CN112977380B - 车辆用电动制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用电动制动装置，使具有2个电动马达作为驱动源的车辆用电动制动装置的实用性提高。将具有1个活塞(24)并通过该活塞把制动块(12)按压于盘式转子(10)的促动器(14)构成为包括将2个电动马达(22)中的每一个的旋转动作都变换为活塞的进退动作的动作变换机构(28)。由于通过电动马达的小型化能够减小惯性力，所以能够构建响应性优良的电动制动装置。另外，由于通过2个电动马达使1个活塞动作，所以构造比通过2个电动马达驱动2个活塞的电动制动装置简单。

Description

车辆用电动制动装置
技术领域
本发明涉及搭载于车辆的电动制动装置。
背景技术
近年来，正在研究将电动制动装置搭载于车辆。电动制动装置是具备电动马达作为驱动源的制动装置，一般构成为借助该电动马达的力使活塞前进并通过该活塞的前进将摩擦部件按压至与车轮一同旋转的旋转体。通过具备多个成为驱动源的电动马达，例如能够实现这些多个电动马达各自的小型化。作为具备多个电动马达的车辆用电动制动装置(以下，有时简称为“电动制动装置”)，例如存在下述专利文献所示那样的制动装置。
专利文献1：日本特开2017-94787号公报
发明内容
上述专利文献中记载的电动制动装置具备2个活塞，构成为通过2个电动马达使这2个活塞分别动作。由于这样的电动制动装置正在开发中，所以多少留有改进的余地，能够通过实施某些改进来使实用性提高。本发明是鉴于这样的实际情况而完成的，其课题在于，提供一种实用性高的电动制动装置。
为了解决上述课题，本发明的车辆用电动制动装置具备：
旋转体，与车轮一同旋转；
摩擦部件；以及
促动器，具有：(a)活塞，与该摩擦部件卡合；(b)2个电动马达，分别作为驱动源；以及(c)动作变换机构，将上述2个电动马达的每一个的旋转动作都变换为上述活塞的进退动作，该促动器通过使上述活塞前进来将上述摩擦部件按压于上述旋转体而产生制动力，且通过使上述活塞后退来使上述摩擦部件离开上述旋转体而解除制动力。
本发明的电动制动装置由于具有2个电动马达作为驱动源，所以能够使2个电动马达分别小型化。由于电动马达的小型化能够减小电动马达的惯性力(inertia)，所以根据本发明，能够实现响应性(例如相对于制动力产生的指令直至实际产生制动力为止的时间的长短)优良的电动制动装置。另外，简单而言，本发明的电动制动装置是通过2个电动马达使1个活塞动作的形式的电动制动装置，与通过2个电动马达分别使2个活塞动作的形式的电动制动装置相比，构造简单。根据以上内容，本发明的电动制动装置的实用性较高。
本发明的车辆用电动制动装置可以构成为通过利用控制器例如分别控制2个电动马达、即独立地控制2个电动马达来控制所产生的制动力。控制器例如只要构成为将由CPU、ROM、RAM等构成的计算机作为主要构件并包括2个电动马达各自的驱动器(驱动电路)即可。
如果关于控制器对制动力的控制进行说明，则例如只要构成为在向该电动制动装置请求的制动力亦即请求制动力为设定制动力以下的情况下，仅控制2个电动马达中的一方来将摩擦部件按压于旋转体，在请求制动力超过设定制动力的情况下，控制2个电动马达双方来将摩擦部件按压于旋转体即可。通过执行这样的控制，在请求制动力为设定制动力以下的情况下，例如能够排除2个电动马达的相互干涉的可能性而实现活塞的顺畅的动作。
其中，通过2个电动马达双方的力将摩擦部件按压于旋转体时的、这2个电动马达各自的力的分配并不特别限定。例如，可以控制2个电动马达的一方以便通过该一方的力来产生设定制动力，控制2个电动马达的另一方以便通过该另一方的力来产生通过设定制动力无法达到请求制动力的量，另外，例如也可以分别控制2个电动马达以使它们各自的力相互相等。
另外，例如在所谓的ABS工作(防抱死控制中的促动器的工作)中，当推定为车轮锁定时，即便此前借助2个电动马达中的仅一方的力来将摩擦部件按压于上述旋转体，也能够控制2个电动马达双方以便使摩擦部件离开旋转体。在产生了车轮的锁定的情况下，希望急剧解除制动力。根据这里说明的控制，由于在推定为车轮锁定时可保证迅速的制动力的解除，所以能够实现恰当的ABS工作。其中，“推定为车轮锁定时”并非仅指识别为完全锁定时，而是包括认为车轮锁定的或然性颇高时、简单而言是认为车轮最终将锁定时的概念。换言之，并非仅指识别为滑移率为100％时，例如还包括识别为滑移率上升至车轮的锁定将要开始的程度时。
