CN105579304B - 电动制动装置 - Google Patents

Abstract

提供一种电动制动装置，其可不损害作为制动器的功能，并且可防止动作声音的发生。电动制动装置包括：制动盘；制动片；电动机(2)；直动机构；控制装置(9)。控制装置(9)包括控制电动机(2)的角速度的电动机角速度控制功能部(40)；微分值计算机构(44)，该机构计算制动指令值的微分值；微分值对应角速度限制机构(41)，该机构伴随通过微分值计算机构(44)而计算的微分值的减小，通过电动机角速度控制功能部(40)以较低程度限制电动机(2)的角速度。

Description

电动制动装置

相关申请

本发明要求申请日为2013年9月9日、申请号为JP特愿2013—186047号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及下述的电动制动装置，该电动制动装置将电动机的旋转运动经由直动机构转换为直线运动，使制动片按压于制动盘上。

背景技术

在过去，作为电动制动器、摩擦制动器，人们提出有下述的类型。

1.促动器，通过踩下制动踏板，将电动机的旋转运动经由直动机构转换为直线运动，使制动片按压接触于制动盘上，施加制动力(专利文献1)。

2.采用行星滚柱丝杠机构的直动促动器(专利文献2)。

3.将片间隙保持一定的液压制动机构(专利文献3)。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平6—327190号公报

专利文献2：JP特开2006—194356号公报

专利文献3：JP特开平9—72361号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1、2那样的电动制动装置装载于车辆上的场合，具有因电动制动装置的动作声音损害车辆的舒适性的可能性。在上述电动制动装置中，产生大的动作声音的主要原因在于电动机高速旋转时的齿轮等的动力传递机构的噪音的情况多。此时，一般电动机角速度越高，所产生的动作声音越大。

对于将制动片按压于制动盘上的摩擦制动器，即使在上述制动片的按压力为零的情况下，因制动钳(caliper)的倾斜等的原因，产生摩擦力，作为拖拽转矩，车辆的耗油量或耗电量恶化。由此，比如，像上述专利文献3那样，在非制动时，一般在制动片和制动盘之间设置间隙。

在上述电动制动装置的场合，在具有上述间隙的状态，由于没有无负荷，故不依赖于请求制动力的大小，电动机转数变高的情况多。另一方面，如果以较低程度限制电动机转数，则产生制动器的响应延迟的问题。特别是在上述电动制动装置的场合，为了在小型的电动机中产生必要的制动力，具有减速机构的情况多，为了防止响应延迟，必须对应于减速比提高电动机转数，由此，具有产生大的动作声音的可能性。

本发明的目的在于提供可不损害作为制动器的功能、并且可防止动作声音的发生的电动制动装置。

用于解决课题的技术方案

在下面，为了容易理解，参照实施方式的标号，对本发明进行说明。

本发明的电动制动装置包括：制动盘6；制动片7；电动机2；直动机构4，该直动机构4将该电动机2的旋转运动转换为直线运动，并传递给上述制动片7；控制装置9，该控制装置9控制上述电动机2；

上述控制装置9包括：

电动机角速度控制功能部40，该电动机角速度控制功能部40控制上述电动机2的角速度；

微分值计算机构44，该微分值计算机构44计算将上述制动片7按压于上述制动盘6上的按压力的指令值的微分值；

微分值对应角速度限制机构41，该微分值对应角速度限制机构41伴随通过上述微分值计算机构44所计算的微分值的减小，通过上述电动机角速度控制功能部40以较低程度限制上述电动机2的角速度。

上述按压力的指令值也可采用比如制动踏板的行程，该场合的“指令值的微分值”相当于踏板操作速度。

按照上述方案，控制装置9按照下述方式对电动机2进行驱动控制，该方式为：在制动指令值增加，从非制动状态转到制动状态时，于设置规定的间隙的状态进行等待的制动片7按压于制动盘6上。控制装置9在制动指令值减少，转到非制动状态时，按照制动盘7与制动盘6隔离开，设置规定的间隙的方式驱动控制电动机2。

