大幅度减小那样的变化。因此，不能够检测旋转-直线运动转换机构的转矩减少。在没有解除驻车制动的状态下起动车辆时，可能引起后轮拖行。
发明内容
在此，本发明的目的在于提供一种在解除驻车制动时，能够降低后轮拖行可能性的电动驻车制动装置及其解除方法。
为了达成上述目的，本发明的电动驻车制动装置利用将电动马达的旋转转换为直线方向的运动的旋转-直线运动转换机构，将驻车制动器保持为制动状态，并且利用该旋转-直线运动转换机构解除该制动状态，其特征在于，具有构成为控制所述驻车制动器的驱动控制装置，所述驱动控制装置在解除所述驻车制动的情况下，利用脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达，在从开始所述脉冲宽度调制控制经过规定时间后变更为利用开/关控制驱动所述电动马达。
另外，本发明的电动驻车制动装置的解除方法利用将电动马达的旋转转换为直线方向的运动的旋转-直线运动转换机构，使驻车制动器保持为制动状态，并且利用该旋转-直线运动转换机构解除制动状态，其特征在于，包括：利用脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达的步骤，检测从开始所述脉冲宽度调制控制经过了规定时间的步骤，变更为利用开/关控制驱动所述电动马达的步骤。
根据本发明，在解除驻车制动的情况下，对电动马达进行PWM控制，并在从开始PWM控制经过规定时间后变更为开/关控制，由此使驱动电动马达的驱动电流以台阶状减小，而能够检测旋转直线运动机构的转矩减少。
另外，通过使驱动电动马达的驱动电流以台阶状减小，能够检测制动块向转子的按压力的减小。
因此，能够容易检测驻车制动的解除，能够减小后轮拖行的可能性。
基于下述说明并参照附图能够理解本发明的其他目的和特征。
附图说明
图1是表示适用于本发明实施方式的电动驻车制动装置的盘式制动器的剖视结构图。
图2是图1所示盘式制动器所采用的滚珠坡道机构的旋转直线运动斜面的立体图。
图3是图1所示盘式制动器所采用的活塞、螺纹机构以及滚珠坡道机构等的分解立体图。
图4A和图4B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图5A和图5B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图6A和图6B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图7A和图7B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图8A和图8B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图9A和图9B是分阶段地表示图1所示盘式制动器的驻车制动的作用的剖视图。
图10是表示本发明实施方式的电动驻车制动装置在解除驻车制动时的电动马达的第一控制动作的流程图。
图11是在解除驻车制动时，利用开/关控制驱动电动马达时的时序图。
图12是在解除驻车制动时，利用PWM控制驱动电动马达时的时序图。
图13是表示图10所示第一控制动作的释放电流波形、转矩波形和马达转速的时序图。
图14是表示本发明实施方式的电动驻车制动装置在解除驻车制动时的电动马达的第二控制动作的流程图。
图15表示图14所示第二控制动作的释放电流波形、转矩波形和马达转速的时序图。
具体实施方式
首先，基于图1至图3和图4A、4B至图9A、9B说明本发明所适用的盘式制动器的结构和驻车制动的作用。接下来，参照图10至图13具体说明该盘式制动器的电动马达的第一控制动作，参照图14和图15具体说明第二控制动作。
[盘式制动器的结构]
如图1和图3所示，在盘式制动器1上设置有一对内制动块2和外制动块3、制动钳4，该一对内制动块2和外制动块3隔着安装在车辆的旋转部的盘形转子D配置在轴向两侧。本盘式制动器1构成为制动钳浮动型。需要说明的是，一对内制动块2和外制动块3、制动钳4能够沿盘形转子D的轴向移动地被支承在支架5上，该支架5固定在车辆的转向节等非旋转部。
制动钳4的主体即制动钳主体6具有：与车辆内侧的内制动块2相对的配置在基端侧的液压缸部7、与车辆外侧的外制动块3相对的配置在前端侧的爪部8。在液压缸部7形成有有底的液压缸10，该液压缸10在内制动块2侧形成开口部7A，其相反侧由具有孔部9A的底壁9封闭。该液压缸10在开口部7A侧的内周部安装有活塞密封11。
活塞12形成为由底部12A和圆筒部12B构成的有底的杯状。该活塞12构成为其底部12A与内制动块2相对地收纳在液压缸10内。活塞12以与活塞密封11接触的状态能够沿轴向移动地安装在液压缸10内。该活塞12与液压缸10的底壁9之间由活塞密封11划分为液压室13。从主缸、液压控制单元等未图示的液压源通过设置在液压缸部7的未图示的缸口向该液压室13供给液压。活塞12在与内制动块2相对的底面的外周侧设置有凹部14。该凹部14与形成于内制动块2的背面的凸部15卡合，通过该卡合限制活塞12相对于液压缸10，进而相对于制动钳主体6旋转。另外，在活塞12的底部12A与液压缸10之间安装有防止异物进入液压缸10内的的防尘罩16。
在制动钳主体6的液压缸10的底壁9侧气密地安装有壳体35。在该壳体35的一端开口气密地安装有盖体39。这些壳体35和液压缸10利用密封51保持气密性。另外，壳体35和盖体39利用密封40保持气密性。马达(电动马达)38与制动钳主体6并列地经由密封50密闭地安装在壳体35上。需要说明的是，在本例中，马达38配置在壳体35的外侧，但也可以将壳体35形成为覆盖马达38，并将马达38收容在壳体35内。在这种情况下，不需要密封50，能够谋求减少组装工时。