另外，在ABS工作中，例如可以在车轮的滑移率超过设定滑移率的状态下，一边控制2个电动马达中的一方以使活塞将摩擦部件按压于旋转体，一边控制2个电动马达中的另一方以便对活塞赋予活塞离开旋转体的方向的力亦即后退力，在推定为车轮锁定时，控制2个电动马达双方以使活塞离开上述旋转体。简单而言，“车轮的滑移率超过设定滑移率的状态”能够认为是之后产生车轮锁定的可能性高的状态。换言之，在达到车轮锁定的过程中，能够认为是即将推定为车轮锁定的状态。在该状态下，为了防备车轮锁定，详细而言，为了在推定为车轮锁定时迅速解除活塞对摩擦部件的旋转体的按压而通过2个电动马达的另一方进行后退力的赋予。将通过2个电动马达的另一方进行后退力的赋予的状态列入到用于防备车轮锁定的状态这一含义中，以下，存在将该状态称为“待机状态”的情况。
优选待机状态下的上述后退力不阻碍取决于2个电动马达的一方的力的由活塞对摩擦部件的旋转体的按压。换言之，优选不使借助2个电动马达的一方的力对车轮赋予的制动力减少。鉴于此，优选在车轮的滑移率超过设定滑移率的状态下，控制2个电动马达中的另一方以便对活塞仅赋予所产生的制动力不减少的程度的后退力。
车轮的滑移率和车轮与路面之间的行进方向摩擦力(以下，存在简称为“摩擦力”的情况)的关系广为人知。详细而言，摩擦力随着滑移率从0％起增加而增加，约在15％～20％达到峰值，伴随着滑移率的进一步的增加而减少，在滑移率为100％达到特定的制动力。鉴于此，优选基于摩擦力成为上述峰值的滑移率、即车轮相对于路面的抓地力最大的滑移率(以下，存在称为“峰值滑移率”的情况)来设定上述设定滑移率。具体而言，可以将峰值滑移率本身设定为设定滑移率，也可以相对于峰值滑移率留有少许余量而设定为比峰值滑移率低或高。
附图说明
图1是表示实施例的车辆用电动制动装置的图。
图2是表示比较例的车辆用电动制动装置的图。
图3是表示车轮的滑移率和车轮与路面之间的行进方向摩擦力的关系的图表。
图4是表示在实施例的车辆用电动制动装置中执行的制动控制程序的流程图。
附图标记说明：
10…盘式转子〔旋转体〕；12…制动块；12a…摩擦部件；14…促动器；20…主体；22…电动马达〔驱动源〕；24…活塞；24a…内螺纹；28…动作变换机构；28a…变换部；28b…减速部；30…主轴；30a…外螺纹；32…从动齿轮；34…驱动齿轮；36…中间齿轮；36a…大径齿轮；36b…小径齿轮。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式，参照附图对本发明的实施例亦即车辆用电动制动装置详细进行说明。此外，除了下述实施例之外，本发明还能够以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更、改进的各种方式来实施。
[实施例]
[A]实施例的车辆用电动制动装置的结构
实施例的电动制动装置是俯视图如图1的(a)所示、主视图(除去了正面侧的一部分的主视图)如图1的(b)所示那样的盘式制动装置，构成为包括：盘式转子10，作为与车轮一同旋转的旋转体；1对制动块12，隔着盘式转子10而配置；以及促动器14，为了对于车轮赋予制动力而将上述1对制动块12按压于盘式转子10。而且，图1的(a)的单点划线是该促动器14的轴线(以下，存在称为“促动器轴线”的情况)L，促动器14被配设为该促动器轴线L与车轮的轴线亦即车轮轴线平行。此外，在以下的说明中，将促动器轴线L延伸的方向设为轴线方向，将图1的(a)的下方称为轴线方向上的车身侧，将上方称为车身相反侧。
盘式转子10与省略图示的车轮一同以能够绕车轮轴线旋转的方式被保持于省略图示的支架(carrier)(在车轮为转向轮的情况下还能够称为转向节)。各制动块12构成为包括：摩擦部件12a，被按压于盘式转子10；和支承板12b，在与盘式转子10侧相反侧的面支承摩擦部件12a。由于能够将制动块12本身认为摩擦部件，所以以下存在将摩擦部件12a按压于盘式转子10以及使摩擦部件12a离开盘式转子10(严格来说是允许摩擦部件12a从盘式转子10分离)称为将制动块12按压于盘式转子10以及使制动块12离开盘式转子10这一情况。