在驱动控制电动机2时，对于微分值对应角速度限制机构41，制动指令值的微分值越大，越允许电动机2的角速度到达高速，制动指令值的微分值越小，越对电动机2的角速度限制为低速。由此，在必须要求紧急制动的场合，可快速地响应，在缓慢的制动时可安静地制动。于是，可不损害制动器的功能，抑制动作声音的发生。可通过抑制动作声音的发生，谋求车内噪音的降低，提高车辆的舒适性。

上述电动机角速度控制功能部40也可包括PWM控制部34a，该PWM控制部34a对上述电动机2进行PWM控制，上述微分值对应角速度限制机构41通过按照限制PWM占空比的方式将指令提供给上述PWM控制部34a，以限制无负荷状态的上述电动机2的角速度。

上述PWM占空比表示脉冲的动作时间相对作为脉冲的动作时间与停止时间的和的开关周期的比。微分值对应角速度限制机构41对提供给PWM控制部34a的指令进行限制。微分值对应角速度限制机构41按照比如踏板的操作速度越慢，越限制PWM占空比的上限的方式以提供给PWM控制部34a的指令而动作。由此，伴随微分值计算机构44所算出的微分值的降低，降低电压实效值，以较低程度限制电动机2的角速度。

上述电动机角速度控制功能部40也可包括PAM控制部42，该PAM控制部42对上述电动机2进行PAM控制，上述微分值对应角速度限制机构41通过限制输出电压的振幅的上限值或下限值的方式将指令提供给上述PAM控制部42，以限制无负荷状态的上述电动机2的角速度。在该场合，PAM控制部42将电源电压经由比如升压电路42a或降压电路42b外加于电动机线圈上，通过电压的控制控制电动机2。在采用上述升压电路42a的场合，微分值对应角速度限制机构41限制上述升压电路42a的输出电压的振幅的上限值。在采用上述降压电路42b的场合，微分值对应角速度限制机构41限制上述降压电路42b的输出电压的振幅的下限值。由此，伴随微分值计算机构44所算出的微分值的降低，以较低程度限制电动机2的角速度。

上述电动机角速度控制功能部40还可包括频率控制部43，该频率控制部43控制外加于上述电动机2的三相电流的频率，上述微分值对应角速度限制机构41通过按照限制上述三相电流的频率的方式将指令提供给上述频率控制部43，以限制无负荷状态的上述电动机2的角速度。在该场合，通过借助频率控制部43，比如使U、V、W三相的通电切换周期在一定值以上，限制电动机2的角速度。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为本发明的第1实施方式的电动制动装置的剖视图；

图2为该电动制动装置的减速机构等的放大剖视图；

图3为该电动制动装置的控制系统的方框图；

图4为以示意方式表示该电动制动装置中的控制装置等的方框图；

图5为表示该电动制动装置中的电动机角速度限制的动作的构思图；

图6为以示意方式表示本发明的另一实施方式的电动制动装置中的控制装置等的方框图；

图7A为以示意方式表示本发明的还一实施方式的电动制动装置中的控制装置等的方框图；

图7B为以示意方式表示本发明的还一实施方式的变形例子的电动制动装置中的控制装置等的方框图。

具体实施方式

根据图1～图5，对本发明的第1实施方式的电动制动装置进行说明。像图1所示的那样，该电动制动装置包括：外壳1；电动机2；减速机构3，该减速机构3减小该电动机2的旋转速度；直动机构4；锁定机构5；制动盘6；制动片7；控制装置9(图3)。在外壳1的开口端，设置于径向外方延伸的基板8，在该基板8上支承有电动机2。在外壳1的内部组装有直动机构4，该直动机构4通过电动机2的输出，对制动盘6，在本例子中对盘状转子6施加制动力。外壳1的开口端和基板8的外侧面通过外罩10而覆盖。

对直动机构4进行说明。直动机构4为将从减速机构3而输出的旋转运动转换为直线运动，使制动片7与制动盘6接触或与制动盘6隔离开的机构。该直动机构4包括：滑动部件11；轴承部件12；环状的推力板13；推力轴承14；滚动轴承15、15；旋转轴16；支架17；滑动轴承18、19。在外壳1的内周面上，以止转，并且于轴向而自由移动的方式支承有圆筒状的滑动部件11。在滑动部件11的内周面上设置有螺旋突起11a，该螺旋突起11a于径向内方以规定距离而突出，呈螺旋状。在该螺旋突起11a上，啮合有后述的多个行星滚柱20。