在制动钳主体6上设置有：推进活塞12而使活塞12保持在制动位置的驻车制动机构即活塞保持机构34、作为对马达38的旋转进行助力的减速机构的正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36。活塞保持机构34、正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36作为将马达38的旋转运动传递到活塞12的传递机构20发挥作用，并收纳在壳体35内。
活塞保持机构34具有：将正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36的旋转运动，即马达38的旋转转换为直线方向的运动(以下，为了方便，称为“直线运动”)，对活塞12施加推力而使活塞12移动的滚珠坡道机构28；成为利用该滚珠坡道机构28的动作来按压活塞12的按压部件的一部分的推杆53；配置在液压缸10的底壁9与推杆53之间，换言之，配置在滚珠坡道机构28与活塞12之间，作为将活塞12保持在制动位置的推力保持机构的螺纹机构52。活塞保持机构34、正齿多级减速机构37、行星齿轮减速机构36、活塞12、滚珠坡道机构28和螺纹机构52等作为将马达38的旋转转换为直线方向的运动的旋转-直线运动转换机构发挥作用。
需要说明的是，为了获得推进活塞12的旋转力，设置有作为对马达38的旋转进行助力的减速机构的正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36，但并不一定必须设置这些结构。只要是能够输出马达38用于推进活塞12的旋转力的结构，能够省略其中任一方，或者双方的减速机构。
正齿多级减速机构37构成为包括：小齿轮(ピニオンギヤ)42、第一减速齿轮43、第二减速齿轮44。小齿轮42具有：形成为筒状，并压入固定于马达38的旋转轴38A的孔部42A；形成于外周的齿轮42B。第一减速齿轮43由：与小齿轮42的齿轮42B啮合的大径的大齿轮43A、从大齿轮43A沿轴向延伸形成的小径的小齿轮43B一体形成。该第一减速齿轮43能够旋转地被轴62支承，该轴62的一端被壳体35支承，并且另一端被盖体39支承。第二减速齿轮44由与第一减速齿轮43的小齿轮43B啮合的大径的大齿轮44A、从大齿轮44A沿轴向延伸形成的小径的恒星齿轮44B一体形成。恒星齿轮44B构成后述行星齿轮减速机构36的一部分。该第二减速齿轮44能够旋转地被轴63支承，该轴63支承在盖体39上。
行星齿轮减速机构36具有：恒星齿轮44B、多个(本例中为三个)行星齿轮(プラネタリギヤ)45、内齿轮46、支架48。行星齿轮45具有与第二减速齿轮44的恒星齿轮44B啮合的齿轮45A、供从支架48立设的销47插入的孔部45B。三个行星齿轮45在支架48的圆周上等间隔配置。
支架48形成为圆板状，多边形柱48A在支架48的中心向内制动块2侧突设。该支架48的多边形柱48A通过与后述设置在滚珠坡道机构28的旋转斜面29的圆柱部29B上的多边形孔29C嵌合，而能够在支架48和旋转斜面29相互传递旋转转矩。在支架48的外周侧形成有多个销用孔48B。在该各销用孔48B内压入固定有销47，该销47将各行星齿轮45可旋转地支承。该支架48和各行星齿轮45被壳体35的壁面35A和内齿轮46的一体设置在第二减速齿轮44侧的环状壁部46B限制轴向的移动。另外，在支架48的中心形成有插孔48C。在该插孔48C内压入固定有轴63，该轴63由盖体39支承，并将第二减速齿轮44旋转自如地支承。需要说明的是，在本例中，利用设置在支架48上的多边形柱48A限制相对旋转，但也可以采用花键、键等能够传递旋转转矩的机械元件。
内齿轮46由内齿46A和环状壁部46B形成，内齿46A分别与各行星齿轮45的齿轮45A啮合，环状壁部46B从该内齿46A连续并一体设置在第二减速齿轮44侧来限制行星齿轮45在轴向的移动。该内齿轮46压入固定在壳体35内。
螺纹机构52具有：构成为将活塞12保持在制动位置的推力保持机构，并与后述的旋转直线运动斜面31的圆筒部31B的外周螺纹结合，作为螺旋部件的底座螺母33、与推杆53螺纹结合的，作为抵接部件的螺母55。
推杆53由轴环部53A和螺纹结合部53C一体形成而构成。该轴环部53A经由推力轴承56，在轴向与滚珠坡道机构28的旋转直线运动斜面31相对配置。在轴环部53A与后述的护圈26之间安装有螺旋弹簧27。螺旋弹簧27一直对推杆53向推力轴承56侧，即液压缸部7的底壁9侧施力。另外，螺旋弹簧27经由推杆53对后述的滚珠坡道机构28的旋转直线运动斜面31向液压缸部7的定壁9侧施力。在推杆53上，在其轴环部53A的外周面沿周向设置有多个凸部53B。凸部53B在后述的护圈26的缩径部26B，分别与沿周向设置的多个纵长槽部26E嵌合。利用该凸部53B和纵长槽部26E的嵌合，推杆53能够沿轴向在纵长槽部26E的轴向长度的范围内移动，而相对于护圈26向旋转方向的移动被限制。
螺母55具有贯通孔即孔部55A，一端侧的圆筒部55B与另一端侧的凸缘部54一体形成，螺母55沿轴向的截面形成为T形，外形形成为蘑菇状。在孔部55A中的相当于圆筒部55B的位置形成有与推杆53的螺纹结合部53C螺纹结合的、作为抵接部件螺纹部的螺纹结合部55C。
