JP2001082514A - ディスクブレーキ装置及びその作動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ加圧作動中に故障が生じた場合に自動
的に減圧作動させることができるディスクブレーキ装置
及びその作動制御方法を得る。 【解決手段】 ディスクブレーキ装置１２のキャリパ１
４には電動アクチュエータ１０が配設されており、当該
電動アクチュエータ１０には超音波モータ６２の回転力
を直線運動に変換するボールねじ６０が配設されてい
る。ボールスクリュウ５６には、遊星歯車組１０９及び
支持用アルミプレート１２４を介して電磁ブレーキ１２
７と連結されたキャリアプレート９２が回転可能に挿入
されている。インナパッド１６の加圧作動時には電磁ブ
レーキ１２７が通電状態とされ、キャリアプレート９２
が固定される。一方、超音波モータ６２の故障時には電
磁ブレーキ１２７への通電が解除されてキャリアプレー
ト９２が回転可能となり、ボールスクリュウ５６の減圧
方向への移動が許容される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動アクチュエー
タを用いたディスクブレーキ装置及びその作動制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超音波モータを使ったディス
クブレーキ装置が提案されている。この種のディスクブ
レーキ装置の開示例としては、特開昭６３−２６６２２
８号公報、特開平８−２８４９８０号公報、及び特開平
８−２８４９８１号公報などがある。

【０００３】概略構成について簡単に説明すると、キャ
リパには通常のディスクブレーキ装置と同じようにイン
ナパッドとアウタパッドとがディスクロータを挟んで対
向した状態で配置されている。キャリパのインナパッド
側には電動アクチュエータが配設されている。電動アク
チュエータは、ボールねじ等によって構成されたトルク
変換機構部と、このトルク変換機構部のボールナットを
駆動回転させる超音波モータを備えている。超音波モー
タが駆動回転すると、ボールナットに固定されたロータ
が回転し、これによりボールスクリュウがその軸方向へ
移動する。ボールスクリュウの先端部にはプレッシャー
プレートが配設されており、このプレッシャープレート
を介してインナパッドをディスクロータ側へ押圧し、ア
ウタパッドとで所定の制動トルクを得る構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディスクブレーキ装置では、何らかの原因によって、超
音波モータが突然作動不能な状態に陥ったり、或るいは
超音波モータへの給電が断たれるといった故障が生じる
と、ロータがステータに圧接された状態で固定してしま
うので、ボールナットは非回転状態となる。また、ボー
ルスクリュウも軸線回りの回転が規制された状態にある
ため、プレッシャープレートによるインナパッドのディ
スクロータへの加圧状態が解除されずに維持されてしま
うという問題が生じる。このため、レッカー移動や故障
していない残りのブレーキを使ったリンプホーム等に支
障を来す可能性がある。

【０００５】なお、特開平８−２８４９８１号公報に開
示されたディスクブレーキ装置では、パーキングブレー
キとしての使用態様を考慮してリンク機構を使った手動
操作により強制加圧可能に構成されているため、この手
法を減圧側で使用することも考えられるが、その場合に
は、自動化できないという問題が生じる。

【０００６】本発明は上記事実を考慮し、モータ加圧作
動中に故障が生じた場合に自動的に減圧作動させること
ができるディスクブレーキ装置及びその作動制御方法を
得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、電動アクチュエータを用いてブレーキパッドを加圧
することにより当該ブレーキパッドをディスクロータの
摩擦面に圧接させ、これにより所定の制動力を発生させ
るディスクブレーキ装置であって、前記電動アクチュエ
ータは、駆動源となるモータと、このモータの回転力を
受けて軸方向へは移動せずに軸線回りに回転する回転部
材及びこの回転部材が回転することにより軸方向へ移動
する移動部材を含んで構成されたトルク変換手段と、こ
のトルク変換手段の移動部材の軸方向の端部に設けら
れ、移動部材が軸方向へ移動することによりブレーキパ
ッドに作用する押圧力を増加又は減少させる加減圧手段
と、モータに異常が発生していない通常時においては移
動部材の軸線回りの回転を阻止して軸方向移動のみを許
容し、モータに異常が発生したときには移動部材の軸線
回りの回転を許容するフェイルセーフ手段と、を備えて
いることを特徴としている。

【０００８】上記構成の本発明によれば、駆動源となる
モータが正転駆動すると、その際の回転力を受けてトル
ク変換手段の回転部材がその軸線回りに回転される。こ
の回転部材は軸方向へは移動しないため、回転部材が回
転すると、移動部材がその軸方向へと移動される。これ
により、モータの回転力が移動部材の直線運動に変換さ
れる。

【０００９】移動部材が軸方向の一方（ブレーキパッド
に接近する方向）へ移動すると、移動部材の端部に設け
られた加減圧手段によってブレーキパッドが加圧され
る。これにより、ブレーキパッドに作用する押圧力が増
加され、即ち加圧され、ディスクロータの摩擦面にブレ
ーキパッドが圧接される。これにより、所定の制動力が
発生する。一方、モータが逆転駆動すると、移動部材が
軸方向の他方（ブレーキパッドから離間する方向）へ移
動する。このため、加減圧手段からブレーキパッドへ作
用していた押圧力が減少され、即ち減圧され、ディスク
ロータの摩擦面に対するブレーキパッドの圧接状態（制
動状態）が解除される。