在外壳1内部的滑动部件11的轴向一端侧设置轴承部件12。该轴承部件12包括：向径向外方延伸的法兰部；凸缘部。于凸缘部的内部嵌合有滚动轴承15、15，于各轴承15、15的内圈内径面上嵌合有旋转轴16。于是，旋转轴16经由轴承15、15自由旋转地支承于轴承部件12上。

在滑动部件11的内周上设置支架17，该支架17可以上述旋转轴16为中心而旋转。支架17包括盘片17a、17b，这些盘片17a、17b于轴向而相互面对地设置。具有将接近轴承部件12的盘片17b称为内侧盘片17b，将盘片17a称为外侧盘片17a的情况。在一个盘片17a中的面临另一盘片17b的侧面上，设置间隔调整部件17c，该间隔调整部件17c从该侧面的外周缘部向轴向突出。由于该间隔调整部件17c调整多个行星滚柱20的间隔，故该间隔调整部件17c以间隔开的方式于圆周方向而按照多个设置。通过这些间隔调整部件17c一体地设置两个盘片17a、17b。

内侧盘片17b通过嵌合于其与旋转轴16之间的滑动轴承18，以自由旋转、并且于轴向而自由移动的方式支承。在外侧盘片17a的中心部形成轴插入孔，在该轴插入孔中嵌合滑动轴承19。外侧盘片17a通过滑动轴承19，自由旋转地支承于旋转轴16上。在旋转轴16的端部，嵌合承受推力荷载的垫圈，设置用于防止该垫圈的抽出的止动圈。

在支架17上，多个滚柱轴21于周向间隔开地设置。各滚柱轴21的两端部支承于盘片17a、17b上。即，在盘片17a、17b上，形成分别由长孔构成的多个轴插入孔，在各轴插入孔中插入各滚柱轴21的两端部，这些滚柱轴21以于径向自由移动的方式被支承。在多个滚柱轴21上套挂有弹性环22，该弹性环22使这些滚柱轴21向径向内方偏置。

在各滚柱轴21上以自由旋转的方式支承有行星滚柱20，各行星滚柱20夹设于旋转轴16的外周面与滑动部件11的内周面之间。通过套挂于多个滚柱轴21上的弹性环22的偏置力，将各行星滚柱20按压于旋转轴16的外周面上。通过旋转轴16的旋转，与该旋转轴16的外周面接触的各行星滚柱20因接触摩擦而旋转。在行星滚柱20的外周面上，形成与上述滑动部件11的螺旋突起11a啮合的螺旋槽。

在支架17的内侧盘片17b与行星滚柱20的轴向一端部之间，夹设有垫圈和推力轴承(均在图中没有示出)。在外壳1的内部，在内侧盘片17b和轴承部件12之间，设置环状的推力板13和推力轴承14。

对减速机构3进行说明。像图2所示的那样，减速机构3为将电动机2的旋转减速并传递给固定于旋转轴16上的输出齿轮23的机构，其包括多个齿轮排。在本例子中，减速机构3可通过齿轮排25、26、27依次减速安装于电动机2的转子轴2a上的输入齿轮24的旋转，将该旋转传递给固定于旋转轴16的端部的输出齿轮23。

对锁定机构5进行说明。锁定机构5按照可切换到阻止直动机构4的制动力松弛动作的锁定状态和允许该直动机构4的制动力松弛动作的非锁定状态的方式构成。在上述减速机构3中设置有锁定机构5。锁定机构5包括：壳体(在图中没有示出)；锁销29；将该锁销29偏置于非锁定状态的偏置机构(在图中没有示出)；直线螺线管30，其构成切换驱动锁销29的促动器。上述壳体支承于基板8上，在该基板8上，形成允许锁销29的进退的销孔。