在凸缘部54的外周端，在周向隔开间隔形成有多个凸部54A。各个凸部54A与平面部12C抵接，该平面部12C在活塞12的圆筒部12B的内周面沿轴向延伸，并在周向隔开间隔形成多个。利用该抵接，螺母55能够相对于活塞12沿轴向移动，而向旋转方向的移动被限制。在螺母55的凸缘部54的前端面形成有倾斜面54B。该倾斜面54B能够与形成于活塞12的底部12A的内侧的倾斜面12D抵接。通过使螺母55的凸缘部54的倾斜面54B与活塞12的倾斜面12D抵接，而使来自马达38的旋转力经由作为螺纹机构52的推杆53、螺母55和凸缘部54传递到活塞12。由此，活塞12前进。在螺母55的凸缘部54的凸部54A和倾斜面54B形成有多个槽部54C(参照图3)、54D。这些槽部54C、54D使由活塞12的底部12A和凸缘部54包围的空间与液压室13连通，而使制动液能够流通，确保上述空间的排气性。
推杆53与螺母55的螺纹结合部53C、55C设定为不可逆性大的螺纹，即，螺母55不因来自活塞12的向旋转直线运动斜面31的轴向负载而旋转，其反效率为0以下。在本例中，利用推杆53和作为抵接部件的螺母55构成按压部件。
滚珠坡道机构28具有：作为输入部件的旋转斜面29、作为从动部件的旋转直线运动斜面31、安装在旋转斜面29与旋转直线运动斜面31之间的滚珠32。在本例中，旋转直线运动斜面31具有作为螺旋部件的底座螺母33和作为上述螺纹机构29的功能。
旋转斜面29由圆板状的旋转板29A和从该旋转板29A的大致中心一体延伸的圆柱部29B构成，并且沿轴向的截面形成为T形。该圆柱部29B插入于设置在底座螺母33的底壁33A的插孔33D和设置在液压缸10的底壁9的孔部9A。在该圆柱部29B的前端形成有供设置在支架48的多边形柱48A嵌合的多边形孔29C。另外，在旋转板29A的与圆柱部29B侧相反侧的面上形成有多个(在本例中为三个)滚槽29D，该滚槽29D沿周向具有规定的倾斜角，并以圆弧状延伸，并且在径向具有圆弧状截面。
另外，旋转板29A经由推力轴承30旋转自如地被支承在底座螺母33的底壁33A上。在液压缸10的底壁9的孔部9A与旋转斜面29的圆柱部29B的外周面之间设置有密封61，保持液压室13的液密性。在旋转斜面29的圆柱部29B的前端部安装有定位环64，限制旋转斜面29相对于制动钳主体6向内和外制动块2、3侧移动，即，限制向转子轴向的移动。这样，通过如上所述地限制旋转斜面29，底座螺母33不相对于制动钳主体6向转子轴向移动。因此，形成于底座螺母33的内螺纹部33C也不相对于制动钳主体6向转子轴向移动。
如图2所示，旋转直线运动斜面31形成为由圆板状的旋转直线运动板31A和从该旋转直线运动板31A的外周端立设的圆筒部31B构成的有底圆筒状。在旋转直线运动板31A的与旋转斜面29的旋转板29A相对的面上，形成有多个(在本例中为三个)滚槽31D，该滚槽31D沿周向具有规定的倾斜角，并以圆弧状延伸，并且在径向具有圆弧状截面。另外，在圆筒部31B的外周面形成有外螺纹部31C，该外螺纹部31C与设置于底座螺母33的圆筒部33B的内周面的内螺纹部33C螺纹结合。
底座螺母33形成为由底壁33A和从该底壁33A的外周端立设的圆筒部33B构成的有底筒状。在该圆筒部33B的内周面形成有内螺纹部33C，该内螺纹部33C与设置于旋转直线运动斜面31的圆筒部31B的外周面的外螺纹部31C螺纹结合。在底座螺母33的底壁33A的大致中心形成有供旋转斜面29的圆柱部29B插入的通孔33D。并且，底座螺母33将旋转直线运动斜面31和旋转斜面29的旋转板29A收容在其圆筒部33B内，并使旋转斜面29的圆柱部29B插入其底壁33A的通孔33D内。另外，底座螺母33的底壁33A夹持在推力轴承30与推力轴承58之间，该推力轴承30配置在液压缸10的底壁9与旋转斜面29的旋转板29A之间。
由此，底座螺母33经由推力轴承58和推力垫圈57，能够旋转地被支承在液压缸10的底壁9。但是，底座螺母33通过使设置在其外周的多个凸部33E(参照图3)与设置在护圈26的凹部26G(参照图3)嵌合而限制相对于护圈26的相对旋转移动。另外，在护圈26的大径部26A的后端部形成有多个爪部26F(参照图3)，通过将底座螺母33组装到该护圈26内的规定位置后，并将各爪部26F向护圈26的中心方向折入，而限制底座螺母33向第二减速齿轮44侧移动。
需要说明的是，旋转直线运动斜面31的圆筒部31B的外螺纹部31C和设置在底座螺母33的圆筒部33B的内螺纹部33C形成为，在使旋转斜面29向一个方向旋转，而利用与旋转斜面29和旋转直线运动斜面31相对的滚槽29D、31D间的滚珠32的转动作用使旋转直线运动斜面31从旋转斜面29分离的情况下，在旋转直线运动斜面31与旋转斜面29向同方向旋转时，旋转直线运动斜面31从底座螺母33分离。
滚珠32由作为转动部件的钢珠构成，在本例中设置有三个。滚珠32在旋转斜面29的旋转板29A的各滚槽29D与旋转直线运动斜面31的旋转直线运动板31A的各滚槽31D之间分别安装有一个。并且，在向旋转斜面29施加旋转转矩时，滚珠32在滚槽29D和滚槽31D之间转动。在此，在滚珠32转动时，由于旋转直线运动斜面31与底座螺母33螺纹结合，因此在底座螺母33不相对于液压缸10旋转时，一边相对于底座螺母33旋转一边沿轴向推进。
此时，旋转直线运动斜面31向轴向推进，直至滚珠32转动产生的旋转直线运动斜面31的旋转转矩与旋转直线运动斜面31与底座螺母33之间的螺纹结合部即外螺纹部31C与内螺纹部33C之间的旋转阻力转矩平衡。另外，旋转直线运动斜面31与底座螺母33的螺纹结合部分即外螺纹部31C和内螺纹部33C设定为不可逆性大的螺纹，也就是说，底座螺母33不因来自活塞12的向旋转直线运动斜面31的轴向负载而旋转，即，外螺纹部31C和内螺纹部33C的反效率为0以下。需要说明的是，滚槽29D、31D也可以形成为在沿着周向倾斜的途中设置有凹部，或者使倾斜在途中发生变化。