【００１０】ここで、駆動源となるモータが正転駆動し
てブレーキパッドが加圧された状態にあるときに、当該
モータが故障することも考えられる。このような状況下
において、当該モータが仮に正規の電流を通電しなけれ
ば逆転し難い構造のモータであったとすると、ブレーキ
パッドが加圧された状態（制動状態）のままで維持され
ることになる。つまり、ブレーキパッドへの加圧状態
（制動状態）が解除されないことになり、レッカー移動
や故障していない残りのブレーキを使ったリンプホーム
等に支障を来す可能性がある。

【００１１】しかし、本発明では、このような状況を想
定してフェイルセーフ手段を備えているため、モータに
上記のような異常が発生したときには、当該フェイルセ
ーフ手段によって、移動部材の軸線回りの回転が許容さ
れる。なお、モータに上記のような異常が発生すると、
当該モータは回転不可の状態に陥り、回転部材は非回転
状態となる。従って、フェイルセーフ手段によって移動
部材の軸線回りの回転が許容されることにより、ブレー
キパッドから加減圧手段を介して作用する反力によって
移動部材は軸線回りに回転して軸方向の他方へ移動する
ことができる。その結果、ブレーキパッドに作用してい
た押圧力は減少され、即ち自動的に減圧され、加圧状態
（制動状態）でロックされたままになるのを防止するこ
とができる。言い換えれば、本発明によれば、モータ加
圧作動中に故障が生じた場合に自動的に減圧作動（制動
解除）させることができる。よって、上記のような支障
は来さない。

【００１２】なお、上記のフェイルセーフ手段は、モー
タに異常が発生していない通常時においては移動部材の
軸線回りの回転を阻止して軸方向移動のみを許容するた
め、トルク変換手段の作動に支障を来すことはない。

【００１３】請求項２記載の本発明に係るディスクブレ
ーキ装置は、請求項１に記載の発明において、前記フェ
イルセーフ手段は、移動部材に係合した状態で回転可能
に設けられ、移動部材の軸方向への移動をガイドする規
制部材と、コイルが巻かれたコアと、このコアに近接し
て配置されかつコアに通電されることにより当該コアに
吸着されるアーマチャと、コアへの通電状態ではアーマ
チャのコアへの吸着を許容しかつコアへの非通電状態で
はアーマチャをコアから離間させる復帰手段と、を備え
た電磁ブレーキと、規制部材と電磁ブレーキとを相互に
連結する連結手段と、を含んで構成されていることを特
徴としている。

【００１４】上記構成の本発明によれば、モータに異常
が発生していない通常時においては、電磁ブレーキが作
動状態とされる。すなわち、電磁ブレーキのコアのコイ
ルに通電される。このため、コアに近接して配置された
アーマチャが当該コアに吸着される。従って、アーマチ
ャはコアに固定された状態となる。電磁ブレーキと規制
部材とは連結手段を介して相互に連結されているため、
電磁ブレーキが作動状態になると、規制部材も固定状態
となり、この状態で保持される。このため、規制部材は
移動部材に係合した状態で回転可能に配置されている
が、電磁ブレーキが作動することにより、回転不可の状
態となる。従って、移動部材は規制部材にガイドされな
がら、軸方向へのみ移動する。

【００１５】一方、モータに異常が発生したときには、
電磁ブレーキが非作動状態とされる。すなわち、電磁ブ
レーキのコアのコイルへの通電が解除される。このた
め、復帰手段によってアーマチャがコアから離間され
る。従って、アーマチャはコアに対して非固定状態とな
る。電磁ブレーキと規制部材とは連結手段を介して相互
に連結されているため、電磁ブレーキが非作動状態にな
ると、規制部材も非固定状態（フリーな状態）となり、
この状態で保持される。このため、規制部材は移動部材
に係合した状態で回転可能となる。従って、移動部材は
その軸線回りに回転することが可能となり、減圧作動す
ることができる。

【００１６】このように本発明では、フェイルセーフ手
段を規制部材、電磁ブレーキ、連結手段を含んで構成し
たので、電磁ブレーキのＯＮ・ＯＦＦ制御によって加圧
作動・減圧作動を簡単に切り換えることができる。

【００１７】請求項３記載の本発明に係るディスクブレ
ーキ装置の作動制御方法は、請求項１又は請求項２に記
載の発明において、制動操作が行われた後、電磁ブレー
キをモータに優先して作動させることを特徴としてい
る。

【００１８】上記構成の本発明によれば、制動操作が行
われた後、電磁ブレーキをモータに優先して作動させる
ため、ドライバがブレーキペダルに足を置いた瞬間等に
電磁ブレーキがＯＮされ、ブレーキパッドの加圧作動に
備えて待機することになる。従って、ブレーキングの遅
れを短くすることができる。

【００１９】請求項４記載の本発明に係るディスクブレ
ーキ装置の作動制御方法は、請求項１又は請求項２に記
載の発明において、加速操作が解除された時点で電磁ブ
レーキを作動させることを特徴としている。

