DE112021002469T5

DE112021002469T5 - Elektrische Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021002469T5
Application number: DE112021002469.8T
Authority: DE
Inventors: Daichi NOMURA; Takuya Usui
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2023-02-23
Also published as: KR20220083805A; JP7366248B2; US20230105090A1; KR102661697B1; JPWO2021215158A1; CN115380176A; WO2021215158A1

Abstract

Eine elektrische Bremsvorrichtung umfasst einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Antriebsschaltungen, einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement auf der Grundlage des Antriebs des Elektromotors gegen ein Bremszielelement drückt, und eine Steuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den Antrieb des Elektromotors steuert. Die Steuervorrichtung detektiert den Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement auf Basis einer Änderung des Stroms des Elektromotors, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen Energie zugeführt wird. Genauer gesagt ist der Änderungsbetrag des Stroms vor und nach dem Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement größer, wenn einem Teil der Antriebsschaltung Strom zugeführt wird, als wenn allen der mehreren Antriebsschaltungen Strom zugeführt wird. Daher erleichtert die vorliegende Konfiguration die Detektion eines Punktes, an dem sich der Strombetrag zwischen vor und nach dem Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement ändert, wodurch die elektrische Bremsvorrichtung die Genauigkeit der Erfassung der Position, an der das Bremselement das Bremszielelement berührt, erhöhen kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Bremsvorrichtung.
HINTERGRUND
In einer Bremsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Bremskraft erzeugt, indem sie Bremsklötze (ein Bremselement) gegen einen Scheibenrotor (ein Bremszielelement) drückt, der sich zusammen mit einem Rad dreht, wird eine Position, an der die Bremsklötze den Scheibenrotor berühren, erfasst, um ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten der Bremse sicherzustellen, ein Schleifen der Bremsklötze zu verhindern und dergleichen. Beispielsweise offenbart PTL 1 ein Verfahren, das ein Strommuster speichert, das einer Umdrehung eines Motors in einem Freiraumbereich entspricht, in dem keine Bremskraft erzeugt wird, und danach einen korrekten Strom erhält, bei dem der Einfluss einer Stromwelligkeit entfernt wird, indem das gespeicherte Strommuster von einem Motorstrom subtrahiert wird, wenn der Motor in einer Kraftanstiegsrichtung betätigt wird, und den Kontaktpunkt zwischen dem Scheibenrotor und den Bremsbelägen auf Basis dessen detektiert, ob ein Positionsänderungsbetrag dieses korrigierten Stroms einen Schwellenwert überschreitet.
ZITATELISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1: Japanische Offenlegungsschrift JP 2010-83282 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die in PTL 1 beschriebene Erkennungsmethode hat jedoch das Problem, dass die Erkennungsgenauigkeit nicht ausreicht oder die Erkennung aufgrund eines geringen Änderungsbetrags (Gradient) des Stroms in Bezug auf die Schubkraft Zeit benötigt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des oben beschriebenen Problems entwickelt, und ein Ziel davon ist es, die Genauigkeit der Erfassung des Kontakts des Bremselements mit dem Bremszielelement zu erhöhen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine elektrische Bremsvorrichtung einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Antriebsschaltungen, einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement gegen ein Bremszielelement drückt, basierend auf dem Antrieb des Elektromotors, und eine Steuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den Antrieb des Elektromotors steuert. Die Steuervorrichtung erfasst den Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement auf der Grundlage einer Änderung des Stroms des Elektromotors, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen Energie zugeführt wird.
Die elektrische Bremsvorrichtung gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf diese Weise konfiguriert, und dies gestattet es der elektrischen Bremsvorrichtung, die Genauigkeit der Erfassung des Kontakts des Bremselements mit dem Bremszielelement zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht von Hauptteilen einer elektrischen Bremsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 illustriert ein allgemeines Konzept einer Verbindung, die schematisch ein Beispiel für eine Verbindung zwischen einem Elektromotor und einer Vielzahl von Antriebsschaltungen in der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angibt.
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Position des Elektromotors und einem Strom in der elektrischen Bremsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angibt.
4 zeigt ein allgemeines Konzept einer Verbindung, die schematisch ein Beispiel für eine von 2 abweichende Verbindung zwischen Elektromotoren und einer Vielzahl von Antriebsschaltungen in einer elektrischen Bremsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gemeinsame Teile werden in allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Scheibenbremse, die eine Bremskraft auf Basis des Antriebs eines Elektromotors 40 erzeugt, der ein elektrisch angetriebener Motor ist, wenn ein Fahrzeug normal fährt. In der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Ausführungsform beschrieben werden, unter Bezugnahme auf die Innenseite des Fahrzeugs (eine innere Seite) als eine Endseite (eine Seite eines Abdeckungselement 39), und die äußere Seite des Fahrzeugs (eine äußere Seite) als die gegenüberliegende Endseite (eine Seite des Scheibenrotor D) als notwendig. Mit anderen Worten wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die rechte Seite und die linke Seite in 1 als die eine Endseite bzw. die gegenüberliegende Endseite beschrieben, je nachdem.
Wie in 1 illustriert, beinhaltet die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 und einen Bremssattel 4. Das Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 ist auf beiden axialen Seiten in einer solchen Weise angeordnet, dass der Scheibenrotor D zwischen ihnen angeordnet ist, und dient als Bremselement. Der Scheibenrotor D ist an einem drehbaren Teil des Fahrzeugs angebracht. Die vorliegende elektrische Bremsvorrichtung 1 ist als Schwimmsattel-Bremsvorrichtung konfiguriert. Das Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 und der Bremssattel 4 sind auf einer Halterung 5 gelagert, die in axialer Richtung des Scheibenrotors D beweglich ist. Die Halterung 5 ist an einem nicht drehbaren Teil, wie z.B. einem Achsschenkel des Fahrzeugs, befestigt.
Wie in 1 illustriert, umfasst der Bremssattel 4 einen Bremssattelgrundkörper 8 und einen Übertragungsmechanismus 9. Der Bremssattel-Hauptkörper 8 ist ein Hauptkörper des Bremssattels 4. Der Übertragungsmechanismus 9 überträgt eine Drehbewegung vom Elektromotor 40 auf einen Kolben 18 in einem Zylinderabschnitt 13 des Bremssattel-Hauptkörpers 8, wodurch eine Druckkraft auf den Kolben 18 ausgeübt wird. Der Bremssattel-Hauptkörper 8 umfasst den zylindrischen Zylinderabschnitt 13 und ein Paar von Klauenabschnitten 14 und 14. Der Zylinderabschnitt 13 ist an der dem inneren Bremsbelag 2 zugewandten, proximalen Endseite angeordnet und zum inneren Bremsbelag 2 hin geöffnet. Das Paar der Klauenabschnitte 14 und 14 erstreckt sich von dem Zylinderabschnitt 13 zur Außenseite über den Scheibenrotor D und ist an der gegenüberliegenden Endseite so angeordnet, dass es dem äußeren Bremsbelag 3 zugewandt ist.
Der Kolben 18 ist im Inneren des Zylinderteils 13 des Bremssattel-Hauptkörpers 8, d.h. in einer Zylinderbohrung 16 des Zylinderabschnitt 13, relativ zum Zylinderabschnitt 13 unverdrehbar und axial beweglich aufgenommen. Dieser Kolben 18 wird zum Andrücken des inneren Bremsbelags 2 verwendet und ist mit einem zylindrischen Boden versehen und in der Zylinderbohrung 16 des Zylinderabschnitts 13 so angeordnet, dass sein Boden dem inneren Bremsbelag 2 zugewandt ist. Der Kolben 18 ist gegenüber der Zylinderbohrung 16 und damit dem Bremssattel-Hauptkörper 8 drehfest gelagert, aufgrund von Eingriff, der eine Drehung seines Bodenabschnitts mit dem inneren Bremsbelag 2 verhindert.
