JP2002195321A - Actuator assembly for brake system - Google Patents

Actuator assembly for brake system

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JP2002195321A
JP2002195321A JP2001355369A JP2001355369A JP2002195321A JP 2002195321 A JP2002195321 A JP 2002195321A JP 2001355369 A JP2001355369 A JP 2001355369A JP 2001355369 A JP2001355369 A JP 2001355369A JP 2002195321 A JP2002195321 A JP 2002195321A
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brake
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piezoelectric
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actuator
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ジェイ パブロフ ケヴィン
Pahngroc Oh
オウ パーングロック
Sohel Anwar
アンウォー ソヘル
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    • H02N2/123Mechanical transmission means, e.g. for gearing
    • H02N2/126Mechanical transmission means, e.g. for gearing for conversion into linear motion

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator assembly for brake system excluding electromagnetic interference. SOLUTION: This actuator assembly for brake system of an automobile comprises a brake member allowed to come into contact with the rotating member of a brake system. The actuator assembly further comprises a piezoelectric actuator connected to the brake member so as to move the brake member allowed to come into contact with the rotating member according a received signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、広くは車両用ブレーキシステム
に関し、自動車のブレーキシステムのためのアクチュエ
ータ組立体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to vehicular braking systems and to actuator assemblies for automotive braking systems.

【0002】[0002]

【関連技術の説明】自動車等の車両、作業機械やその他
の種々の応用分野でブレーキを提供することが知られて
いる。自動車の典型的なブレーキシステムは、固定キャ
リパブレーキ、浮動キャリパブレーキ、ドラムブレーキ
等の液圧タイプのものである。
2. Description of the Related Art It is known to provide brakes in vehicles such as automobiles, work machines and various other applications. Typical braking systems for motor vehicles are of the hydraulic type, such as fixed caliper brakes, floating caliper brakes, drum brakes and the like.

【0003】又、ワイヤによるブレーキ(BBW)技術
が、自動車製造者によって現在開発されつつあることも
知られている。そのようなBBW技術の一つは電気・液
圧ブレーキであって、これも又、要求されるブレーキ動
作を達成するために一群の弁を必要とする。弁は、電磁
ソレノイド又はパイロットシステムによって駆動され
る。しかし、電子的に制御される弁は、すべて電磁ソレ
ノイドによって駆動される。
[0003] It is also known that wire brake (BBW) technology is currently being developed by automobile manufacturers. One such BBW technology is electro-hydraulic braking, which also requires a group of valves to achieve the required braking action. The valve is driven by an electromagnetic solenoid or a pilot system. However, electronically controlled valves are all driven by electromagnetic solenoids.

【0004】上記電磁ソレノイドが動作してきたが、そ
れらは電磁干渉(EMI)の不利益を受ける。もう一つ
の不利益は、電磁ソレノイドが一方向的、即ち、一方向
にしか動きを与えることができないことである。従っ
て、ほとんどの二動作液圧弁では、その液圧弁のスプー
ルの両端に配置された二つのソレノイドを使用する必要
がある。
While the above electromagnetic solenoids have operated, they suffer from electromagnetic interference (EMI). Another disadvantage is that the electromagnetic solenoid can only move in one direction, ie in one direction. Therefore, most dual-acting hydraulic valves require the use of two solenoids located at opposite ends of the hydraulic valve spool.

【0005】従って、電磁干渉を排除したブレーキシス
テム用のアクチュエータ組立体を提供することが望まれ
ている。又、自動車のブレーキシステムにおいて制動力
を生成するディスクタイプ又はドラムタイプのいずれか
のブレーキシステムのためのアクチュエータ組立体を提
供することも望まれている。更に、ヒステリシスのな
い、より広い温度範囲で動作する、軽量の、ブレーキシ
ステムのためのアクチュエータ組立体を提供することも
望まれている。従って、これらの要求を満たすブレーキ
システム用のアクチュエータ組立体を提供することへの
需要が、従来から存在する。
Accordingly, it is desirable to provide an actuator assembly for a brake system that eliminates electromagnetic interference. It would also be desirable to provide an actuator assembly for either a disk-type or drum-type braking system that generates braking force in a motor vehicle braking system. It is further desirable to provide a lightweight, actuator assembly for a brake system that operates over a wider temperature range without hysteresis. Accordingly, there is a need in the art to provide an actuator assembly for a brake system that meets these needs.