促动器14具有主体20，该主体20通过向上方开口且具有大致U字形的剖面形状基材20a和在内侧接合基材20a的两端部的框状的框架20b一体化而成，虽然省略详细的构造，但2个制动块12中的车身侧的制动块以允许轴线方向的位移的状态被保持于基材20a，车身相反侧的制动块以允许轴线方向的位移的状态被保持于框架20b。此外，虽然省略详细的构造，但主体20本身也利用支承孔20c以允许轴线方向的位移的状态被保持于支架，该支承孔20c贯穿设置为沿轴线方向贯通基材20a。
促动器14具有分别成为驱动源的2个电动马达22，这2个电动马达22被固定支承于基材20a。另外，促动器14具有用于将制动块12按压于盘式转子10的活塞24，活塞24经由固定于基材20a的保持筒26以能够沿轴线方向移动的方式被保持于基材20a。
促动器14具有动作变换机构28，该动作变换机构28将2个电动马达22中的每一个的旋转动作(严格来说是电动马达22的马达轴的旋转动作)都变换为活塞24的轴线方向上的进退动作。将活塞24在轴线方向上向车身侧运动称为后退、将向车身相反侧运动称为前进，促动器14构成为通过使活塞24前进来将制动块12按压于盘式转子10而产生制动力，通过使活塞24后退来使制动块12离开盘式转子10(严格来说是允许制动块12从盘式转子10分离)而解除制动力。
在活塞24形成有内螺纹24a，形成有与该内螺纹24a螺旋配合的外螺纹30a的主轴30以能够旋转且能够沿轴线方向移动的方式被保持于基材20a。通过使主轴30旋转，使得活塞24沿轴线方向移动。即，由活塞24的形成有内螺纹24a的部分与主轴30构成了动作变换机构28中的变换部28a。
主轴30从基材20a向车身侧延伸出，在该延伸出的部分固定地嵌有比较大径的作为正齿轮的从动齿轮32。另一方面，各电动马达22的马达轴也从基材20a向车身侧延伸出，在该延伸出的部分固定地嵌有比较小径的作为正齿轮的驱动齿轮34。2个中间齿轮36以将各驱动齿轮34与从动齿轮32相连的方式可旋转地被保持于基材20a。详细而言，各中间齿轮36是比较大径的作为正齿轮的大径齿轮36a与比较小径的作为正齿轮的小径齿轮36b一体化的结构，大径齿轮36a与对应的驱动齿轮34啮合，小径齿轮36b与从动齿轮32啮合。根据这样的构造，包括从动齿轮32、2个中间齿轮36、2个驱动齿轮34而构成用于使各电动马达22的旋转减速并传递至主轴30的功能部、即动作变换机构28中的减速部28b。
根据上述构造可知，动作变换机构28构成为将2个电动马达22中的每一个的旋转动作都变换为活塞24的进退动作。详细而言，通过仅向2个电动马达22中的一方供给电流，就能够仅借助该一方的力(以下，存在称为“马达转矩”的情况)使活塞24进退动作。另外，2个电动马达22双方也能够相互合作来借助该两方的马达转矩使活塞进退动作。
这里，参照作为俯视图的图2(a)、作为主视图(除去了正面侧的一部分的主视图)的图2(b)，将仅具备1个电动马达作为驱动源的电动制动装置作为比较例的电动制动装置进行说明。比较例的电动制动装置的促动器14’作为驱动源而具备的电动马达22’比实施例的电动制动装置分别作为驱动源而具备的各电动马达22大型。具体而言，电动马达22’能够产生电动马达22所能产生的马达转矩的约2倍的马达转矩。而且，伴随着大型，电动马达22’的外径充分大于电动马达22的外径。即，将图1与图2比较可知，具备2个比较小型的电动马达22作为驱动源的实施例的电动制动装置比具备1个比较大型的电动马达22’作为驱动源的比较例的电动制动装置更紧凑。此外，由于比较例的电动制动装置仅具有1个电动马达22’作为驱动源，所以具有与实施例的电动制动装置所具有的动作变换机构28(减速部28b)不同的构造的动作变换机构28’(减速部28b’)。
在使电动马达驱动的情况下，详细而言在想要开始马达转矩的产生、或变更马达转矩的大小、方向的情况下，必须克服电动马达所具有的惯性力(inertia)来使电动马达驱动。鉴于此，与具备比较大型的电动马达22’的比较例的电动制动装置相比，具备比较小型的电动马达22的实施例的电动制动装置在马达转矩的响应性、进而在制动力的响应性上优良。而且，电动马达22的直径小于电动马达22’的直径特别有助于良好的响应性。