Ein Dichtungselement (nicht illustriert) ist in der Zylinderbohrung 16 des Zylinderabschnitts 13 an dessen innerer Umfangsfläche auf der gegenüberliegenden Endseite angeordnet. Dann ist der Kolben 18 in der Zylinderbohrung 16 axial beweglich in einem Zustand in Kontakt mit diesem Dichtungselement enthalten. Eine Staubmanschette 20 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 18 auf der Seite seines Bodenabschnitts und der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 16 auf der gegenüberliegenden Endseite davon angeordnet. Die elektrische Bremsvorrichtung 1 ist so konfiguriert, dass sie das Eindringen eines Fremdobjekts in die Zylinderbohrung 16 des Zylinderabschnitts 13 mit Hilfe dieses Dichtungselements und der Staubmanschette 20 verhindert.
Ein Getriebegehäuse 25 ist einstückig mit einer Bodenwand 23 (der einen Endseite) des Zylinderabschnitts 13 des Bremssattelhauptkörpers 8 verbunden. Im Inneren dieses Getriebegehäuses 25 sind ein Elektromotor 40, ein Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und ein Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 angeordnet, die im Folgenden beschrieben werden. Das Getriebegehäuse 25 umfasst einen ersten Getriebegehäuseteil 27 und einen zweiten Getriebegehäuseteil 28. Der erste Getriebegehäuseteil 27 enthält hauptsächlich den Elektromotor 40. Der zweite Getriebegehäuseteil 28 enthält hauptsächlich den Planetenraduntersetzungsmechanismus 42. Der erste Getriebegehäuseabschnitt 27 umfasst einen Motorgehäuseabschnitt 27A und einen Getriebegehäuseabschnitt 27B. Ein säulenförmiger Hauptkörperabschnitt 40B des Elektromotors 40 ist im Motorgehäuseabschnitt 27A enthalten. Eine Drehwelle 40A, die sich von dem säulenförmigen Hauptkörperabschnitt 40B des Elektromotors 40 erstreckt, ist in dem Getriebegehäuseabschnitt 27B enthalten. In dem Getriebegehäuseabschnitt 27B ist ein Aufnahmeaussparungsabschnitt 35 ausgebildet. Der Aufnahmeaussparungsabschnitt 35 ist vorgesehen, um eine Druckspiralfeder 159 eines Bremskraft-Haltemechanismus 152 aufzunehmen, der weiter unten beschrieben wird. Ferner ist ein Aufnahmeabschnitt (nicht illustriert) zur Aufnahme eines Stützstifts (nicht illustriert), der in Richtung der einen Endseite vorsteht, und eines Solenoid-Aktuators (nicht illustriert) des Bremskraft-Haltemechanismus 152, der weiter unten beschrieben wird, in dem Getriebegehäuseabschnitt 27B an einer Position nahe dem Aufnahmeaussparungsabschnitt 35 ausgebildet.
Die Bodenwand 23 des Zylinderabschnitts 13 ist einstückig mit dem zweiten Getriebegehäuseabschnitt 28 von dessen gegenüberliegender Endseite aus verbunden. Infolgedessen sind der Zylinderabschnitt 13 und der Motorgehäuseabschnitt 27A des ersten Getriebegehäuseabschnitts 27 (der Elektromotor 40) so angeordnet, dass sie im Allgemeinen parallel zueinander angeordnet sind. Im zweiten Getriebegehäuseteil 28 ist ein Einführungsloch 29 ausgebildet. Ein zylindrischer Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser eines Trägers 72 mit einer Spindel 93, die weiter unten beschrieben wird, wird durch das Einführungsloch 29 eingeführt. Ein zylindrischer Begrenzungsabschnitt 32 ragt aus der Bodenfläche des zweiten Getriebegehäuseteils 28 heraus. Der zylindrische Begrenzungsabschnitt 32 schränkt die radiale Bewegung eines Innenzahnrads 71 ein, das weiter unten beschrieben wird. An der radial äußeren Seite dieses zylindrischen Begrenzungsabschnitts 32 ist zwischen dem zylindrischen Begrenzungsabschnitt 32 und einer dem zylindrischen Begrenzungsabschnitt 32 zugewandten Wandfläche ein ringförmiger Nutabschnitt 33 ausgebildet. An der dem zylindrischen Begrenzungsabschnitt 32 zugewandten Wandfläche ist in Umfangsabständen eine Vielzahl von vertieften Eingriffsabschnitten (nicht illustriert) ausgebildet. An dem zylindrischen Begrenzungsabschnitt 32 ist ein Ausschnitt (nicht illustriert) ausgebildet, um eine Kollision mit einem Zahnrad 53 mit großem Durchmesser eines ersten Untersetzungsgetriebes 48 zu vermeiden, das weiter unten beschrieben wird. Die Öffnung des Getriebegehäuses 25 an der einen Endseite wird durch das Abdeckelement 39 verschlossen. Das Abdeckelement 39 ist luftdicht mit dem Getriebegehäuse 25 verbunden.
Die Drehbewegung aus dem Elektromotor 40 wird über den Übertragungsmechanismus 9 auf den Kolben 18 übertragen. Der Übertragungsmechanismus 9 umfasst die Drehwelle 40A, den Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und den Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 sowie einen Mechanismus zur Umwandlung von Rotation in lineare Bewegung 43. Die Drehwelle 40A erstreckt sich von dem säulenförmigen Hauptkörperteil 40B des Elektromotors 40. Der Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und der Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 übertragen ein Drehmoment von der Drehwelle 40A. Der Mechanismus zur Umwandlung von Rotation in eine lineare Bewegung 43 wandelt die Rotation des Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 in eine lineare Bewegung um und übt die Schubkraft auf den Kolben 18 aus. Der säulenförmige Hauptkörperabschnitt 40B des Elektromotors 40 ist im Motorgehäuseabschnitt 27A des ersten Getriebegehäuseabschnitts 27 angeordnet, wie oben beschrieben, und die Drehwelle 40A davon wird durch ein Durchgangsloch 38 des Getriebegehäuseabschnitts 27B eingeführt und erstreckt sich in den Getriebegehäuseabschnitt 27B. Der Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 umfasst ein Ritzel 47, das erste Untersetzungsgetriebe 48 und ein zweites Untersetzungsgetriebe 49. Das erste Untersetzungszahnrad 48 und das zweite Untersetzungszahnrad 49 sind aus Metall oder Polymer, wie z. B. faserverstärktem Polymer, hergestellt.
Das Ritzel 47 ist zylindrisch geformt und ist fest mit der Drehwelle 40A des Elektromotors 40 verbunden. Das erste Untersetzungsgetriebe 48 besteht aus einem Großdurchmesser-Zahnrad 53, das einen großen Durchmesser hat, und einem Kleindurchmesser-Zahnrad 54, das einen kleinen Durchmesser hat. Das Großdurchmesser-Zahnrad 53 ist als Stufenrad ausgebildet und kämmt mit dem Ritzel 47. Das Zahnrad 54 mit kleinem Durchmesser erstreckt sich axial von dem Großdurchmesser-Zahnrad 53 in Richtung der einen Endseite, und zwar koaxial. Ferner ist das erste Untersetzungsgetriebe 48 so angeordnet, dass sich das Großdurchmesser-Zahnrad 53 über den ersten Getriebegehäuseabschnitt 27 und den zweiten Getriebegehäuseabschnitt 28 erstreckt, um in den Ausschnittabschnitt (nicht illustriert), der auf dem zylindrischen Begrenzungsabschnitt 32 des zweiten Getriebegehäuseabschnitts 28 vorgesehen ist, und in einen Ausschnittabschnitt (nicht illustriert), der auf einem zylindrischen Wandabschnitt 80 des Innenzahnrads 71 vorgesehen ist, einzutreten. Infolgedessen ist die äußere Umfangsfläche des Großdurchmesser-Zahnrad 53 des ersten Untersetzungsgetriebes 48 so angeordnet, dass sie in der Nähe der äußeren Umfangsfläche eines ringförmigen, plattenartigen Abschnitts 85 des Trägers 72 mit größerem Durchmesser liegt, der weiter unten beschrieben wird. Das erste Untersetzungsgetriebe 48 wird drehbar von einer Stützstange 60 getragen, und diese Stützstange 60 ist fest mit dem Getriebegehäuseabschnitt 27B des ersten Getriebegehäuseabschnitts 27 verpresst. Das Kleindurchmesser-Zahnrad 54 ist so geformt, dass es eine wesentlich größere axiale Länge aufweist als das Großdurchmesser-Zahnrad 53. Die axiale Länge des Kleindurchmesser-Zahnrad 54 ist ungefähr gleich der axialen Länge eines Großdurchmesser-Zahnrads 57 des zweiten Untersetzungsgetriebes 49, das weiter unten beschrieben wird.