【００２０】上記構成の本発明によれば、加速操作が解
除された時点で電磁ブレーキが作動されるため、ドライ
バがアクセルペダルから足を離した瞬間に電磁ブレーキ
がＯＮされ、次のブレーキング動作に備えて待機するこ
とになる。従って、ブレーキングの遅れをより一層短く
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本実
施形態に係る電動アクチュエータ１０を用いたディスク
ブレーキ装置１２について説明する。

【００２２】図１に示されるように、ディスクブレーキ
装置１２の主要部を構成するキャリパ１４は、一対の
「ブレーキパッド」としてのインナパッド１６及びアウ
タパッド１８を備えている。インナパッド１６、アウタ
パッド１８は、制動時に押圧力を受ける裏金２０、２２
並びに当該裏金２０、２２におけるディスクロータ２４
側の面に固着された摩擦材２６、２８を含んで構成され
ている。これらのインナパッド１６及びアウタパッド１
８は図示しないマウンティングブラケット（トルクメン
バ）に保持されており、車輪と共に回転するディスクロ
ータ２４を挟んで対向した状態で配置されている。な
お、実際には概略的に図示した図１とは異なり、制動時
以外の通常の状態では、インナパッド１６の摩擦材２６
及びアウタパッド１８の摩擦材２８はディスクロータ２
４の摩擦面から若干離間した位置に保持されている。

【００２３】アウタパッド１８の裏金２２にはキャリパ
ボディー３０の爪部３２が対応して配設されており、イ
ンナパッド１６の裏金２０にはキャリパボディー３０内
に配設された「加減圧手段」としてのプレッシャープレ
ート３４が対応して配設されている。プレッシャープレ
ート３４はその周囲に配設されたゴムシール３６を介し
てキャリパボディー３０に取り付けられており、インナ
パッド１６の裏金２０を押圧可能とされている。さら
に、プレッシャープレート３４の底部内側には、後述す
るピストン９６によって押圧されるリブ３８が一体に形
成されている。

【００２４】上述したプレッシャープレート３４の側方
には、電動アクチュエータ１０が配設されている。電動
アクチュエータ１０は、ハウジング４０及びカバー４２
を備えている。ハウジング４０は比較的長いボルト４４
によってキャリパボディー３０に固定されており、カバ
ー４２はねじ４６によってハウジング４０に固定されて
いる。カバー４２の側部にはコネクタ４８が取り付けら
れており、このコネクタ４８を介して給電線５０が内部
へ導かれている。

【００２５】これらのハウジング４０及びカバー４２並
びにキャリパボディー３０によって隔成された空間に
は、「トルク変換手段」としてのトルク変換機構部５２
が配設されている。トルク変換機構部５２は、内周面に
雌ねじが形成された「回転部材」としてのボールナット
５４と、その軸芯部に挿通されかつ外周面に雄ねじが形
成された「移動部材」としてのボールスクリュウ５６
と、両者の雌ねじ及び雄ねじ間に介在された複数のボー
ル５８とから成るボールねじ６０によって構成されてい
る。

【００２６】トルク変換機構部５２におけるボールナッ
ト５４の周囲には、超音波モータ６２が配設されてい
る。超音波モータ６２は、ステータ６４、ロータ６６、
及び皿ばね６８によって構成されている。ステータ６４
は、キャリパボディー３０にビス７０によって固定され
ている。また、ロータ６６は、ステータ６４に対して隣
接して配置されており、キー７２を介してボールナット
５４に連結されている。これにより、ロータ６６は、ボ
ールナット５４と共に回転可能とされている。さらに、
皿ばね６８はロータ６６に隣接して配置されており、常
にロータ６６をステータ６４側へ押圧付勢している。従
って、ロータ６６は常に所定の加圧力でステータ６４に
圧接されている。

【００２７】また、ボールナット５４の外周部における
第１ベアリング７４の近傍には環状溝が形成されてお
り、当該環状溝には止め輪７８が嵌着されている。この
止め輪７８と上述した皿ばね６８との間には、リング板
状の回転板８０が配置されている。回転板８０の外周部
には、複数極に分極したプラスチックマグネット８２が
接着されている。この回転板８０に対向するかたちで樹
脂基板８４が配置されており、当該樹脂基板８４にホー
ルＩＣ８６がプラスチックマグネット８２と対向して取
り付けられている。このプラスチックマグネット８２が
接着された回転板８０とホールＩＣ８６とによって、ボ
ールナット５４の回転数（ひいてはボールスクリュウ５
６の移動ストローク）を検出するセンサを構成してい
る。

【００２８】一方、トルク変換機構部５２におけるボー
ルスクリュウ５６の軸芯部には、スプライン溝等から成
る支持孔８８が形成されている。なお、支持孔８８内に
符号９０で示された部分はキーである。この支持孔８８
には、キャリアプレート９２の軸芯部に形成されかつス
プライン軸等から成る軸部９２Ａが挿入されている。従
って、キャリアプレート９２の回転が拘束された状態で
は、ボールスクリュウ５６は、キャリアプレート９２の
軸部９２Ａに対して、周方向へは回転不可であるが、軸
方向へは相対移動可能とされている。