护圈26整体构成为大致筒形，由：位于液压缸10的底壁9侧的大径部26A、从该大径部26A朝向液压缸10的开口7A方向缩径的缩径部26B、从该缩径部26B朝向液压缸10的开口7A方向延伸的小径部26C构成。在大径部26A的前端部(图1中右侧)形成有向中心侧部分地折入而卡止底座螺母33的多个爪部26F(参照图3)。另外，沿周向设置的多个纵长槽部26E形成在护圈26的缩径部26B，并与设置于推杆53的轴环部53A的多个对应的凸部53B嵌合。利用该嵌合，防止推杆53相对于护圈26旋转，并且能够使纵长槽部26E相对于护圈26沿轴向移动。
另外，在护圈26的小径部26C的外周卷绕有作为单向离合部件的弹簧离合器65的线圈(コイル)65A。该弹簧离合器65在护圈26向一个方向旋转时施加旋转转矩，而向其他方向旋转时几乎不施加旋转转矩。在此，相对于在螺母55向滚珠坡道机构28的方向移动时的旋转方向施加旋转阻力转矩。
弹簧离合器65的旋转阻力转矩的大小比在旋转直线运动斜面31与底座螺母33在轴向相互靠近时，螺旋弹簧27的作用力产生的旋转直线运动斜面31与底座螺母33之间的螺纹结合部31C、33C的旋转阻力转矩大。另外，在弹簧离合器65的前端侧(图1中左侧)形成有环部65B，与螺母55的各凸部54A同样地与活塞12的平面部12C抵接。由此，弹簧离合器65能够相对于活塞12沿轴向移动，而向旋转方向的移动被限制。在本例中，利用旋转直线运动斜面31的外螺纹部31C、底座螺母33、护圈26、推杆53和螺母55构成螺纹机构。
马达38与驱动控制该马达38的驱动控制装置即电子控制单元(electroniccontrol unit，ECU)70连接。ECU70与为了指示驻车制动动作和解除驻车制动而被操作的驻车开关71连接。需要说明的是，在ECU70中，不仅基于按钮、手柄的手动开关操作，还能够基于来自未图示的车辆侧的信号，例如来自控制器局域网(controller area network，CAN)的信息，而不是根据驻车开关71的操作而进行动作。
接下来，说明上述盘式制动器1的作用。
[通常的液压制动器的作用]
首先，说明利用制动器踏板操作的作为通常液压制动器的盘式制动器1在制动时的作用。在驾驶人员踩踏制动器踏板时，与制动器踏板的踏力对应的液压从主缸经由液压回路(均为图示)供给到制动钳4内的液压室13。由此，活塞12一边使活塞密封11发生弹性变形一边从非制动时的原位置前进(向图1的左侧移动)而使内制动块2向盘形转子D按压。并且，制动钳主体6利用活塞12的按压力的反作用力相对于支架5向图1的右侧移动，而使安装在爪部8的外制动块3向盘形转子D按压。其结果是，盘形转子D被一对内和外制动块2、3夹住而产生摩擦力，进而产生车辆的制动力。
然后，在驾驶人员释放制动器踏板时，来自主缸的液压的供给被切断而使液压室13内的液压降低。由此，活塞12利用活塞密封11的弹性变形的回复力后退到原位置而解除制动力。并且，在伴随内和外制动块2、3的磨损而使活塞12的移动量增大而超过活塞密封11的弹性变形的限界时，在活塞12与活塞密封11之间发生滑动。由于该滑动而使活塞12相对于制动钳主体6的原位置发生移动，刹车块间隙(パッドクリアランス)被调节为一定。
[驻车制动的作用]
接下来，基于图4A、图4B并参照图1说明用于维持车辆的停止状态的驻车制动的作用。图1、图4A和图4B表示驻车制动被解除的状态。在从该状态操作驻车开关71而使驻车制动动作时，利用ECU70驱动马达38，而经由正齿多级减速机构37使行星齿轮减速机构36的恒星齿轮44B旋转。利用该恒星齿轮44B的旋转，经由各行星齿轮45使支架48旋转。支架48的旋转力传递到旋转斜面29。
在此，由于经由推杆53传递的螺旋弹簧27的作用力，为了使滚珠坡道机构28的旋转直线运动斜面31相对于制动钳主体6前进(向图1中左侧移动)，需要某规定值以上的推力，进一步地需要旋转转矩T1。与此相对，在一对内和外制动块2、3与盘形转子D不抵接，而不产生从活塞12向盘形转子D的按压力的状态下，用于使推杆53旋转的必要旋转转矩T2比用于使旋转直线运动斜面31前进的必要旋转转矩T1足够小。另外，在使驻车制动动作时，未施加弹簧离合器65的旋转阻力转矩T3。
因此，在传递从支架48向旋转斜面29的旋转力的初期，由于旋转直线运动斜面31不前进，如图5A和5B所示，因此旋转斜面29与旋转直线运动斜面31开始一起旋转。其旋转力除了机械损失量以外几乎都从旋转直线运动斜面31与底座螺母33的螺纹结合部31C、33C经由护圈26和推杆53传递到螺纹机构52。因此，螺纹机构52在机械效率好的状态动作。即，支架48利用该旋转力与旋转斜面29、旋转直线运动斜面31、底座螺母33、护圈26和推杆53一起一体旋转。通过利用该推杆53的旋转使螺母55前进(向图1中左侧移动)，而使螺母55的凸缘部54的倾斜面54B与活塞12的倾斜面12D抵接，并且按压倾斜面12D来使活塞12前进。
并且，在马达38被驱动，而利用螺纹机构52的作用使活塞12开始产生对盘形转子D的按压力时，利用伴随该按压力的轴向力使在推杆53与螺母55的螺纹结合部产生的旋转阻力增大，并使用于使螺母55前进的必要旋转转矩T2增大。并且，必要旋转转矩T2比用于使滚珠坡道机构28动作、即、使旋转直线运动斜面31前进的必要旋转转矩T1大。其结果是，推杆53的旋转停止，并经由与推杆53的相对旋转被限制的护圈26使底座螺母33的旋转停止。于是，如图6A和6B所示，通过使旋转直线运动斜面31一边旋转一边沿轴向前进，使活塞12经由螺纹机构52，即推杆53和螺母55前进，而增大活塞12向盘形转子D的按压力。