Das Kleindurchmesser-Zahnrad 54 des ersten Untersetzungsgetriebes 48 steht mit dem zweiten Untersetzungsgetriebe 49 im Eingriff. Dieses zweite Untersetzungsgetriebe 49 umfasst das Großdurchmesser-Zahnrad 57 mit großem Durchmesser und ein Sonnenrad 58 mit kleinem Durchmesser. Das Großdurchmesser-Zahnrad 57 steht mit dem Kleindurchmesser-Zahnrad 54 des ersten Untersetzungsgetriebes 48 im Eingriff. Das Sonnenrad 58 erstreckt sich axial vom Großdurchmesser-Zahnrad 57 in Richtung der gegenüberliegenden Endseite, und zwar koaxial. Der zweite Untersetzungsmechanismus 49 ist im zweiten Getriebegehäuse 28 untergebracht. Ein Durchgangsloch 62 ist im radial mittleren Teil des zweiten Untersetzungsgetriebes 49 ausgebildet. Die Durchgangsbohrung 62 erstreckt sich axial durch das Getriebe. Das Sonnenrad 58 ist als Teil des Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 konfiguriert. Das Großdurchmesser-Zahnrad 57 und das Sonnenrad 58 sind in ihrer axialen Länge ungefähr gleich lang. Zwischen der inneren Umfangsfläche des Großdurchmesser-Zahnrads 57 und der äußeren Umfangsfläche des Sonnenrads 58 ist ein ringförmiger Raum (nicht illustriert) gebildet.
Der Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 umfasst das Sonnenrad 58 des zweiten Untersetzungsgetriebes 49, eine Vielzahl von Planetenrädern 70 (in der vorliegenden Ausführungsform fünf Zahnräder) und das Innenzahnrad 71. Eine Drehung des Planetenraduntersetzungsmechanismus 42, d.h. eine Drehung von jedem der Planetenräder 70, wird auf den Träger 72 übertragen. Jedes der Planetenräder 70 umfasst ein Zahnrad 75 und einen Lochabschnitt 76. Das Zahnrad 75 ist mit dem Sonnenrad 58 und der Innenverzahnung 78 des Innenzahnrads 71 in Eingriff. Ein Stift 90, der aus dem Träger 72 herausragt, wird drehbar durch den Lochteil 76 eingeführt. Die einzelnen Planetenräder 70 sind in umfangsmäßig gleichmäßigen Abständen um das Sonnenrad 58 angeordnet. Genauer gesagt sind die einzelnen Planetenräder 70 in gleichmäßigen Umfangsabständen in dem Ringraum zwischen der inneren Umfangsfläche des Zahnrads mit großem Durchmesser 57 und der äußeren Umfangsfläche des Sonnenrads 58 angeordnet, und ihre Zahnräder 75 sind mit dem Sonnenrad 58 und der Innenverzahnung 78 des Innenzahnrads 71 im Eingriff.
Das Innenzahnrad 71 umfasst die Innenverzahnung 78, einen ringförmigen Wandabschnitt 79 und einen zylindrischen Wandabschnitt 80. Die Innenverzahnung 78 ist jeweils mit den Zahnrädern 75 der einzelnen Planetenräder 70 kämmend verbunden. Der ringförmige Wandabschnitt 79 erstreckt sich von einem Ende der Innenverzahnung 78 durchgehend bis zur radialen Mitte und schränkt die axiale Bewegung jedes der Planetenräder 70 ein. Der zylindrische Wandabschnitt 80 erstreckt sich von der Innenverzahnung 78 in Richtung der gegenüberliegenden Endseite. Der Teil des Innenzahnrads 71, der die Innenverzahnung 78 bildet, ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Großdurchmesser-Zahnrads 57 des zweiten Untersetzungsgetriebes 49 und jedem der Planetenräder 70 angeordnet. Dadurch wird das zweite Untersetzungsgetriebe 49 relativ zum Innenzahnrad 71 drehbar gelagert. Die Oberfläche des Abschnitts des Innenzahnrads 71 als Innenverzahnung 78, jedes der Planetenräder 70 und das Sonnenrad 58 an der gegenüberliegenden Endseite sind im Allgemeinen koplanar angeordnet. Auf dem zylindrischen Wandabschnitt 80 des Innenzahnrads 71 ist in Umfangsabständen eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen (nicht illustriert) ausgebildet. Die Eingriffsvorsprünge sind in einer radial nach außen vorspringenden Weise vorgesehen.
Der Ausschnitt (nicht illustriert) ist an einem Umfangsteil des zylindrischen Wandabschnitts 80 des Innenzahnrads 71 ausgebildet, um eine Kollision mit dem Zahnrad 53 mit großem Durchmesser des ersten Untersetzungsgetriebes 48 zu vermeiden. Während eine Endfläche des zylindrischen Wandabschnitts 80 des Innenzahnrads 71 in Anstoßen an die Bodenfläche des zweiten Getriebegehäuseabschnitts 28 gebracht wird, wird die innere Umfangsfläche dieses zylindrischen Wandabschnitts 80 in Anstoßen an die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Begrenzungsabschnitts 32 des zweiten Getriebegehäuseabschnitts 28 gebracht. Damit ist jeder der Eingriffsvorsprungsabschnitte, die in einer Weise vorgesehen sind, die von dem zylindrischen Wandabschnitt 80 vorsteht, mit jedem der Eingriffsaussparungsabschnitte in Eingriff, die auf der Wandoberfläche des zweiten Zahnradgehäuseabschnitts 28 vorgesehen sind. Ferner ist das Innenzahnrad 71 so gelagert, dass es durch das zweite Untersetzungsgetriebe 49 an einer radialen und axialen Bewegung gehindert wird und auch an einer Drehung relativ zum Getriebegehäuse 25 gehindert wird.
Der Träger 72 umfasst den ringförmigen, plattenartigen Abschnitt 85 mit großem Durchmesser und den zylindrischen Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser. Der zylindrische Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser ist so vorgesehen, dass er konzentrisch von dem ringförmigen, plattenartigen Abschnitt 85 mit großem Durchmesser in Richtung der gegenüberliegenden Endseite vorsteht. Der Träger 72 umfasst einen Keillochabschnitt 87, der ungefähr in seiner radialen Mitte ausgebildet ist, so dass er sich axial durch ihn hindurch erstreckt. Der ringförmige, plattenartige Abschnitt 85 mit großem Durchmesser ist an der Innenseite des zylindrischen Begrenzungsabschnitts 32 des zweiten Getriebegehäuseabschnitts 28 angeordnet. Eine Vielzahl von Stiftlochabschnitten 89 ist an der äußeren Umfangsseite des ringförmigen, plattenartigen Abschnitts 85 mit großem Durchmesser des Trägers 72 in Umfangsintervallen in Übereinstimmung mit den jeweiligen Planetenrädern 70 ausgebildet. Die Stifte 90 sind jeweils fest in die einzelnen Stiftlochabschnitte 89 eingepreßt. Die einzelnen Stifte 90 werden drehbar durch die Lochabschnitte 76 der einzelnen Planetenräder 70 eingeführt. Der zylindrische Abschnitt 86 des Trägers 72 mit kleinem Durchmesser wird durch das Einführungsloch 29 des zweiten Getriebegehäuseabschnitts 28 eingeführt.