【００２９】また、ボールスクリュウ５６の先端部側に
は荷重センサ（推力センサ）９４が内蔵されており、更
にその先端部側にはピストン９６がプレッシャープレー
ト３４に嵌合された状態で配設されている。荷重センサ
９４には信号線９８の一端部が接続されており、当該信
号線９８はボールスクリュウ５６、キャリアプレート９
２、後述するサンギヤ１１２、弾性部材１１６、及びカ
バー４２の軸芯部をそれぞれ貫通して外部へ引き出され
ている。これにより、ボールスクリュウ５６が軸方向
（ディスクロータ２４側）へ移動すると、荷重センサ９
４及びピストン９６を介してプレッシャープレート３４
がディスクロータ２４側へ押圧され、この際の押圧力が
荷重センサ９４によって検出される構成である。

【００３０】また、ハウジング４０の中央部にはボール
スクリュウ５６が進退可能な貫通孔１００が形成されて
おり、更にこの貫通孔１００の両側には第１凹部１０２
及び第２凹部１０４が当該貫通孔１００に連通するかた
ちで隣接して形成されている。ディスクロータ２４側に
位置する第１凹部１０２内には、第１ベアリング（玉軸
受）７４が配設されている。これに対応して、キャリパ
ボディー３０側には、シート１０６を介して第２ベアリ
ング（円錐コロ軸受又はアンギュラ玉軸受）１０８が配
設されている。これらの第１ベアリング７４及び第２ベ
アリング１０８には、ボールねじ６０のボールナット５
４が回転可能に支持されている。従って、ボールナット
５４が回転すると、その際の回転力がボール５８を介し
てボールスクリュウ５６に伝達され、ボールスクリュウ
５６が軸方向へ移動される構成である。

【００３１】一方、ハウジング４０の第２凹部１０４の
小径部内にはキャリアプレート９２のフランジ部９２Ｂ
が収容されており、更に第２凹部１０４の大径部内には
「連結手段」としての遊星歯車組１０９が配設されてい
る。具体的には、キャリアプレート９２のフランジ部９
２Ｂの軸芯部には円筒状のブッシュ１１０が配置されて
おり、当該ブッシュ１１０の外周部にサンギヤ１１２が
軸支されている。なお、ブッシュ１１０の端部には金属
製のスラスト板１１４が当接されており、ブッシュ１１
０から受ける軸方向荷重を受けるようになっている。ま
た、このスラスト板１１４はカバー４２の軸芯部に配設
されたゴム等の弾性部材１１６に嵌め込まれて一体化さ
れており、後述するアーマチャ１２８とコア１３２との
ギャップが大きくなり過ぎないように配されている。ま
た、キャリアプレート９２のフランジ部９２Ｂの外周部
の所定位置には支軸１１８が立設されており、当該支軸
１１８にはプラネタリギヤ１２０が軸支されている。プ
ラネタリギヤ１２０はサンギヤ１１２と噛み合ってお
り、更にハウジング４０の第２凹部１０４の大径部の内
側に固定されたリングギヤ１２２とも噛み合っている。

【００３２】また、上述したサンギヤ１１２におけるカ
バー４２側の端部にはリング板状に形成された「連結手
段」としての支持用アルミプレート１２４が嵌合されて
おり、この状態でサンギヤ１１２はビス１２６によって
支持用アルミプレート１２４に固定されている。従っ
て、サンギヤ１１２が回転すると、支持用アルミプレー
ト１２４も一体に回転する構成である。なお、支持用ア
ルミプレート１２４は、概念的には「支持基板」或るい
は「支持部材」として把握される要素である。

【００３３】また、上述したハウジング４０の第２凹部
１０４の外周側には、電磁ブレーキ１２７を構成するリ
ング板状のアーマチャ１２８とコイル１３０が巻かれた
コア１３２とが配設されている。これらのアーマチャ１
２８とコア１３２との間には、僅かな隙間（ギャップ）
が設定されている。さらに、支持用アルミプレート１２
４の外周面とアーマチャ１２８の外周面との間には、
「復帰手段」としての戻しばね（リターンスプリング）
１３４が介在されている。戻しばね１３４の内側の端部
はビス１３６で支持用アルミプレート１２４に固定され
ており、又戻しばね１３４の外側の端部はビス１３８で
アーマチャ１２８に固定されている。これにより、サン
ギヤ１１２とアーマチャ１２８とが、支持用アルミプレ
ート１２４及び戻しばね１３４を介して相互に連結され
ている。戻しばね１３４は自然状態ではアーマチャ１２
８をコア１３２から離間させているが、コア１３２のコ
イル１３０に通電された場合には弾性変形してアーマチ
ャ１２８がコア１３２に吸着されるのを許容する構成で
ある。

【００３４】上述した電動アクチュエータ１０は、広義
には「制御手段」として把握されるブレーキＥＣＵ１４
０並びにモータ駆動回路及び電磁ブレーキ制御回路１４
２によって駆動制御がなされており、これら全体でフェ
ールセーフシステムを構成している。