此外，对于具有2个电动马达作为驱动源的电动制动装置，例如还可考虑构成为2个电动马达经由2个动作变换机构分别使2个活塞运动的电动制动装置。然而，与这样的电动制动装置相比，实施例的电动制动装置的构造更简单。
[B]实施例的车辆用电动制动装置的控制
实施例的电动制动装置的控制、即该电动制动装置所产生的制动力的控制由省略图示的控制器执行。控制器构成为包括具有CPU、ROM、RAM等的计算机和各电动马达22的驱动电路(驱动器)。而且，电动马达22是所谓的3相无刷马达，驱动电路是逆变器。虽然省略图示，但实施例的电动制动装置设置有用于检测施加于主轴30的轴力(推力)作为活塞24产生的制动块12向盘式转子10按压的反作用力的轴力传感器，控制器基于利用该轴力传感器而检测出的轴力来分别独立地控制各电动马达22的工作。简单而言，控制器通过分别控制2个电动马达22来控制所产生的制动力。
若对基本的制动力的控制简单进行说明，则控制器基于作为制动操作部件的制动踏板的操作量来决定该电动制动装置必须产生的制动力、即对该电动制动装置请求的制动力作为请求制动力，基于该请求制动力来决定活塞24应该将制动块12按压于盘式转子10的力、即目标按压力。如先前说明那样，由于轴力是按压力的反作用力，所以目标按压力与应该产生的轴力亦即目标轴力相等，目标按压力的决定即是决定目标轴力。控制器将由轴力传感器检测出的轴力(以下，存在称为“实际轴力”的情况)相对于目标轴力的偏差认定为轴力偏差，基于该轴力偏差来反馈控制向电动马达22的供给电流。
本实施例的电动制动装置具有2个电动马达22作为驱动源，电流向这2个电动马达22的供给方式是特征。具体而言，在请求制动力是作为大致能够由1个电动马达22产生的最大的制动力而设定的设定制动力以下的情况下，为了仅借助2个电动马达22中的一方(以下，存在称为“主马达”的情况)来产生制动力，而仅向该一方供给电流。在请求制动力超过设定制动力的情况下，对于2个电动马达22中的一方供给维持设定制动力的产生那样的电流，并对于2个电动马达22的另一方(以下，存在称为“副马达”的情况)供给用于产生请求制动力超过设定制动力的量的制动力、即制动力不足量的电流。即，本实施例的电动制动装置构成为在请求制动力为设定制动力以下的情况下，仅控制主马达22来将制动块12按压于盘式转子10，在请求制动力超过设定制动力的情况下，控制主马达22与副马达22双方来将制动块12按压于盘式转子10。
在本实施例的电动制动装置中，还执行ABS控制(防抱死控制或防滑控制)。控制器根据该电动制动装置赋予制动力的车轮(以下，存在称为“该车轮”的情况)的旋转速度和基于该车轮以及其他车轮的旋转速度而确定的车辆行驶速度来掌握该车轮的滑移率，并基于该滑移率来执行ABS控制。
如果参照对车轮的滑移率和车轮与路面之间的行进方向摩擦力的关系进行表示的图3的图表来进行说明，则在该车轮的滑移率S超过了认为该车轮进行锁定的或然性颇高的滑移率(阈值滑移率)STH时，控制器将该电动制动装置的制动力解除。而且，将该阈值滑移率STH被设定得比车轮完全锁定的状态的滑移率亦即100％低了某种程度。
若将与ABS控制相关的该电动制动装置的工作称为ABS工作，则ABS工作中的制动力的控制需要迅速进行。考虑这一点，在该电动制动装置中，即便是请求制动力为设定制动力以下的情况、即即使借助仅主马达22的力将制动块12按压于盘式转子10，控制器也控制主马达22与副马达22双方，来控制成使制动块12离开盘式转子10。详细而言，控制器通过向2个电动马达22双方供给所允许的最大的电流来使活塞24后退，由此允许制动块12从盘式转子10的分离。本电动制动装置中的这样的制动力的解除利用了上述的优点、即电动马达22的惯性力小这一优点，相当迅速。
并且，在ABS工作中，控制器检测车轮的锁定的预兆，来进行上述制动力的解除的准备。详细而言，在车轮的滑移率S超过设定滑移率S0的状态下，一边控制主马达22以使活塞24将制动块12按压于盘式转子10，一边控制副马达22以使对活塞24赋予活塞24离开盘式转子10的方向的力亦即后退力。将这样控制的状态称为待机状态，通过使该待机状态在上述的制动力的解除之前介入，能够迅速地进行此后的制动力的解除。