Die Spindel 93 ist so konfiguriert, dass sie eine Drehung vom Träger 72 aufnimmt und ein Drehmoment davon auf den Mechanismus zur Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung 43 überträgt. Ein Keilwellenabschnitt 96 ist einstückig mit einem Ende der Spindel 93 verbunden. Der Keilwellenabschnitt 96 ist mit dem Keilbohrungsabschnitt 87 des Trägers 72 verbunden. Die Spindel 93 erstreckt sich in der Zylinderbohrung 16 und ist mit dem Mechanismus zur Umwandlung von Rotations- in Linearbewegungen 43 gekoppelt. Der Keilwellenabschnitt 96 der Spindel 93 steht in Eingriff mit dem Keilbohrungsabschnitt 87 des Trägers 72, wodurch der Träger 72 und die Spindel 93 das Rotationsdrehmoment aufeinander übertragen können.
Ferner ist eine Feststellbremseinheit 150 in dem Getriebegehäuseabschnitt 27B des ersten Getriebegehäuseabschnitts 27 vorgesehen. Die Feststellbremseinheit 150 umfasst ein Klinkenzahnrad 151 und den Bremskraft-Haltemechanismus 152. Das Klinkenzahnrad 151 ist fest mit einem Ende der Drehwelle 40A des Elektromotors 40, der den Übertragungsmechanismus 9 darstellt, verpresst. Der Bremskraft-Haltemechanismus 152 hält eine Bremskraft, indem er eine Drehung des Klinkenzahnrad 151 in einer Richtung zum Lösen der Bremskraft auf der Grundlage des Antriebs des Solenoid-Aktuators einschränkt. Das Klinkenzahnrad 151 ist fest mit dem einen Ende der Drehwelle 40A, das aus dem Ritzel 47 herausragt, pressverpasst. Der Bremskraft-Haltemechanismus 152 umfasst den Solenoid-Aktuator, ein Halteelement 157, ein Eingriffselement 158 und die Schraubendruckfeder 159.
Der Solenoid-Aktuator wird auf der Grundlage einer Anweisung von einer Steuerplatine 116 betätigt, die weiter unten beschrieben wird. Das Halteelement 157 dient dazu, die Drehung des Klinkenzahnrads 151 in der Richtung zum Lösen der Bremskraft zu begrenzen, indem es sich entsprechend dem Antrieb des Solenoid-Aktuators bewegt, und umfasst einen Klauenabschnitt 168, der mit dem Klinkenzahnrad 151 in Eingriff gebracht werden kann. Das Eingriffselement 158 ist mit dem Halteelement 157 gekoppelt und drehbar um den Stützstift gelagert, der an dem Getriebegehäuseabschnitt 27B des ersten Gehäuses 27 vorgesehen ist, und dient dazu, eine Bewegung des Halteelements 157 in Richtung der Seite des Klinkenzahnrads 151 zu verhindern. Das Eingriffselement 158 ist in einer allgemein L-artigen Form ausgebildet, die einen plattenartigen Abschnitt 180 und einen Gewichtsabschnitt 181 umfasst, der sich vom proximalen Endabschnitt des plattenartigen Abschnitts 180 zur Seite des Abdeckelements 39 (der einen Endseite) erstreckt. Die Schraubendruckfeder 159 wirkt als elastisches Element, das das Halteelement 157 in eine Richtung weg von dem Klinkenzahnrad 151 vorspannt.
In der oben beschriebenen Konfiguration wird erstens der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 unter normalen Umständen durch die Schraubendruckfeder 159 in Richtung weg von dem Klinkenzahnrad 151 vorgespannt. Ferner kann, wenn unter diesen normalen Umständen eine Erregungskraft von außen auf das Halteelement 157 ausgeübt wird, eine Kraft, die die Erregungskraft von außen aufhebt, mit Hilfe des Gewichtsabschnitts 181 des Eingriffselements 158 auf das Halteelement 157 ausgeübt werden. Genauer gesagt, wenn die Anregungskraft auf das Halteelement 157 in einer Richtung zum Bewegen des Klauenabschnitts 168 desselben in Richtung der äußeren Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151 aufgebracht wird, wird eine Kraft auf das Eingriffselement 158 aufgebracht, um das Eingriffselement 158 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu bewegen, in der die Anregungskraft auf das Halteelement 157 aufgebracht wird. Infolgedessen kann die Kraft auf das Halteelement 157 in der Richtung zum Trennen des Klauenabschnitts 168 davon von der äußeren Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151 (die Kraft zum Verhindern, dass sich der Klauenabschnitt 168 in Richtung der äußeren Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151 bewegt) mit Hilfe des Gewichtsabschnitts 181 des Eingriffselements 158 aufgebracht werden, und somit kann die von außen auf das Halteelement 157 aufgebrachte Anregungskraft mit Hilfe des Gewichtsabschnitts 181 des Eingriffselements 158 aufgehoben werden.
Diese Situation tritt ein, wenn die auf das Halteelement 157 ausgeübte Erregungskraft die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 159 übersteigt. Wenn dann die Feststellbremse betätigt wird, um das Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand zu halten, wird Strom an den Solenoid-Aktuator geliefert, um so den Solenoid-Aktuator zu betätigen. Infolgedessen bewegt sich der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 auf die äußere Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151 zu und wird mit diesem in Eingriff gebracht, als ob er der Vorspannkraft der Druckspiralfeder 159 entgegenwirkt. Zu diesem Zeitpunkt soll sich der Gewichtsabschnitt 181 (der Schwerpunkt) des Eingriffselements 158 in die Richtung bewegen, die der Betätigungsrichtung des Solenoid-Aktuators entgegengesetzt ist, wenn der Solenoid-Aktuator betätigt wird.
Auf der anderen Seite ist ein Drehwinkeldetektor 103 an der einen Endseite des Klinkenzahnrads 151 der Feststellbremseinheit 150 angeordnet. Der Drehwinkeldetektor 103 erfasst den Drehwinkel der Rotationswelle 40A des Elektromotors 40. Dieser Drehwinkeldetektor 103 umfasst ein Magnetelement 106 und einen magnetischen Erkennungs-IC-Chip 107. Auf der Oberfläche der Drehwelle 40A des Elektromotors 40 ist an ihrem einen Ende ein vertiefter Presspassungsabschnitt 109 ausgebildet. Eine Haltestange 110 ist fest in diesen Presspassungsaussparungsabschnitt 109 eingepresst. Das ringförmige Magnetelement 106 ist auf dieser Haltestange 110 gelagert. Das Magnetelement 106 ist in einem becherartigen Trägerelement 113 angeordnet. Der Magneterkennungs-IC-Chip 107 ist so angeordnet, dass er der einen Endseite des Magnetelements 106 zugewandt ist. Der Magnetdetektions-IC-Chip 107 detektiert eine Änderung des vom Magnetelement 106 erzeugten Magnetfeldes. Dieser Magnetdetektions-IC-Chip 107 ist auf der Steuerplatine 116 montiert. Dann detektiert der Drehwinkeldetektor 103 die Änderung des magnetischen Flusses, der von dem Magnetelement 106 erzeugt wird, das sich entsprechend der Drehung der Drehwelle 40A durch den magnetischen Detektions-IC-Chip 107 dreht, wodurch der Drehwinkel (Position) der Drehwelle 40A des Elektromotors 40 durch die Steuerplatine 116 berechnet und detektiert wird.