【００３５】次に、本実施形態の作用並びに効果を説明
する。

【００３６】図２には、本実施形態に係るフェールセー
フシステムの制御フローが示されている。このフローチ
ャートに示されるように、まず、ステップ１５０でブレ
ーキペダルスイッチがＯＮされたか否かが判断される。
なお、ここでいうブレーキペダルスイッチとは、例え
ば、ブレーキバイワイヤシステムでのブレーキペダルに
足を置いた時にＯＮする電気スイッチ等を指す。

【００３７】ブレーキペダルスイッチがＯＮされていな
い場合は、ステップ１５０で否定判断されるので、ステ
ップ１５２へ移行して、電磁ブレーキ１２７がＯＦＦに
される。具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレーキ
制御回路１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯＦＦ
の状態とされる。このため、この場合にはコア１３２の
コイル１３０には通電されず、アーマチャ１２８はコア
１３２に対してフリーな状態とされる。

【００３８】逆に、ブレーキペダルスイッチがＯＮされ
ると、ステップ１５０で肯定判断されるので、ステップ
１５４へ移行して、電磁ブレーキ１２７がＯＮされる。
具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレーキ制御回路
１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯＮの状態とさ
れる。このため、この場合にはコア１３２のコイル１３
０に通電され、戻しばね１３４が弾性変形することによ
りアーマチャ１２８がコア１３２に吸着（固定）され
る。これにより、戻しばね１３４及び支持用アルミプレ
ート１２４並びに遊星歯車組１０９を介してキャリアプ
レート９２が回転不可の状態とされる。従って、この時
点では、トルク変換機構部５２を構成するボールねじ６
０のボールスクリュウ５６は軸方向へは相対移動可能で
あるが、周方向へは回転不可の状態とされる。

【００３９】なお、補足すると、遊星歯車組１０９を使
っているのは、以下の理由による。すなわち、普通の電
磁ブレーキをそのまま組み込むと、重量増加及び大型化
を招き、ばね下荷重を軽くしてディスクブレーキ装置と
しても小型化したいという要請に反することになる。そ
こで、重量軽減及び小型化を図りつつ、キャリアプレー
ト９２に対する固定トルクを稼ぐために遊星歯車組１０
９が使われている。

【００４０】上記の状態とされた後に、ステップ１５６
へ移行して超音波モータ６２がＯＮされる。具体的に
は、モータ駆動回路及び電磁ブレーキ制御回路１４２に
おけるモータ駆動回路がＯＮの状態とされる。超音波モ
ータ６２がＯＮされると、ステータ６４で発生する進行
波の振動によってロータ６６が正転される。このため、
ロータ６６が固定されているボールナット５４が軸線回
りに回転される。これにより、ボールスクリュウ５６が
直線運動（前進）し、ピストン９６を介してプレッシャ
ープレート３４をディスクロータ２４側へ加圧する。そ
の結果、インナパッド１６の摩擦材２６がディスクロー
タ２４の摩擦面に押圧されて両者間に所定の摩擦力が生
じ、ディスクロータ２４に所定の制動トルクが作用す
る。さらに、このとき、キャリパボディー３０がマウン
ティングブラケット（トルクメンバ）に対してディスク
ロータ２４から離間する方向へスライドされる。これに
より、爪部３２によってアウタパッド１８がディスクロ
ータ２４の摩擦面に押圧されて両者間に所定の摩擦力が
生じ、ディスクロータ２４に所定の制動トルクが作用す
る。

【００４１】なお、プレッシャープレート３４を介して
インナパッド１６がどの程度加圧されているか、並び
に、現時点でボールスクリュウ５６がどの程度ストロー
クしているかは、荷重センサ（推力センサ）９４並びに
回転板８０及びホールＩＣ８６等による位置検出センサ
によって常時検出されてブレーキＥＣＵ１４０にフィー
ドバックされており、ブレーキ操作力に応じた適切な押
圧力（制動力）となるように、超音波モータ６２の駆動
が制御される。

【００４２】また、上記とは逆に減圧したい場合には、
超音波モータ６２のロータ６６を逆転させて、ボールス
クリュウ５６を直進運動（後進）させればよい。

【００４３】上記の如く超音波モータ６２がＯＮされた
後、ステップ１５８へ移行して、モータ電流値が規定値
以下か否かが判断される。ステップ１５８で否定判断さ
れた場合は、モータ電流値が規定値を越えているという
ことになるから、フェイル判定（電動アクチュエータ１
０に故障発生）がなされる。例えば、加圧作動中に超音
波モータ６２が突然作動不能な状態に陥ると、超音波モ
ータ６２に過電流が流れるなど、モータ電流値に異常が
現れる。そこで、このような故障が超音波モータ６２に
生じると、ステップ１５８でフェイル判定がなされて、
ステップ１６０へ移行して、電磁ブレーキ１２７がＯＦ
Ｆにされる。