此时，由于施加来自旋转斜面29的旋转转矩而使滚槽31D产生的推力和通过与底座螺母33螺纹结合而产生的推力的总和施加到旋转直线运动斜面31。另外，在此时，推杆53抵抗螺旋弹簧27的作用力而前进。需要说明的是，在本例中，一开始，由于通过使螺纹机构52动作而使螺母53前进来使活塞12前进而获得向盘形转子D的按压力，因此能够调节由于螺纹机构52的动作而使一对内和外制动块2、3因长时间磨损而导致变化的螺母53相对于活塞12的原位置。
在此，滚珠坡道机构28的导程L(在旋转斜面29转一圈时的旋转直线运动斜面31的前进量)利用下式表示。
L＝Lscrew×LB&R/(Lscrew+LB&R)
但是，Lscrew为旋转直线运动斜面31与底座螺母33的螺纹结合部31C、33C的导程，LB&R是在各滚槽29D、31D的导程。例如，在Lscrew＝3mm，LB&R＝3mm时，L＝1.5mm，减小导程而能够提高增力比(相对于旋转转矩的推力)。
并且，ECU70驱动马达38，直至从一对内和外制动块2、3向盘形转子D施加的按压力达到规定值，例如，马达38的电流值达到规定值。然后，ECU70在向盘形转子D的按压力达到规定值时，停止向马达38的通电。于是，滚珠坡道机构28由于旋转斜面29的旋转停止，因此不会因各滚槽29D、31D之间的滚珠32的转动作用而向旋转直线运动斜面31施加推力。向盘形转子D的按压力的反作用力经由活塞12和螺纹机构52作用在旋转直线运动斜面31，旋转直线运动斜面31利用与底座螺母33之间不进行逆向动作的外螺纹部31C和内螺纹部33C螺纹结合，因此旋转直线运动斜面31不旋转而维持停止状态，活塞12被保持在制动位置。由此，制动力被保持而完成驻车制动动作。
接下来，在解除驻车制动时，基于驻车开关71的驻车解除操作，ECU70使马达38向使活塞12返回，即在使活塞12从盘形转子D分离的旋转方向驱动活塞12。关于解除该驻车制动时的马达38的控制将在后述的“电动马达的第一控制动作”和“电动马达的第二控制动作”中具体说明。由此，正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36向使活塞12返回的方向动作。此时，由于在旋转斜面29上未作用有轴向力，因此在滚32返回旋转斜面29和旋转直线运动斜面31的各滚槽29D、31D之间的初始位置(滚珠坡道机构28的初始位置)之前，旋转斜面29不能向旋转直线运动斜面31传递旋转转矩。因此，在解除初始阶段，仅旋转斜面29旋转。
接下来，如图7B所示，在旋转斜面29旋转，而使滚珠32返回旋转斜面29和旋转直线运动斜面31的各滚槽29D、31D之间的初始位置时，如图8A和8B所示，旋转斜面29经由滚珠32开始向旋转直线运动斜面31传递旋转转矩。在该解除中期阶段，对盘形转子D的按压力的反作用力施加在螺母55上，因此旋转斜面29不能使旋转直线运动斜面31旋转。这样，滚珠坡道机构28在开始进行内制动块2的释放(release)控制后，相对于马达38的旋转，活塞12的动作暂时停止。
即，使大径的旋转直线运动斜面31与底座螺母33的螺纹结合部即外螺纹部31C与内螺纹部33C相对旋转的必要旋转转矩T4比用于使推杆53和螺母55的螺纹结合部53C、55C旋转而需要的旋转转矩T5与弹簧离合器65产生的旋转阻力转矩T3的合计必要旋转转矩T5+T3小。因此，利用旋转斜面29的旋转，旋转直线运动斜面31、护圈26和推杆53成为一体并抵抗弹簧离合器65的作用力而旋转。因此，推杆53与螺母55相对旋转而使螺母55向从活塞12分离的方向后退。
并且，由于螺母55后退而使活塞12向盘形转子D的按压力减少，使旋转直线运动斜面31的外螺纹部31C与底座螺母33的内螺纹部33C相对旋转的必要旋转转矩T4比弹簧离合器65的旋转阻力转矩T3小。由此，如图9A和9B所示，护圈26的旋转停止，旋转直线运动斜面31与旋转斜面29一起，一边相对于底座螺母33旋转一边后退，并返回初始位置，而完成解除驻车制动。在此，ECU70基于用于解除驻车制动的马达38的驱动时间、向马达38流动的马达电流来进行控制使马达38停止，以使得螺母55从活塞12到达适度地分离的螺母55的初始位置(应用控制(アプライ制御)的初始位置)。
需要说明的是，在本例中，旋转转矩经由滚珠32从旋转斜面29向旋转直线运动斜面31传递。但是，不限于此，也可以不经由滚珠32，而是在旋转斜面29和旋转直线运动斜面31上分别形成、在旋转斜面29和旋转直线运动斜面31位于图4B所示位置时供卡合的突起。利用这些突起，旋转斜面29直接沿旋转直线运动斜面31旋转，而提高滚珠32、各滚槽29D、31D的耐久性。
[电动马达的第一控制动作]
接下来，参照图10的流程图说明解除驻车制动时的马达38的第一控制动作。如上所述，基于驻车开关71的驻车解除操作，ECU70驱动马达38，以使活塞12从盘形转子D分离。因此，解除按压在盘形转子D上的内制动块2的紧固。
此时，利用马达38，对内制动块2进行如图10的流程图所示的释放控制。首先，利用ECU70以PWM控制开始驱动马达38(步骤S1)。在接下来的步骤S2中，判定是否经过了规定时间(一定时间)，并利用PWM控制进行驱动直至经过规定时间。在经过规定时间时，利用ECU70，从PWM控制切换(变更)为开/关控制来驱动马达38(步骤S3)。