Der Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 ist so konfiguriert, dass er die Rotationsbewegung von dem Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und dem Planetenraduntersetzungsmechanismus 42, d.h. die Rotationsbewegung von der Spindel 93, in eine Bewegung in einer linearen Richtung umwandelt (im Folgenden der Einfachheit halber als lineare Bewegung bezeichnet), wodurch die Schubkraft auf den Kolben 18 unter Verwendung der Bewegung eines Linearbewegungselements davon (nicht illustriert) aufgebracht wird. Der Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 ist in der Zylinderbohrung 16 zwischen deren Bodenfläche und dem Kolben 18 angeordnet. Wenn sich dann die Spindel 93 entsprechend der Drehung des Trägers 72 dreht, bewegt sich das Linearbewegungselement des Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 nach vorne in Richtung der gegenüberliegenden Endseite, und der Kolben 18 bewegt sich entsprechend nach vorne und drückt den inneren Bremsbelag 2 gegen den Scheibenrotor D.
Der Elektromotor 40 beinhlatet den säulenförmigen Hauptkörperabschnitt 40B und die Drehwelle 40A, die sich von der einen Endfläche des säulenförmigen Hauptkörperabschnitts 40B erstreckt. Die axiale Richtung des säulenförmigen Hauptkörperabschnitts 40B entspricht der Bewegungsrichtung des Kolbens 18, und die Drehwelle 40A erstreckt sich von der einen Endfläche desselben. Der säulenförmige Hauptkörperabschnitt 40B des Elektromotors 40 ist im Motorgehäuseabschnitt 27A des ersten Getriebegehäuseabschnitts 27 angeordnet, wie oben beschrieben, und die Drehwelle 40A wird durch das Durchgangsloch 38 des Getriebegehäuseabschnitts 27B eingeführt und erstreckt sich in den Getriebegehäuseabschnitt 27B. Der Antrieb des Elektromotors 40 wird gemäß einer Anweisung von der Steuerplatine 116 gesteuert. Zum Zeitpunkt des Bremsens, wenn das Fahrzeug normalerweise fährt, wird der Antrieb des Elektromotors 40 durch die Steuerplatine 116 auf der Grundlage von Erfassungssignalen von einem Detektionssensor, der einer Anforderung des Fahrers entspricht, und verschiedenen Erfassungssensoren, die verschiedene Situationen detektieren, die das Bremsen erfordern, einem Erfassungssignal von dem Drehwinkeldetektor 103 und einem Erfassungssignal von einem Schubkraftsensor (nicht illustriert) und dergleichen gesteuert. Ferner ist diese Steuerplatine 116 elektrisch mit einem Feststellbremsschalter (nicht illustriert), einem Hubsensor (nicht illustriert), der an einem Bremspedal angebracht ist, das betätigt wird, um die elektrische Bremsvorrichtung 1 anzuweisen, die Feststellbremse zu betätigen, und dergleichen verbunden, und die Betätigung des Solenoid-Aktuators des Bremskraft-Haltemechanismus 152 wird entsprechend einer Anweisung von der Steuerplatine 116 gesteuert.
Genauer gesagt ist eine elektronische Steuervorrichtung 118, die wie in 2 illustriert konfiguriert ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Steuerplatine 116 montiert, und diese elektronische Steuervorrichtung 118 umfasst zwei Antriebsschaltungen 120 und 122 zum Antrieb des Elektromotors 40. Dann steuert die elektronische Steuervorrichtung 118 den Elektromotor 40, indem sie dem Elektromotor 40 auf der Grundlage der verschiedenen Signale, wie den oben beschriebenen Beispielen, Energie von diesen beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 zuführt. Der Elektromotor 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nunmehr ein Sechs-Phasen-Elektromotor mit doppelten Dreiphasen-Wicklungen, der so angeschlossen ist, dass er von mindestens einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 angetrieben wird. Ferner ist die elektronische Steuervorrichtung 118 so konfiguriert, dass sie den Kontakt zwischen dem inneren Bremsbelag 2 und dem äußeren Bremsbelag 3 und dem Scheibenrotor D detektiert und beispielsweise ein Spiel zwischen dem inneren Bremsbelag 2 und dem äußeren Bremsbelag 3 und dem Scheibenrotor D unter Verwendung eines Ergebnisses dieser Detektion einstellt, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird.
Nachfolgend werden die Brems- und Bremslösefunktionen bei normalem Fahrzeugbetrieb, die in der elektrischen Bremsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeübt werden, unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Zum Zeitpunkt des Bremsens, wenn das Fahrzeug normal fährt, wird der Elektromotor 40 gemäß der Anweisung von der Steuerplatine 116 angetrieben, und seine Drehung in Vorwärtsrichtung, d.h. in Bremsrichtung, wird über den Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 auf das Sonnenrad 58 des Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt treibt normalerweise die auf der Steuerplatine 116 montierte elektronische Steuervorrichtung 118 den Elektromotor 40 an, indem sie Strom von den beiden Antriebsschaltungenen 120 und 122 an den Elektromotor 40 liefert. Dann bewirkt die Drehung des Sonnenrads 58 des Planetenraduntersetzungsmechanismus 42, dass sich jedes der Planetenräder 70 um die Drehachse des Sonnenrads 58 dreht, während es sich um seine eigene Drehachse dreht, wodurch der Träger 72 in Drehung versetzt wird. Mit anderen Worten wird die Drehung des Elektromotors 40 auf den Träger 72 übertragen, während sie verlangsamt und mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis hochgefahren wird, indem sie über den Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und den Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 übertragen wird. Dann wird die Drehung vom Träger 72 auf die Spindel 93 übertragen.
Wenn sich die Spindel 93 entsprechend der Drehung des Trägers 72 dreht, bewegt sich das Linearbewegungselement aufgrund des Betriebs des Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 nachfolgend nach vorne, wodurch der Kolben 18 nach vorne bewegt wird. Aufgrund der Vorwärtsbewegung dieses Kolbens 18 wird der innere Bremsbelag 2 gegen den Scheibenrotor D gedrückt. Dann bewegt sich der Bremssattel-Hauptkörper 8 aufgrund einer Reaktionskraft auf die Druckkraft des Kolbens 18 auf den inneren Bremsbelag 2 in Bezug auf die Halterung 5 zur Innenseite, und der äußere Bremsbelag 3 wird durch jeden der Klauenabschnitte 14 und 14 gegen den Scheibenrotor D gedrückt. Infolgedessen wird eine Reibungskraft mit dem Scheibenrotor D erzeugt, der zwischen dem Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 liegt, und dies führt schließlich zur Erzeugung der Bremskraft auf das Fahrzeug. Da die elektrische Bremsvorrichtung 1 in dieser Weise konfiguriert ist, entsprechen der oben beschriebene Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41, der Planetenraduntersetzungsmechanismus 42, der Träger 72, die Spindel 93, der Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43, der Kolben 18 und dergleichen einem elektrischen Mechanismus der vorliegenden Erfindung.
Andererseits dreht sich zum Zeitpunkt der Bremsauslösung die Drehwelle 40A des Elektromotors 40 in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in eine Bremslöserichtung über die beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 gemäß der Anweisung von der Steuerplatine 116, und diese Drehung in die entgegengesetzte Richtung wird auch auf die Spindel 93 über den Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und den Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 übertragen. Infolgedessen bewegt sich das lineare Bewegungselement aufgrund des Betriebs des Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 rückwärts, um in den Ausgangszustand gemäß der Rotation der Spindel 93 in der entgegengesetzten Richtung zurückzukehren, und die Bremskraft, die auf den Scheibenrotor D durch das Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 ausgeübt wird, wird gelöst.