【００４４】具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレ
ーキ制御回路１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯ
ＦＦの状態とされる。電磁ブレーキ１２７がＯＦＦにな
ると、コア１３２のコイル１３０への通電が停止される
ため、コア１３２に吸着されていたアーマチャ１２８は
戻しばね１３４の付勢力（弾性復元力）によってコア１
３２から離間される。このため、アーマチャ１２８はフ
リーな状態となり、遊星歯車組１０９を介してキャリア
プレート９２が回転可能な状態となり、これに伴ってボ
ールスクリュウ５６も軸線回りに回転可能な状態とな
る。なお、このときには、超音波モータ６２のロータ６
６はステータ６４に加圧されて固定された状態にあるた
め、ボールナット５４は非回転状態にある。その結果、
ボールスクリュウ５６がプレッシャープレート３４から
の反力によって軸線回りに回転し、直線運動（後進）さ
れる。上記により、インナパッド１６及びアウタパッド
１８による制動状態（ブレーキロック）が解除され、最
寄りの修理工場等へ車両を搬送することが可能となる。

【００４５】一方、ステップ１５８で肯定判断された場
合、即ちモータ電流値が規定値以下であった場合には、
ステップ１６２へ移行してモータ電流値がゼロか否かが
判断される。ステップ１６２で否定判断された場合には
そのままの状態が維持されるが、ステップ１６２で肯定
判断された場合には、超音波モータ６２がＯＮされた後
にモータ電流値がゼロになったということになるので、
超音波モータ６２への給電線５０が切れた（断線した）
可能性がある。

【００４６】そこで、ステップ１６４へ移行して、実際
の推力が目標推力に概略一致しているか否かが判断され
る。ステップ１６４で肯定判断された場合、即ち両者が
概略一致している場合には、特に問題は生じていないた
め、フェイル判定はなされず、ステップ１６２で否定判
断された場合と同様にそのままの状態が維持される。一
方、ステップ１６４で否定判断された場合、即ち実際の
推力が目標推力に概略一致していない場合には、超音波
モータ６２への給電線５０が切れたことを意味するの
で、フェイル判定がなされる。よって、前述した場合と
同様に、ステップ１６０へ移行して電磁ブレーキ１２７
がＯＦＦの状態とされる。

【００４７】補足すると、ステップ１６２で肯定判断さ
れた後に更にステップ１６４で実際の推力が目標推力に
概略一致しているか否かを判断するのは、以下の理由に
よる。すなわち、超音波モータ６２を使った場合、実際
の推力が目標推力に概略一致していると判断すると、超
音波モータ６２自体に保持力があることから、省電力化
のために一旦通電を遮断する制御がなされる。従って、
超音波モータ６２に異常が発生していない場合でもモー
タ電流値がゼロになっているモードがあることから、こ
のモードと超音波モータ６２への給電線５０が切れた場
合とを判別するために前記ステップ１６４を設けてい
る。

【００４８】このように本実施形態では、駆動源となる
超音波モータ６２の回転力をボールスクリュウ５６の直
線運動に変換して被加圧部材であるインナパッド１６を
加圧する電動アクチュエータ１０を用いたディスクブレ
ーキ装置１２において、ボールスクリュウ５６の軸芯部
にキャリアプレート９２を配置すると共に、当該キャリ
アプレート９２と電磁ブレーキ１２７とを支持用アルミ
プレート１２４及び遊星歯車組１０９を介して相互に連
結し、超音波モータ６２に故障が生じていない通常時に
おいては電磁ブレーキ１２７をＯＮにしてキャリアプレ
ート９２を回転不可の状態とし、加圧作動中に超音波モ
ータ６２に故障が生じた際には電磁ブレーキ１２７をＯ
ＦＦにしてキャリアプレート９２を回転可能な状態にす
る構成としたので、加圧作動中に故障が生じた場合に自
動的に減圧作動させることができる。従って、インナパ
ッド１６（及びアウタパッド１８）が加圧された状態
（制動状態）のままでロックされるのを防止することが
できる。その結果、本実施形態によれば、レッカー移動
や故障していない残りのブレーキを使ったリンプホーム
等に支障を来すことがなくなる。

【００４９】また、本実施形態では、フェイルセーフ手
段を規制部材（キャリアプレート９２）、電磁ブレーキ
１２７、及び連結手段（支持用アルミプレート１２４、
遊星歯車組１０９）を含んで構成したので、電磁ブレー
キ１２７のＯＮ・ＯＦＦ制御によって加圧作動・減圧作
動を簡単に切り換えることができる。

【００５０】さらに、本実施形態では、制動操作が行わ
れた後、電磁ブレーキ１２７を超音波モータ６２に優先
して作動させるため、ドライバがブレーキペダルに足を
置いた瞬間等に電磁ブレーキ１２７がＯＮされ、インナ
パッド１６の加圧作動に備えて待機することになる。従
って、ブレーキングの遅れを短くすることができる。

【００５１】なお、図２に示されるフローチャートに基
づくディスクブレーキ装置１２の作動制御に替えて、図
３に示されるフローチャートに基づいてディスクブレー
キ装置１２の作動制御を行ってもよい。以下、図２に示
されるフローチャートと異なるところに重点を置いて説
明する。

【００５２】図３には、図２とは異なるフェールセーフ
システムの制御フローが示されている。このフローチャ
ートに示されるように、まず、ステップ１８０でアクセ
ルペダルスイッチがＯＮされたか否かが判断される。な
お、ここでいうアクセルペダルスイッチとは、例えば、
スロットルバイワイヤシステムでのアクセルペダルに足
を置いた時にＯＮする電気スイッチ等を指す。