根据图3可知，上述设定滑移率S0基于行进方向摩擦力为最大的上述滑移率、即峰值滑移率SP被设定于峰值滑移率SP的附近。详细而言，在实施例的电动制动装置中，设定滑移率S0被设定为针对通常的路面(除了湿漉的路面等特殊状态的路面之外的一般的铺装路面)的峰值滑移率SP。
另外，鉴于副马达22的马达转矩在待机状态下阻碍恰当的制动力的产生，使副马达22的马达转矩为不减少由主马达22产生的制动力的程度。换言之，供给至副马达22的反向的电流是相对于供给至主马达22的正向的电流充分小的电流、即微小电流。更详细而言，例如只要控制为副马达22产生使从附设于副马达22的驱动齿轮34至从动齿轮32之间的动作变换机构28的减速部28b的反冲消失的程度的马达转矩即可。
通过控制器的计算机以短的时距(几msec～几十msec)反复执行图4中流程图所示的制动控制程序来进行包括ABS控制的上述的控制。以下，对依据该程序的处理简单进行说明。
在遵照制动控制程序的处理中，首先在步骤1(以下，简称为“S1”。其他步骤也同样)中，基于制动踏板的操作量来决定请求制动力FB*，在S2中，认定滑移率S。
在接下来的S3中，对滑移率S是否超过上述的设定滑移率S0进行判定。在判定为滑移率S未超过设定滑移率S0的情况下，在S4中，对请求制动力FB*是否为上述的设定制动力FB0以下进行判定。在判定为请求制动力FB*为设定制动力FB0以下的情况下，在S5中，向2个电动马达22中的一方亦即主马达22供给用于产生请求制动力FB*的电流，不控制2个电动马达22中的另一方亦即副马达22。即，副马达22处于几乎不通过来自外部的旋转输入而产生阻力的状态。另一方面，在判定为请求制动力FB*超过设定制动力FB0的情况下，在S6中，向主马达22供给用于产生设定制动力FB0的电流，向副马达22供给用于产生通过设定制动力FB0无法完全供应请求制动力FB*的制动力亦即不足制动力FIS的电流。
当在S3中判定为滑移率S超过设定滑移率S0的情况下，在S7中，对滑移率S是否超过上述的阈值滑移率STH进行判定。在判定为滑移率S未超过阈值滑移率STH的情况下，在S8中，为了实现上述的待机状态，向主马达22供给用于产生请求制动力FB*的电流，向副马达22供给用于对活塞24赋予上述的微小的后退力的电流。而且，在请求制动力FB*超过上述设定制动力FB0的情况下，向主马达22只供给产生该设定制动力FB0的电流。这虽然导致制动力的减少，但由于对于待机状态而言，此后解除制动力的可能性高，所以该制动力的减少几乎不阻碍该电动制动装置的恰当的工作。
当在S7中判定为滑移率S超过阈值滑移率STH的情况下，在S9中，对向主马达22与副马达22都供给为了使活塞24后退而能够供给的反向的最大电流。

Claims (3)

1.一种车辆用电动制动装置，其中，具备：
旋转体，与车轮一同旋转；
摩擦部件；
促动器，具有：(a)活塞，与该摩擦部件卡合；(b)2个电动马达，分别作为驱动源；以及(c)动作变换机构，将上述2个电动马达中的每一个的旋转动作都变换为上述活塞的进退动作，该促动器通过使上述活塞前进来将上述摩擦部件按压于上述旋转体而产生制动力，且通过使上述活塞后退来使上述摩擦部件离开上述旋转体而解除制动力；以及
控制器，该控制器通过分别控制上述2个电动马达来控制所产生的制动力，
上述控制器构成为在车轮的滑移率超过设定滑移率的状态下，一边控制上述2个电动马达中的一方以使上述活塞将上述摩擦部件按压于上述旋转体，一边控制上述2个电动马达中的另一方以便对上述活塞赋予上述活塞离开上述旋转体的方向的力亦即后退力，
并构成为在推定为车轮锁定时，控制上述2个电动马达双方以便上述活塞离开上述旋转体。
2.根据权利要求1所述的车辆用电动制动装置，其中，
在车轮的滑移率超过上述设定滑移率的上述状态下，上述控制器控制上述2个电动马达中的另一方以便对上述活塞仅赋予所产生的制动力不减少的程度的上述后退力。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电动制动装置，其中，
基于车轮与路面之间的行进方向摩擦力为最大的滑移率来设定上述设定滑移率。
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