Als nächstes wird die Betätigung der Feststellbremse in der elektrischen Bremsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wenn der Schalter der Feststellbremse oder das Bremspedal betätigt wird, wird der Elektromotor 40 entsprechend der Anweisung der Steuerplatine 116 angetrieben, und diese Drehung in Vorwärtsrichtung wird über den Mehrstufen-Stirnraduntersetzungsmechanismus 41 und den Planetenraduntersetzungsmechanismus 42 auf den Träger 72 übertragen, ähnlich wie bei der Betätigung zum Zeitpunkt des normalen Bremsens. Zu diesem Zeitpunkt treibt normalerweise die auf der Steuerplatine 116 montierte elektronische Steuervorrichtung 118 den Elektromotor 40 an, indem sie Strom von den beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 an den Elektromotor 40 liefert. Der Elektromotor 40 kann auch gemäß einer Anweisung von der Steuerplatine 116 auf der Grundlage eines fahrzeugseitigen Signals angetrieben werden, ohne dass eine Betätigung durch den Fahrer erfolgt. Wenn sich nachfolgend die Spindel 93 entsprechend der Drehung des Trägers 72 dreht, bewegt sich der Kolben 18 aufgrund des Betriebs des Rotations-Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus 43 nach vorne, und der Scheibenrotor D wird zwischen dem Paar innerer und äußerer Bremsbeläge 2 und 3 eingeklemmt und die Bremskraft wird erzeugt.
Der Solenoid-Aktuator wird betätigt, indem der Solenoid-Aktuator des Bremskraft-Haltemechanismus 152 in diesem Zustand gemäß der Anweisung der Steuerplatine 116 mit Strom versorgt wird. Infolgedessen bewegt sich der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 in Richtung der äußeren Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151, um mit diesem in Eingriff zu kommen, als ob er der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 159 entgegenwirkt. Zu diesem Zeitpunkt soll sich der Gewichtsabschnitt 181 (der Schwerpunkt) des Eingriffselements 158 in die Richtung bewegen, die der Schubrichtung des Solenoid-Aktuators entgegengesetzt ist. Zu diesem Zeitpunkt können das Klinkenzahnrad 151 und der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung der jeweiligen oberen Abschnitte nicht in Eingriff gebracht werden, und daher wird der Elektromotor 40 als nächstes in der Bremslöserichtung gedreht, wodurch sichergestellt wird, dass das Klinkenzahnrad 151 und der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 in Eingriff gebracht werden. Dann, nachdem die Stromversorgung des Elektromotors 40 gestoppt und die Anpresskraft des Paares von Bremsbelägen 2 und 3 auf den Scheibenrotor D bestätigt ist, wird die Stromversorgung des Solenoid-Aktuators gestoppt und der Eingriffszustand zwischen dem Klinkenzahnrad 151 und dem Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 beibehalten. Auf diese Weise kann die elektrische Bremsvorrichtung 1 den Bremszustand beibehalten, wenn die Stromversorgung des Elektromotors 40 und des Solenoid-Aktuators unterbrochen ist.
Als nächstes, wenn die Betätigung der Feststellbremse gelöst wird, wird der elektrische Aktuator 40 entsprechend der Anweisung der Steuerplatine 116 leicht in die Bremsrichtung gedreht, ohne dass dem Solenoid-Aktuator des Bremshaltemechanismus 152 Strom zugeführt wird, wodurch der Eingriff zwischen dem Klinkenzahnrad 151 und dem Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 gelockert wird. Infolgedessen bewegt sich der Klauenabschnitt 168 des Halteelements 157 unter der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 159 in die Richtung weg von der äußeren Umfangsfläche des Klinkenzahnrads 151 und somit wird die Beschränkung der Drehung des Klinkenzahnrads 151 aufgehoben, wodurch sich der Kolben 18 aufgrund der Drehung des Elektromotors 40 in die Bremslöserichtung zurückbewegt und die durch das Paar von inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 aufgebrachte Bremskraft gelöst wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Detektion des Kontakts zwischen den inneren und äußeren Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D durch die auf der Steuerplatine 116 montierte elektronische Steuervorrichtung 118 beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass diese Kontaktdetektion zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt wird, der die Bremsung durch die elektrische Bremsvorrichtung 1 nicht beeinträchtigt.
Zunächst ist die elektronische Steuervorrichtung 118 so konfiguriert, dass sie den Drehwinkel der Drehwelle 40A des Elektromotors 40, d.h. die Position des Elektromotors 40 unter Verwendung des oben beschriebenen magnetischen Erfassungs-IC-Chips 107 oder dergleichen erfasst und auch den Wert eines im Elektromotor 40 fließenden Stroms unter Verwendung eines Stromsensors (nicht dargestellt) erfasst. Dann detektiert die elektronische Steuervorrichtung 118 den Kontakt zwischen dem Paar von Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D auf der Grundlage einer Änderung des im Elektromotor 40 fließenden Stroms, wenn der Elektromotor 40 angetrieben wird, indem nur einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 Strom zugeführt wird.
3 illustriert dann die Beziehung zwischen der Position des Elektromotors 40 und dem Wert des im Elektromotor 40 fließenden Stroms, die von der elektronischen Steuervorrichtung 118 erfasst werden. Eine obere polygonale Linie RD1 von zwei in 3 dargestellten polygonalen Linien stellt die Beziehung dar, wenn nur einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 mit Strom versorgt wird, und eine untere polygonale Linie RD2 stellt die Beziehung dar, wenn beide der Antriebsschaltungen 120 und 122 mit Strom versorgt werden. Eine mit Buchstaben CP gekennzeichnete Position auf der horizontalen Achse, die die Position des Elektromotors 40 darstellt, zeigt die Position an, in der die Bremsbeläge 2 und 3 und der Scheibenrotor D einander berühren, welche ein Schaltpunkt zwischen einem Leerlaufabschnitt und einem Schubkrafterzeugungsabschnitt ist. Die jeweiligen Variationsbereiche sind durch gestrichelte Linien auf den polygonalen Linien RD1 und RD2 angegeben.