锁定状态通过下述方式实现，该方式为：通过直线螺线管30，使锁销29进出，与形成于齿轮排26中的输出侧的中间齿轮28上的卡扣孔(在图中没有示出)卡合，禁止中间齿轮28的旋转。另一方面，使直线螺线管30停止动作，通过上述偏置机构的偏置力，将锁销29接纳于上述壳体内部，与上述卡扣孔脱离，允许中间齿轮28的旋转，由此，使锁定机构5处于非锁定状态。

图3为该电动制动装置的控制系统的方框图。像图3所示的那样，在装载该电动制动装置的车辆中，设置控制车辆整体的电子控制单元的ECU 31。ECU 31对应于传感器32a的输出，形成减速指令，该传感器32a的输出对应于该制动踏板32的动作量(行程量)而变化。在ECU 31上连接逆变装置33，逆变装置33包括：相对各电动机2而设置的电源电路部34；控制该电源电路部34的电动机控制部35。

电动机控制部35由计算机、在其中运行的程序与电子电路构成。电动机控制部35为下述机构，该机构按照由ECU 31而提供的减速指令，将该减速指令转换为电流指令，将该电流指令提供给电源电路部34的PWM控制部34a。另外，电动机控制部35具有将与电动机2有关的各检测值、控制值等的各信息输出给ECU 31的功能。

电源电路部34包括逆变器34b和PWM控制部34a，该逆变器34b将电源36的直流电转换为用于电动机2的驱动的三相的交流电，该PWM控制部34a控制该逆变器34b。电动机2由三相的同步电动机等构成。逆变器34b由多个半导体开关元件(在图中没有示出)构成，PWM控制部34a对已输入的电流指令进行脉冲宽度调制，将开关指令提供给上述各半导体开关元件。

电动机控制部35包括作为其基本的控制部的电动机驱动控制部37。电动机驱动控制部37为下述机构，按照从作为上级控制机构的ECU 31提供的转矩指令的减速指令，将该减速指令转换为电流指令，将该电流指令提供给电源电路部34的PWM控制部34a。电动机驱动控制部37从电流检测机构38获得从逆变器34b流到电动机2的电动机电流值，进行电流反馈控制。另外，电动机驱动控制部37从旋转角度传感器39，获得电动机2的转子的旋转角，按照进行与转子旋转角相对应的有效的电动机驱动的方式，将电流指令提供给PWM控制部34a。另外，该电流指令在本例子中，通过电压值而提供。通过该电动机驱动控制部37和PWM控制部34a构成控制电动机2的角速度的电动机角速度控制功能部40。

在本实施方式中，在上述结构的电动机控制部35中，设置下述的微分值计算机构44与微分值对应角速度限制机构41。微分值计算机构44对将制动片按压于制动盘上的按压力的指令值的微分值进行计算。微分值对应角速度限制机构41伴随通过微分值计算机构44而检测的微分值的变低，通过电动机角速度控制功能部40，以较低程度限制电动机2的角速度。

微分值对应角速度限制机构41通过对从电动机驱动控制部37提供给PWM控制部34a的电压值进行限制，限制PWM占空比，限制无负荷状态的电动机2的角速度。上述PWM占空比表示脉冲的动作时间相对作为脉冲动作时间和停止时间的和的开关周期的比。

图4为以示意方式表示该电动制动装置的控制装置等的方框图。还参照图3而进行说明。微分值对应角速度限制机构41包括比如判断部41a，该判断部41a判断比如从微分值计算机构44而获得的微分值是否在已确定的设定范围内；限幅电路41b。上述设定范围通过实际车辆试验、模拟等的方式设定，根据需要设定多个设定范围。

限幅电路41b可通过来自外部的信号切换到能动状态和非能动状态，在平时处于非能动状态。在上述判断部41a判定上述微分值在已确定的设定范围内时，使限幅电路41b处于能动状态，将输出电压抑制在设定电压以下。然后，在比如上述判断部41a判定从图示之外的车速检测机构而获得的车速为零，即处于车辆停止状态时，使限幅电路41b恢复到非能动状态。上述车速检测机构也可比如通过对由检测车轮的旋转角的旋转角度传感器等而检测的旋转角度进行微分处理的方式，计算车速。在限幅电路41b于能动状态的中途，比如如果判断部41a判定因比如进行紧急制动动作，上述微分值脱离确定的设定范围，则限幅电路41b恢复到非能动状态。