【００５３】アクセルペダルスイッチがＯＮされた場合
は、ステップ１８０で肯定判断されるので、ステップ１
８２へ移行して、電磁ブレーキ１２７がＯＦＦにされ
る。具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレーキ制御
回路１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯＦＦの状
態とされる。このため、この場合にはコア１３２のコイ
ル１３０には通電されず、アーマチャ１２８はコア１３
２に対してフリーな状態とされる。

【００５４】逆に、アクセルペダルスイッチがＯＮされ
ていない場合には、ステップ１８０で否定判断されるの
で、ステップ１８４へ移行して、電磁ブレーキ１２７が
ＯＮされる。具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレ
ーキ制御回路１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯ
Ｎの状態とされる。このため、この場合にはコア１３２
のコイル１３０に通電され、戻しばね１３４が弾性変形
することによりアーマチャ１２８がコア１３２に吸着
（固定）される。これにより、戻しばね１３４及び支持
用アルミプレート１２４並びに遊星歯車組１０９を介し
てキャリアプレート９２が回転不可の状態とされる。従
って、この時点では、トルク変換機構部５２を構成する
ボールねじ６０のボールスクリュウ５６は軸方向へは相
対移動可能であるが、周方向へは回転不可の状態とされ
る。

【００５５】上記の状態とされた後に、ステップ１８６
へ移行してブレーキペダルスイッチがＯＮされたか否か
が判断される。ブレーキペダルスイッチがＯＮされてい
ない場合には、ステップ１８６で否定判断されてステッ
プ１８０へ戻る。逆に、ブレーキペダルスイッチがＯＮ
された場合（制動時）には、ステップ１８６で肯定判断
されてステップ１８８へ移行して超音波モータ６２がＯ
Ｎされる。具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレー
キ制御回路１４２におけるモータ駆動回路がＯＮの状態
とされる。超音波モータ６２がＯＮされると、ステータ
６４で発生する進行波の振動によってロータ６６が正転
される。このため、ロータ６６が固定されているボール
ナット５４が軸線回りに回転される。これにより、ボー
ルスクリュウ５６が直線運動（前進）し、ピストン９６
を介してプレッシャープレート３４をディスクロータ２
４側へ加圧する。その結果、インナパッド１６の摩擦材
２６がディスクロータ２４の摩擦面に押圧されて両者間
に所定の摩擦力が生じ、ディスクロータ２４に所定の制
動トルクが作用する。さらに、このとき、キャリパボデ
ィー３０がマウンティングブラケット（トルクメンバ）
に対してディスクロータ２４から離間する方向へスライ
ドされる。これにより、爪部３２によってアウタパッド
１８がディスクロータ２４の摩擦面に押圧されて両者間
に所定の摩擦力が生じ、ディスクロータ２４に所定の制
動トルクが作用する。

【００５６】なお、上記とは逆に減圧したい場合には、
超音波モータ６２のロータ６６を逆転させて、ボールス
クリュウ５６を直進運動（後進）させればよい。

【００５７】上記の如く超音波モータ６２がＯＮされた
後は、図２に示される場合と同様である。すなわち、ス
テップ１９０へ移行して、モータ電流値が規定値以下か
否かが判断される。ステップ１９０で否定判断された場
合は、モータ電流値が規定値を越えているということに
なるから、フェイル判定（電動アクチュエータ１０に故
障発生）がなされ、ステップ１８２へ移行して、電磁ブ
レーキ１２７がＯＦＦにされる。

【００５８】具体的には、モータ駆動回路及び電磁ブレ
ーキ制御回路１４２における電磁ブレーキ制御回路がＯ
ＦＦの状態とされる。電磁ブレーキ１２７がＯＦＦにな
ると、コア１３２のコイル１３０への通電が停止される
ため、コア１３２に吸着されていたアーマチャ１２８は
戻しばね１３４の付勢力（弾性復元力）によってコア１
３２から離間される。このため、アーマチャ１２８はフ
リーな状態となり、遊星歯車組１０９を介してキャリア
プレート９２が回転可能な状態となり、これに伴ってボ
ールスクリュウ５６も軸線回りに回転可能な状態とな
る。なお、このときには、超音波モータ６２のロータ６
６はステータ６４に加圧されて固定された状態にあるた
め、ボールナット５４は非回転状態にある。その結果、
ボールスクリュウ５６がプレッシャープレート３４から
の反力によって軸線回りに回転し、直線運動（後進）さ
れる。上記により、インナパッド１６及びアウタパッド
１８による制動状態（ブレーキロック）が解除され、最
寄りの修理工場等へ車両を搬送することが可能となる。

【００５９】一方、ステップ１９０で肯定判断された場
合、即ちモータ電流値が規定値以下であった場合には、
ステップ１９２へ移行してモータ電流値がゼロか否かが
判断される。ステップ１９２で否定判断された場合には
そのままの状態が維持されるが、ステップ１９２で肯定
判断された場合には、超音波モータ６２がＯＮされた後
にモータ電流値がゼロになったということになるので、
超音波モータ６２への給電線５０が切れた可能性があ
る。