Wie in 3 in der oben beschriebenen Weise illustriert, ist der Wert des in dem Elektromotor 40 fließenden Stroms höher, wenn nur einer der Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD1) mit Strom versorgt wird, als wenn beide Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD2) mit Strom versorgt werden. In diesem Fall steigt der Wert des im Elektromotor 40 fließenden Stroms an, bis nach der Kontaktposition CP auf sowohl RD1 als auch RD2. Daher nutzt die elektronische Steuervorrichtung 118 einen solchen Punkt, an dem der Stromwert beginnt, zu steigen, für die Detektion der Kontaktposition CP zwischen dem Paar von Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D. Nun, wie deutlich aus 3 zu sehen ist, ist der Änderungsbetrag (der Gradient) des Anstiegs des Stromwertes, der nach der Kontaktposition CP zunimmt, auf RD1 größer als auf RD2. Daher ist, wie durch einen horizontalen Pfeil angedeutet, der sich mit der Kontaktposition CP in der Mitte auf jedem von RD1 und RD2 in 3 erstreckt, die Genauigkeit der Erfassung der Kontaktposition CP, wenn der Variationsbereich berücksichtigt wird, für RD1, auf dem die Länge dieses horizontalen Pfeils kurz ist, höher als für RD2, auf dem die Länge des horizontalen Pfeils lang ist. Daher erkennt die elektronische Steuervorrichtung 118 den Punkt, an dem der Wert des im Elektromotor 40 fließenden Stroms anzusteigen beginnt, wenn nur einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD1) Strom zugeführt wird, unter Verwendung des Gradienten oder eines Schwellenwerts, und erkennt diesen als die Kontaktposition CP.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erfassen des Kontakts zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D in einer Konfiguration mit zwei Elektromotoren 40 beschrieben, beispielsweise wenn der Bremssattel 4 des elektrischen Bremsgeräts 1 ein Zweibohrungs-Bremssattel ist, unter Bezugnahme auf 4. In der in 4 dargestellten Ausführungsform umfasst die auf der Steuerplatine 116 montierte elektronische Steuervorrichtung 118 die beiden Antriebsschaltungen 120 und 122. Dann ist die Antriebsschaltung 120 so verbunden, dass sie einen Drehstrommotor 40 mit Strom versorgt, und die Antriebsschaltung 122 ist so verbunden, dass sie den anderen Drehstrommotor 40 mit Strom versorgt. In einer solchen Konfiguration liefert die elektronische Steuervorrichtung 118 zum Zeitpunkt des Bremsens, wenn das Fahrzeug normal fährt, oder des Bremsens entsprechend der Feststellbremse Strom von den beiden Antriebsschaltungen 120 und 122, um die beiden Elektromotoren 40 anzutreiben, wodurch die Bremskraft erzeugt und freigegeben wird. Andererseits, wenn der Kontakt zwischen dem Paar der Bremsbeläge 2 und 3 und dem Scheibenrotor D detektiert wird, versorgt die elektronische Steuervorrichtung 118 nur eine der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 mit Strom, um einen der beiden Elektromotoren 40 anzutreiben, und detektiert die Kontaktposition CP basierend auf einer Änderung des Stroms, der zu diesem Zeitpunkt in diesem Elektromotor 40 fließt.
In der wie in 4 dargestellt bereitgestellten Konfiguration wird beispielsweise die Änderung des Wertes des Stroms, der in dem Elektromotor 40 auf der oberen Seite (oder der unteren Seite) in 4 fließt, wie durch die polygonale Linie RD2 in 3 angezeigt, gezeigt, wenn Strom sowohl von den beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 zugeführt wird und die Bremskraft von den beiden Elektromotoren 40 erzeugt wird, und wie durch die polygonale Linie RD1 in 3 angedeutet ist, wenn Strom nur von der Antriebsschaltung 120 (oder 122) zugeführt wird und die Bremskraft nur von dem Elektromotor 40 auf der oberen Seite (oder der unteren Seite) erzeugt wird. Mit anderen Worten ist der Wert des im Elektromotor 40 fließenden Stroms höher, wenn nur eine der Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD1) mit Strom versorgt wird, als wenn beide Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD2) mit Strom versorgt werden, ähnlich wie bei der in 2 dargestellten Konfiguration. Dann steigt der Wert des Stroms, der im Elektromotor 40 fließt, nach der Kontaktposition CP sowohl bei RD1 als auch bei RD2 an, und der Änderungsbetrag (der Gradient) dieses Anstiegs ist bei RD1 größer als bei RD2. Daher erkennt die elektronische Steuervorrichtung 118 auch den Punkt, an dem der Wert des im Elektromotor 40 fließenden Stroms anzusteigen beginnt, wenn nur einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD1) mit Strom versorgt wird, als die Kontaktposition CP in der in 4 dargestellten Konfiguration.
In der oben beschriebenen Weise umfasst die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den elektrisch angetriebenen Motor (den Elektromotor) 40, den elektrischen Mechanismus und die Steuervorrichtung (die elektronische Steuervorrichtung) 118, wie in den 1, 2 und 4 dargestellt, und der Elektromotor 40 umfasst die Mehrzahl von (zwei in 2 und 4) Antriebsschaltungen 120 und 122 zum Antreiben dieses Elektromotors 40. Der elektrische Mechanismus wird verwendet, um das Bremselement (die Bremsbeläge) 2 und 3 gegen das Bremszielelement (den Scheibenrotor) D zu drücken, basierend auf dem Antrieb des Elektromotors 40. Die elektronische Steuervorrichtung 118 dient dazu, den Antrieb des Elektromotors 40 zu steuern, indem sie die mehreren Antriebsschaltungen 120 und 122 und dergleichen unter Verwendung verschiedener Arten von Informationen steuert und den Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D erfasst, um ihn für diese Steuerung zu verwenden.
Genauer gesagt detektiert die elektronische Steuervorrichtung 118 den Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D auf der Grundlage der Änderung des im Elektromotor 40 fließenden Stroms, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen unter den mehreren Antriebsschaltungen 120 und 122 zum Antrieb des Elektromotors 40 Energie zugeführt wird. Genauer gesagt überwacht die elektronische Steuervorrichtung 118 den Betrag des in dem Elektromotor 40 fließenden Stroms pro Positionsänderung des Elektromotors 40, die wie in 3 dargestellt ist, und erfasst die Änderung des Strombetrags zwischen vor und nach dem Kontakt der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D entsprechend dem Antrieb des Elektromotors 40. Mit anderen Worten, die Strommenge, die im Elektromotor 40 fließt, steigt aufgrund der Erzeugung der Bremskraft nach dem Kontakt der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D im Vergleich zu vor diesem Kontakt.
Zusätzlich überwacht die elektronische Steuervorrichtung 118 den Betrag des Stroms, der im Elektromotor 40 fließt, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen unter den mehreren Antriebsschaltungen 120 und 122 für den Antrieb des Elektromotors 40 (RD1) Strom zugeführt wird, und daher erhöht sich der Änderungsbetrag des Stroms zwischen vor und nach dem Kontakt der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D deutlich im Vergleich dazu, wenn allen der mehreren Antriebsschaltungen 120 und 122 (RD2) Strom zugeführt wird. Mit anderen Worten nimmt der Gradient der Stromänderung in Bezug auf die Schubkraft zur Erzeugung der Bremskraft zu. Dies erleichtert solch eine Detektion des Änderungspunktes des Strombetrages, wodurch die elektrische Bremsvorrichtung 1 die Genauigkeit der Erfassung der Kontaktposition CP der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D erhöhen kann. Ferner wird in dem Fall, in dem der Gradient verwendet wird, um den Änderungspunkt des Stroms zu erfassen, der der Kontaktposition CP in der Beziehung zwischen der Position des Elektromotors 40 und dem Stromwert entspricht, wie in 3 illustriert, eine Erhöhung des Gradienten wie RD1 die Erfassung weniger anfällig für die Variation macht, wodurch die Genauigkeit verbessert werden kann. Andererseits führt in dem Fall, in dem der Schwellenwert verwendet wird, eine Erhöhung beim Gradienten wie RD1 zu einer Verkürzung der Zeit bis zum Erreichen des Schwellenwerts, wodurch eine schnelle Detektion erreicht werden kann.
Des Weiteren kann die Variation des Abstands zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D durch die Verbesserung der Genauigkeit der Erfassung der Kontaktposition CP reduziert werden. Dies kann dazu beitragen, einen angemessenen Abstand zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D sicherzustellen, wodurch das Ansprechverhalten der Bremse verbessert und auch das Risiko eines Widerstandes und das Risiko, einen Widerstand zu verursachen, verringert wird. Darüber hinaus führt die Versorgung nur eines Teils der Antriebsschaltungen zu einer Verringerung der Schubkraft in Bezug auf den Strom, was dazu beiträgt, die Belastung der internen Komponenten zum Zeitpunkt der Erfassung der Kontaktposition CP zu verringern.