在接下来的步骤S4中，根据马达38的驱动电流的变化降低内制动块2向盘形转子D的按压力，换言之，进行旋转-直线运动转换机构的转矩减少的检测(步骤S5)。在检测到转矩减少时，将该信息供给到ECU70，在ECU70确认解除了驻车制动(步骤S6)。接下来，从步骤S3的切换开始经过规定时间，进行开/关控制而完成释放动作(步骤S7、S8)。因此，内和外制动块2、3从盘形转子D分离而解除驻车制动。
另一方面，在步骤S5中，在未检测到转矩减少的情况下，从向开/关控制的切换经过规定时间，根据开/关控制的驱动电流的变化而进行转矩减少的检测(步骤S9、S4、S5)。在经过规定时间而没有检测到转矩减少的情况下，由于驻车制动未被解除，因此ECU70进行禁止车辆行进的处理，并利用警示灯、警报器等告知驾驶人员(步骤S10)，由此完成释放控制。
图11至图13是分别在上述释放控制中，将利用开/关控制驱动马达38的情况，利用PWM控制驱动马达38的情况和本实施方式的情况(在初始阶段利用PWM控制驱动马达38，经过规定时间后向开/关控制的驱动变更的第一控制动作)进行对比，并分别表示释放电流波形、转矩波形和马达转速。如图11所示，在利用开/关控制驱动马达38时，在释放电流的初期，由于马达38从停止状态起动，因此突入电流流动。然后，马达38在从起动(时刻t0)稍微滞后的时刻t0’开始旋转。在时刻t1、t2之间，通过检测到马达38的驱动电流以台阶状减小，即急剧减小规定值以上，而检测到内制动块2向盘形转子D的按压力降低，换言之，检测到旋转-直线运动转换机构的转矩减少。然后，在经过规定时间的时刻t3，停止驱动马达。但是，由于在时刻t2、t3之间的马达转速比较高(h1)，因此减速机构的动作噪音大。
另外，如图12所示，在利用PWM控制驱动马达38时，通过反馈进行电流控制，以成为解除制动力所需的目标转矩Tm，因此释放电流从时刻t0一点一点接近目标转矩Tm地逐渐变化。因此，虽然在时刻t1、t2之间的转矩波形发生剧烈变化，但释放电流波形并不产生以台阶状下降的变化。这是由于在驱动电流急剧下降前，利用反馈返回地接近目标转矩Tm。另一方面，与开/关控制相比，马达转速降低(h2＜h1)，因此减速机构的动作噪音减小。
与此相对，如图13所示，在初始阶段利用PWM控制驱动马达38，并在经过规定时间(Δt1)的时刻t1，通过向开/关控制变更(切换)来进行驱动，由于出现机械机构的电流特性，因此在释放电流波形中产生驱动电流以台阶状下降的期间(时刻t2、t3之间)。该规定时间Δt1设定为作为制动块的内制动块2在释放控制开始后，相对于马达38的旋转，活塞12的动作暂时停止的时间，或者设定为内制动块2在释放控制开始后到活塞12开始动作的时间，例如100msec左右。通过检测该电流值的台阶状的下降，能够检测内制动块2对盘形转子D的按压力的降低，换言之，能够检测旋转-直线运动转换机构的转矩减少。然后，在时刻t4完成释放控制。
因此，根据该第一控制动作，由于通过马达38的驱动电流的变化能够检测旋转-直线运动转换机构的转矩减少，因此容易检测驻车制动被解除，而能够降低后轮拖行的可能性。
[电动马达的第二控制动作]
图14是表示解除驻车制动时的马达38的第二控制动作的流程图。在对内制动块2开始进行释放控制时，开始利用ECU70以PWM控制驱动马达38(步骤S1)。在接下来的步骤S2中，判定是否经过了规定时间(一定时间)，在经过规定时间以前利用PWM控制进行马达38的驱动。在经过规定时间时，利用ECU70，从PWM控制切换(变更)为开/关控制来驱动马达38(步骤S3)。
在接下来的步骤S4中，根据马达38的驱动电流的变化检测内制动块2向盘形转子D的按压力的减小，换言之，进行旋转-直线运动转换机构的转矩减少的检测(步骤S5)。在检测到转矩减少时，将该信息供给到ECU70，并确认利用ECU70解除了驻车制动(步骤S6)。然后，在从向开/关控制切换经过规定时间，并在进行马达38的开/关控制后(步骤S7、S8)，切换为PWM控制(步骤S11)。从该切换经过规定时间，进行PWM控制(步骤S11、S12)，而完成释放动作。因此，内和外制动块2、3从盘形转子D分离而解除驻车制动。
另一方面，在步骤S5中，在检测到转矩减少的情况下，判定从向开/关控制切换是否经过了规定时间(步骤S9)，在经过规定时间以前，根据开/关控制下的驱动电流的变化进行转矩减少的检测(步骤S9、S4、S5)。在从向开/关控制切换经过了规定时间也没有检测到转矩减少的情况下，由于驻车制动未解除，因此ECU70进行禁止车辆行进的处理，并利用警示灯、警报器等告知驾驶人员(步骤S10)，而完成释放控制。
图15表示在释放控制中的第二控制动作的释放电流波形、转矩波形和马达转速。在初始阶段利用PWM控制驱动马达38，并在经过规定时间(Δt1)的时刻t1向开/关驱动变更(切换)来进行驱动时，释放电流波形产生驱动电流以台阶状降低的期间(时刻t2、t3之间)。该规定时间Δt1例如100msec左右。通过检测该电流值的台阶状的下降，能够检测内制动块2向盘形转子D的按压力的减小，换言之，能够检测旋转-直线运动转换机构的转矩减少。在检测到转矩减少后的时刻t3，再次切换为PWM控制来进行驱动。然后，在到时刻t4以前的规定时间进行PWM控制，而完成释放控制。
根据该第二控制动作，由于能够利用马达38的驱动电流的变化检测旋转-直线运动转换机构的转矩减少，因此容易检测驻车制动被解除，能够降低后轮拖行的可能性。并且，通过在检测转矩减少后切换为PWM控制，使马达38的转速降低(h2)而能够减小减速机构的动作噪音，例如能够减小齿轮啮合时的声音。因此，通过检测转矩减少能够减小后轮拖行的可能性，并且能够实现减速机构的动作噪音降低。