微分值对应角速度限制机构41以下述方式行使给予PWM控制部34a的指令。即，伴随上述微分值变小，即制动踏板32的操作速度变慢，越限制PWM占空比的上限。由此，伴随上述微分值变小，降低电压实效值，将电动机2的角速度以较低程度限制。

图5为表示该电动制动装置的电动机角速度限制的动作的概念图。在图5中，给出输入到电动制动装置的制动力指令值的微分值越低，电动机的角速度的限制值越低的例子。还参照图3而进行说明。控制装置9按照在制动力的指令值(通过图5(a)中的虚线表示)增加，从非制动状态转到制动状态时，将以设置规定的间隙的状态等待的制动片按压于制动盘上的方式，对电动机2进行驱动控制。在片间隙在零以上时，不产生制动力(图5(c))，在产生从输入指令值到间隙为零时的时间量的延迟后，发挥实际制动力(由图5(a)中的实线表示)。

控制装置9按照在制动指令值减少，转到非制动状态时，即使在制动力为零后的情况下，制动片与制动盘离开，设置规定的间隙的方式对电动机2进行驱动控制。在对电动机2进行驱动控制时，对于微分值对应角速度限制机构41，制动指令值的微分值越大，越允许电动机2的角速度到高速(图5(b)、图5(d))，制动指令值的微分值越小，越对电动机2的角速度限制为低速。

像参照图3而说明的那样，PWM控制部34a对应于从电动机驱动控制部37而以电压值提供的指令，控制电动机线圈的导通时间的PWM占空比。此时，通过限制PWM占空比的上限值或下限值，限制电动机转数。即，微分值对应角速度限制机构41对从电动机驱动控制部37提供给PWM控制部34a的电压值进行限制。由此，伴随通过微分值计算机构44而计算的微分值的变小，降低电压实效值，以较低程度而限制电动机2的角速度。在像这样，必须要求紧急制动动作的场合，可快速地响应，在缓慢的制动时，可安静地动作。于是，可不损害制动器的功能，抑制动作声音。可通过抑制动作声音的发生，谋求车内噪音的降低，提高车辆的舒适性。

对另一实施方式进行说明。在下面的说明中，对于与通过在各方式中在先进行的实施方式而说明的事项相对应的部分，采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅说明结构的一部分的场合，对于结构的其它的部分，只要没有特别的记载，与在先说明的实施方式相同。同一结构实现相同的作用效果。不仅可以有通过各实施方式而具体地说明的部分的组合，而且如果组合没有特别的妨碍，还可部分地将实施方式之间组合。

图6为以示意方式表示本发明的另一实施方式的电动制动装置的控制装置等的方框图。图6表示通过脉冲电压振幅波形控制(Pulse Amplitude Modulation，简称：PAM控制)限制电动机2的角速度的例子。电动机角速度控制功能部40包括对电动机2进行PAM控制的PAM控制部42，微分值对应角速度限制机构41通过按照限制输出电压的振幅的上限值或下限值的方式将指令提供给PAM控制部42，限制电动机2的角速度。

在该场合，PAM控制部42将电源电压经由比如PAM控制部42内部的升压电路42a，施加于电动机线圈上，通过电压的控制，控制电动机2。此时，微分值对应角速度限制机构41的限幅电路41b限制升压电路42a的输出电压的振幅的上限值。另外，也可在电源电路部34的内部设置PAM控制部42，通过微分值对应角速度限制机构41，对电源电压进行限制。在代替上述升压电路42a而采用降压电路42b的场合，微分值对应角速度限制机构41的限幅电路41b限制降压电路42b的输出电压的振幅的下限值。