【００６０】そこで、ステップ１９４へ移行して、実際
の推力が目標推力に概略一致しているか否かが判断され
る。ステップ１９４で肯定判断された場合、即ち両者が
概略一致している場合には、特に問題は生じていないた
め、フェイル判定はなされず、ステップ１９２で否定判
断された場合と同様にそのままの状態が維持される。一
方、ステップ１９４で否定判断された場合、即ち実際の
推力が目標推力に概略一致していない場合には、超音波
モータ６２への給電線５０が切れたことを意味するの
で、フェイル判定がなされる。よって、前述した場合と
同様に、ステップ１８２へ移行して電磁ブレーキ１２７
がＯＦＦの状態とされる。

【００６１】このように上記作動制御方法によれば、加
速操作が解除された時点で電磁ブレーキ１２７が作動さ
れるため、ドライバがアクセルペダルから足を離した瞬
間に電磁ブレーキ１２７がＯＮされ、次のブレーキング
動作に備えて待機することになる。従って、ブレーキン
グの遅れをより一層短くすることができる。

【００６２】なお、上述した実施形態では、超音波モー
タ６２を使用したが、これに限らず、正規電流を通電し
なければ逆転し難いウォーム減速機構部を備えたモータ
や、コギングトルクやディテントトルクの大きいマグネ
ット内蔵モータも適用可能である。

【００６３】また、上述した実施形態では、ボールねじ
６０のボールナット５４が超音波モータ６２によって回
転されるように構成したが、逆に、ボールスクリュウ５
６がモータの駆動力を受けて回転するように構成しても
よい。また、トルク変換手段としては、ボールねじ６０
に限らず、ローラねじも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る電動アクチュエータを用いた
ディスクブレーキ装置のフェイルセーフシステムを示す
全体構成図である。

【図２】ディスクブレーキ装置の作動制御を示すフロー
チャートである。

【図３】図２に示された作動制御とは異なるディスクブ
レーキ装置の作動制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 電動アクチュエータ １２ ディスクブレーキ装置 １６ インナパッド（ブレーキパッド） ２４ ディスクロータ ３４ プレッシャープレート（加減圧手段） ５２ トルク変換機構部（トルク変換手段） ５４ ボールナット（回転部材） ５６ ボールスクリュウ（移動部材） ６２ 超音波モータ ９２ キャリアプレート（規制部材） １０９ 遊星歯車組（連結手段） １２４ 支持用アルミプレート（連結手段） １２７ 電磁ブレーキ １２８ アーマチャ １３０ コイル １３２ コア １３４ 戻しばね（復帰手段） １４０ ブレーキＥＣＵ １４２ モータ駆動回路及び電磁ブレーキ制御回路

フロントページの続き (72)発明者 太田 勤 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 (72)発明者 吉野 康徳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山本 貴之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 AA43 AA48 AA53 AA63 AA69 AA73 AA78 AA87 CC13 CC15 CC63 CC77 FA01 5H680 AA00 AA08 AA19 BB03 BB13 BB16 BC00 CC07 DD01 DD23 DD53 DD66 DD85 EE11 EE21 FF03 FF30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動アクチュエータを用いてブレーキパ
   ッドを加圧することにより当該ブレーキパッドをディス
   クロータの摩擦面に圧接させ、これにより所定の制動力
   を発生させるディスクブレーキ装置であって、 前記電動アクチュエータは、 駆動源となるモータと、 このモータの回転力を受けて軸方向へは移動せずに軸線
   回りに回転する回転部材及びこの回転部材が回転するこ
   とにより軸方向へ移動する移動部材を含んで構成された
   トルク変換手段と、 このトルク変換手段の移動部材の軸方向の端部に設けら
   れ、移動部材が軸方向へ移動することによりブレーキパ
   ッドに作用する押圧力を増加又は減少させる加減圧手段
   と、 モータに異常が発生していない通常時においては移動部
   材の軸線回りの回転を阻止して軸方向移動のみを許容
   し、モータに異常が発生したときには移動部材の軸線回
   りの回転を許容するフェイルセーフ手段と、 を備えていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記フェイルセーフ手段は、 移動部材に係合した状態で回転可能に設けられ、移動部
   材の軸方向への移動をガイドする規制部材と、 コイルが巻かれたコアと、このコアに近接して配置され
   かつコアに通電されることにより当該コアに吸着される
   アーマチャと、コアへの通電状態ではアーマチャのコア
   への吸着を許容しかつコアへの非通電状態ではアーマチ
   ャをコアから離間させる復帰手段と、を備えた電磁ブレ
   ーキと、 規制部材と電磁ブレーキとを相互に連結する連結手段
   と、 を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記
   載のディスクブレーキ装置。
3. 【請求項３】 制動操作が行われた後、電磁ブレーキを
   モータに優先して作動させることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載されたディスクブレーキ装置の作動
   制御方法。
4. 【請求項４】 加速操作が解除された時点で電磁ブレー
   キを作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載されたディスクブレーキ装置の作動制御方法。