需要说明的是，在利用开/关控制经过规定时间不能检测到转矩减少的情况下，利用ECU70禁止车辆行进，并告知驾驶人员而完成释放控制，但也可以与检测转矩减少的情况同样地，在切换为PWM控制，并进行规定时间的PWM控制之后完成释放控制。
如上所述，在图1至图3和图4A、4B至图9A、9B所示结构的盘式制动器1中，在如驻车制动那样地推进活塞12并保持在制动位置时，在从一对内和外制动块2、3向盘形转子D施加按压力时，通过组合机械效率低的包括旋转直线运动斜面31的螺纹结合部31C和底座螺母33的螺纹结合部33C的螺纹机构52与机械效率高的滚珠坡道机构28，能够确保活塞保持机构34良好的动作效率，并且能够保持向盘形转子D的按压力。由此，与棘轮机构相比，能够使其结构简单化，能够提高盘式制动器1的生产率。
另外，由于在活塞12上不仅作用有来自旋转直线运动斜面31与底座螺母33的螺纹结合部分即外螺纹部31C和内螺纹部33C的按压力，还作用有来自滚珠坡道机构28的按压力，因此即便使马达38小型化也能够获得所希望的制动力。并且，通过使马达38小型化(低转矩化)，由于还能够将施加在正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36的转矩抑制为较低，因此在动作噪音、寿命方面有利。
除此之外，通过使用比滚珠坡道机构28在旋转直线运动转换效率方面好的包括推杆53、螺母55的螺纹机构52，提高使驻车制动动作时的响应性。
需要说明的是，作为减速机构，采用了正齿多级减速机构37和行星齿轮减速机构36，但也可以采用摆线针轮减速机、波动减速机等其他公知的减速机构。另外，作为滚珠坡道机构28的转动体采用了滚珠32，可以采用使用了耐负载性优秀的圆筒部件的滚柱坡道机构。
另外，在解除向盘形转子D的按压力时，作为向护圈26施加旋转阻力转矩的部件，使用了弹簧离合器65，但也可以如公知的带有手动制动器的盘式制动器制动钳那样，在护圈26上设置轴环部，并经由垫圈等利用定位环限制相对于液压缸10在轴向移动。在此，通过设计为在组装定位环后，将螺旋弹簧27压缩，由于螺旋弹簧27的作用力施加在轴环部、垫圈和定位环，因此能够在该部位产生旋转阻力转矩。
并且，以用于维持车辆停止状态的作用的一例，即以驻车制动为例说明了活塞保持机构34的动作，但在除了驻车制动以外的情况，例如，也可以在利用用于辅助车辆在坡道行进的坡起辅助系统、下坡辅助系统、加速器关闭而处于停车状态时的自动制动时等情况下，使作为驻车制动机构的活塞保持机构34动作。
另外，以适用于具有电动驻车制动机构的盘式制动器为例进行了说明，但本发明不限于上述图1至图3和图4A、4B至图9A、9B所示结构的盘式制动器，只要是利用将电动马达的旋转转换为直线方向运动的旋转-直线运动转换机构，而使驻车制动保持在制动状态，并且利用该旋转-直线运动转换机构解除电动驻车制动的装置即可，还能够适用于其他结构。
本申请要求了申请日为2013年7月31日，申请号为2014-156915的日本专利申请的优先权，并且在本文中引用该申请的全部内容。
本申请利用一个实施例来说明和描述本发明，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明权利要求范围内，能够进行各种变更和修改。
此外，本发明的实施方式仅用于说明，而不是为了限制本发明，本发明由权利要求书及其等同的范围确定。

Claims (19)

1.一种电动驻车制动装置，利用将电动马达(38)的旋转转换为直线方向的运动的旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)，将驻车制动保持为驻车制动状态，并且利用该旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)解除该驻车制动状态，其特征在于，
具有构成为控制所述驻车制动的驱动控制装置(70)，所述驱动控制装置(70)在解除所述驻车制动的情况下，利用脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达(38)，在从开始所述脉冲宽度调制控制经过规定时间后变更为利用ON/OFF控制驱动所述电动马达(38)。
2.如权利要求1所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)在变更为利用所述ON/OFF控制进行驱动后，检测所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少。
3.如权利要求2所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)在检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少的情况下，从利用所述ON/OFF控制驱动所述电动马达(38)变更为利用所述脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达(38)。
4.如权利要求3所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少情况下的所述脉冲宽度调制控制在规定时间内实行。
5.如权利要求2所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)基于所述电动马达(38)在ON/OFF控制中驱动电流的规定值以上的变化来检测所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少。