升压电路42a或降压电路42b也可使用比如开关元件、二极管、线圈、和采用电容器的开关电容器。上述开关元件采用比如晶体管，在该晶体管导通时，能量积蓄于上述线圈中，在上述晶体管截止时，蓄积于上述线圈中的能量释放。在通过升压电路42a使电源电压上升的场合，根据来自ECU 31(图3)的减速指令，通过反复进行上述晶体管的导通、截止获得输出电压，但是通过限幅电路41b限制升压电路42a的输出电压的振幅的上限值。由此，伴随微分值计算机构44而计算的微分值的变小，以较低程度限制电动机2的角速度。在通过降压电路42b降低电源电压的场合，通过限幅电路41b限制降压电路42b的输出电压的振幅的下限值。由此，伴随通过微分值计算机构44而计算的微分值的变小，以较低程度限制电动机2的角速度。

还有，作为还一实施方式，比如在图4或图6的形态中，电动机2也可采用无刷DC电动机。在该场合，像图7(A)或图7(B)所示的那样，电动机角速度控制功能部40包括频率控制部43，该频率控制部43控制外加于电压电动机2上的三相电流的频率，微分值对应角速度限制机构41通过按照限制上述三相电流的频率的方式将指令提供给频率控制部43，限制电动机2的角速度。在图7(B)中，像图6那样，包括PAM控制部42，通过升压电路42a或降压电路42b，使电源电压上升或下降，通过该电压的控制来控制电动机2。在本实施方式中，可通过代替控制占空比、电压，按照U、V、W三相的通电切换周期在一定值以上的方式，构成运算器。由此控制电动机转数。比如，在180度通电方式的场合，可限制三相交流的频率，在120度通电方式的场合，可将相切换间隔限制在一定时间以上。

在上述各实施方式中，将电动制动装置用于盘式制动器，但是，并不仅仅限于盘式制动器。也可将电动制动装置用于筒式制动器。

如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读本说明书后，会在显然的范围内，容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。

标号的说明：

标号2表示电动机；

标号4表示直动机构；

标号6表示制动盘；

标号7表示制动片；

标号9表示控制装置；

标号34a表示PWM控制部；

标号40表示电动机角速度控制功能部；

标号41表示微分值对应角速度限制机构；

标号42表示PAM控制部；

标号43表示频率控制部；

标号44表示微分值计算机构。

Claims (5)

1.一种电动制动装置，该电动制动装置包括：制动盘；制动片；电动机；直动机构，该直动机构将该电动机的旋转运动转换为直线运动，并传递给上述制动片；控制装置，该控制装置控制上述电动机，

上述控制装置包括：

电动机角速度控制功能部，该电动机角速度控制功能部控制上述电动机的角速度；

微分值计算机构，该微分值计算机构计算将上述制动片按压于上述制动盘上的按压力的指令值的微分值；

微分值对应角速度限制机构，该微分值对应角速度限制机构伴随以上述微分值计算机构所计算的微分值的减小，通过上述电动机角速度控制功能部以较低程度限制上述电动机的角速度。

2.根据权利要求1所述的电动制动装置，其中，上述电动机角速度控制功能部包括PWM控制部，该PWM控制部对上述电动机进行PWM控制，上述微分值对应角速度限制机构通过限制PWM占空比的方式将指令提供给上述PWM控制部，以限制无负荷状态的上述电动机的角速度。

3.根据权利要求1所述的电动制动装置，其中，上述电动机角速度控制功能部包括PAM控制部，该PAM控制部对上述电动机进行PAM控制，上述微分值对应角速度限制机构通过限制输出电压的振幅的上限值的方式将指令提供给上述PAM控制部，以限制无负荷状态的上述电动机的角速度。

4.根据权利要求1所述的电动制动装置，其中，上述电动机角速度控制功能部包括PAM控制部，该PAM控制部对上述电动机进行PAM控制，上述微分值对应角速度限制机构通过限制输出电压的振幅的下限值的方式将指令提供给上述PAM控制部，以限制无负荷状态的上述电动机的角速度。

5.根据权利要求1所述的电动制动装置，其中，上述电动机角速度控制功能部包括频率控制部，该频率控制部控制外加于上述电动机的三相电流的频率，上述微分值对应角速度限制机构通过限制上述三相电流的频率的方式将指令提供给上述频率控制部，以限制无负荷状态的上述电动机的角速度。