Ferner ist die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass die elektronische Steuervorrichtung 118 den Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D auf der Grundlage der Änderung des Stroms des Elektromotors 40 erkennt, wenn nur eine Antriebsschaltung aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen 120 und 122 mit Strom versorgt wird. Diese Konfiguration erlaubt es, dass zum Zeitpunkt der Erkennung des Kontakts zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D unabhängig davon, wie viele Antriebsschaltungen in der Vielzahl der Antriebsschaltungen enthalten sind, immer einer Antriebsschaltung, was die erforderliche Mindestanzahl ist, Strom zugeführt wird. Daher kann diese Konfiguration den Änderungsbetrag des Stroms, der in dem Elektromotor 40 zwischen vor und nach dem Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D fließt, so weit wie möglich erhöhen, wodurch die elektrische Bremsvorrichtung 1 die Genauigkeit der Erfassung des Kontakts der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D weiter erhöhen kann.
Desweiteren ist die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass, da der Elektromotor 40 ein Elektromotor mit Doppelwicklungen ist, wie in 2 dargestellt, dieser einzelne Elektromotor 40 durch die beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 angetrieben wird. Dann kann die elektronische Steuervorrichtung 118 den Kontakt genau erkennen, indem sie den Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D auf der Grundlage der Änderung des Stroms des Elektromotors 40 erkennt, wenn nur einer der beiden Antriebsschaltungen 120 und 122 Strom zugeführt wird.
Die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann so konfiguriert werden, dass die elektronische Steuervorrichtung 118 nur einen Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen 120 und 122 mit Strom versorgt, um den Elektromotor 40 anzutreiben, wenn die Bremsbeläge 2 und 3 den Scheibenrotor D kontaktieren, einschließlich, wenn das Fahrzeug während der normalen Fahrt gebremst wird und wenn das Fahrzeug durch die Feststellbremse gebremst wird. Auch die Versorgung nur eines Teils der Antriebsschaltungen zum Zeitpunkt des Bremsens auf diese Weise führt zu einer Verringerung der Schubkraft in Bezug auf den Strom und trägt damit zur Verringerung der Belastung der internen Komponenten bei, während die Redundanz für den Antrieb des Elektromotors 40 sichergestellt wird. Gleichzeitig ermöglicht die vorliegende Konfiguration der elektrischen Bremsvorrichtung 1 eine Erhöhung der Erfassungsgenauigkeit bei der Erfassung des Kontakts der Bremsbeläge 2 und 3 mit dem Scheibenrotor D.
Dann ist die elektrische Bremsvorrichtung 1 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die in den 1, 2 und 4 illustrierte Konfiguration beschränkt und kann auf jede beliebige Weise konfiguriert werden, solange sie so konfiguriert ist, dass sie den Kontakt zwischen den Bremsbelägen 2 und 3 und dem Scheibenrotor D auf der Grundlage der Änderung des Stroms des Elektromotors 40 detektiert, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen Energie zugeführt wird. Zum Beispiel ist die Anzahl der mehreren Antriebsschaltungen nicht auf zwei beschränkt, sondern kann drei oder mehr betragen. Ferner kann die elektrische Bremsvorrichtung 1 so konfiguriert werden, dass die in den 1, 2 und 4 illustrierten Komponenten teilweise entfernt oder geändert werden und/oder dass eine neue Komponente hinzugefügt wird. Darüber hinaus kann jegliches Bauteil, das die für jedes Bauteil erforderliche Funktion erfüllen kann, als jedes Bauteil verwendet werden.
Mögliche Konfigurationen der elektrischen Bremsvorrichtung 1 auf der Grundlage der vorliegenden Ausführungsformen umfassen die folgenden Beispiele.
Gemäß einer ersten Konfiguration umfasst eine elektrische Bremsvorrichtung (1) einen Elektromotor (40) mit einer Vielzahl von Antriebsschaltungen (120, 122), einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement (2, 3) gegen ein Bremszielelement (D) auf Basis des Antriebs des Elektromotors (40) drückt, und eine Steuervorrichtung (118), die so konfiguriert ist, dass sie den Antrieb des Elektromotors (40) steuert. Die Steuervorrichtung (118) detektiert den Kontakt zwischen dem Bremselement (2, 3) und dem Bremszielelement (D) auf Basis einer Änderung des Stroms des Elektromotors (40), wenn einem Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen (120, 122) Energie zugeführt wird.
Gemäß einer zweiten Konfiguration detektiert die Steuervorrichtung (118) in der ersten Konfiguration den Kontakt zwischen dem Bremselement (2, 3) und dem Bremszielelement (D) auf der Grundlage der Änderung des Stroms des Elektromotors (40), wenn nur eine der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen (120, 122) mit Strom versorgt wird.
Gemäß einer dritten Konfiguration, ist in der zweiten Konfiguration der Elektromotor (40) ein Elektromotor mit Doppelwicklungen.
Gemäß einer vierten Konfiguration enthält eine elektrische Bremsvorrichtung (1) einen Elektromotor (40) mit einer Vielzahl von Antriebsschaltungen (120, 122), einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement (2, 3) auf der Grundlage des Antriebs des Elektromotors (40) gegen ein Bremszielelement (D) drückt, und eine Steuervorrichtung (118), die so konfiguriert ist, dass sie den Antrieb des Elektromotors (40) steuert. Die Steuervorrichtung (118) treibt den Elektromotor (40) an, indem sie nur einen Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen (120, 122) mit Strom versorgt, wenn das Bremselement (2, 3) das Bremszielelement (D) berührt.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein und beinhaltet verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsformen im Detail beschrieben, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und die vorliegende Erfindung soll nicht notwendigerweise auf die Konfiguration, die alle der beschriebenen Merkmale enthält, beschränkt sein. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Ferner kann eine Ausführungsform auch mit einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform implementiert werden, die der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt wird. Weiter kann jede Ausführungsform auch mit einer anderen Konfiguration implementiert werden, die in Bezug auf einen Teil der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt, gelöscht oder ersetzt wird.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß der Pariser Verbandsübereinkunft für die am 22. April 2020 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. JP 2020-076012 . Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2020-076012 , die am 22. April 2020 eingereicht wurde, einschließlich der Spezifikation, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung ist hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang inkorporiert.
Bezugszeichenliste

1: elektrisches Bremsvorrichtung
2, 3: Bremselement (Bremsbelag)
40: elektrisch angetriebener Motor (Elektromotor)
118: Steuergerät (elektronisches Steuergerät)
120, 122: Treiberschaltung
D: Bremszielelement (Scheibenrotor)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201083282 A [0003]
JP 2020076012 [0060]

Claims

Elektrische Bremsvorrichtung, umfassend: einen Elektromotor, der eine Vielzahl von Antriebsschaltungen aufweist; einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement auf der Grundlage des Antriebs des Elektromotors gegen ein Bremszielelement drückt; und eine Steuervorrichtung, die zur Steuerung des Antriebs des Elektromotors konfiguriert ist, wobei die Steuervorrichtung den Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement auf Basis einer Änderung eines Stroms des Elektromotors detektiert, wenn einem Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl von Antriebsschaltungen Energie zugeführt wird.
Elektrische Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung den Kontakt zwischen dem Bremselement und dem Bremszielelement auf Basis der Änderung des Stroms des Elektromotors erfasst, wenn nur eine der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen mit Strom versorgt wird.
Elektrische Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Elektromotor ein Elektromotor mit Doppelwicklungen ist.
Elektrische Bremsvorrichtung, umfassend: einen Elektromotor, der eine Vielzahl von Antriebsschaltungen aufweist; einen elektrischen Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er ein Bremselement auf der Grundlage des Antriebs des Elektromotors gegen ein Bremszielelement drückt; und eine Steuervorrichtung, die zur Steuerung des Antriebs des Elektromotors konfiguriert ist, wobei die Steuervorrichtung den Elektromotor antreibt, indem sie nur einen Teil der Antriebsschaltungen aus der Vielzahl der Antriebsschaltungen mit Strom versorgt, wenn das Bremselement das Bremszielelement kontaktiert.