6.如权利要求2所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)在规定时间内未检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少的情况下，禁止车辆行进或者告知驾驶人员。
7.如权利要求1所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)包括电子控制单元，该电子控制单元基于驻车开关(71)或者来自车辆的信号驱动控制所述电动马达(38)。
8.如权利要求1所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述旋转-直线运动转换机构具有：使制动块(2、3)向转子(D)按压的活塞(12)；使电动马达(38)的旋转转换为直线方向的运动来推进所述活塞(12)，并使制动块(2、3)向转子(D)按压而保持在制动位置的传递机构(20)；在开始释放所述制动块(2、3)后，使所述活塞(12)的动作相对于所述电动马达(38)的旋转暂时停止的滚珠坡道机构(28)，
在所述驱动控制装置(70)解除所述驻车制动的情况下，从转子(D)释放所述制动块(2、3)。
9.如权利要求8所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述规定时间是在所述制动块(2、3)的释放控制开始后，相对于所述电动马达(38)的旋转，所述活塞(12)的动作暂时停止的时间，或者是在所述制动块(2、3)的释放控制开始后，到所述活塞(12)开始动作的时间。
10.如权利要求9所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)基于所述电动马达(38)在ON/OFF控制中的驱动电流的规定值以上的变化，检测制动块(2、3)向所述转子(D)的按压力的减小。
11.如权利要求5或10所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动电流的规定值以上的变化是驱动电流以台阶状减小的变化。
12.如权利要求10所述的电动驻车制动装置，其特征在于，
所述驱动控制装置(70)在检测到所述制动块(2、3)向所述转子(D)的按压力减小之后经过规定时间，进行所述电动马达(38)的脉冲宽度调制控制，并使所述制动块(2、3)从所述转子(D)分离。
13.一种电动驻车制动装置的解除方法，利用将电动马达(38)的旋转转换为直线方向的运动的旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)，使驻车制动保持为驻车制动状态，并且利用该旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)解除驻车制动状态，其特征在于，包括：
利用脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达(38)的步骤，
检测从开始所述脉冲宽度调制控制经过了规定时间的步骤，
变更为利用ON/OFF控制驱动所述电动马达(38)的步骤。
14.如权利要求13所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
还包括：在变更为利用ON/OFF控制驱动所述电动马达(38)后，检测所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少的步骤。
15.如权利要求14所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
还包括：在检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少后，从利用所述ON/OFF控制驱动所述电动马达(38)变更为利用所述脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达(38)的步骤。
16.如权利要求15所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
还包括：在检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少的情况下，从利用所述ON/OFF控制驱动所述电动马达变更为在规定时间内利用脉冲宽度调制控制驱动所述电动马达的步骤。
17.如权利要求16所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
基于所述电动马达(38)在ON/OFF控制中驱动电流的规定值以上的变化来检测所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少。
18.如权利要求17所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
所述驱动电流的规定值以上的变化是驱动电流以台阶状减小的变化。
19.如权利要求14所述的电动驻车制动装置的解除方法，其特征在于，
还包括：在规定时间内未检测到所述旋转-直线运动转换机构(12、28、34、36、37、52)的转矩减少的情况下，禁止车辆行进或者告知驾驶人员。
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