【0006】[0006]

【発明の概要】従って、本発明の一実施形態としては、
ブレーキシステムの回転部材と接触するためのブレーキ
部材を有するブレーキシステム用アクチュエータ組立体
が提供される。そのアクチュエータ組立体は更に、入っ
てくる信号に応じて回転部材に接触させるようにブレー
キ部材を動かすためにブレーキ部材に接続された圧電ア
クチュエータを有する。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, in one embodiment of the present invention,
An actuator assembly for a brake system is provided having a brake member for contacting a rotating member of the brake system. The actuator assembly further includes a piezoelectric actuator connected to the brake member for moving the brake member to contact the rotating member in response to an incoming signal.

【0007】本発明の一つの利点は、アクチュエータ組
立体が、圧電(PZT)タイプのブレーキシステム用と
して提供されることである。本発明のもう一つの利点
は、アクチュエータ組立体が、ディスクタイプ又はドラ
ムタイプのどちらにでも、ブレーキシステムのためのブ
レーキの力/トルクを生成するためにPZTアクチュエ
ータを使用し、パーキングブレーキ装置に適用可能なこ
とである。本発明の更にもう一つの利点は、アクチュエ
ータ組立体が、車輪ブレーキアクチュエータで直接ブレ
ーキ力を生じさせ、保守をほとんど必要としないことで
ある(必要な保守はパッドとディスクのみである)。本
発明の更にもう一つの利点は、アクチュエータ組立体
が、空気ギャップを検出し調整する必要がなく、力セン
サやモータ信号評価も必要がないことである。本発明の
更にもう一つの利点は、このアクチュエータ組立体によ
れば、電磁干渉がなくなり、コンポーネントの数が減
り、全体のシステムの重量が減ることである。本発明の
更にもう一つの利点は、このアクチュエータ組立体によ
れば、電動モータに比べて、ヒステリシスの小さい磁化
曲線が得られ、より広範囲の温度で動作し、より大きな
トルク密度(Nm/m3)を有することである。本発明
の更にもう一つの利点は、このアクチュエータ組立体に
よれば、ブレーキ流体を使わないので環境にやさしく、
しかも摩擦材料(ブレーキパッド)を使用することであ
る。
One advantage of the present invention is that the actuator assembly is provided for a piezoelectric (PZT) type braking system. Another advantage of the present invention is that the actuator assembly uses a PZT actuator to generate braking force / torque for the braking system, whether of the disk or drum type, and is applied to a parking brake system. It is possible. Yet another advantage of the present invention is that the actuator assembly produces braking force directly at the wheel brake actuator and requires little maintenance (only maintenance is required for pads and disks). Yet another advantage of the present invention is that the actuator assembly does not need to detect and adjust air gaps and does not require force sensors or motor signal evaluation. Yet another advantage of the present invention is that the actuator assembly eliminates electromagnetic interference, reduces the number of components, and reduces the overall system weight. Yet another advantage of the present invention is that the actuator assembly provides a lower hysteresis magnetization curve, operates over a wider temperature range, and has a higher torque density (Nm / m3) than an electric motor. It is to have. Yet another advantage of the present invention is that the actuator assembly is environmentally friendly because no brake fluid is used.
In addition, a friction material (brake pad) is used.

【0008】本発明のその他の特徴や利点は、添付図面
を参照して発明の詳細な説明等を読むことによって、よ
りよく理解でき明らかとなるであろう。
[0008] Other features and advantages of the present invention will become better understood and apparent from a reading of the detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【好ましい実施形態の説明】図面、特に図1乃至3に、
本発明に係るアクチュエータ組立体10を、自動車14
(部分的に示す)のブレーキシステム(全体を符号12
で示す)と協働する状態で示す。この実施形態ではブレ
ーキシステムはディスクタイプである。ブレーキシステ
ム12は回転可能なディスクブレーキ16を有し、ディ
スクブレーキ16は自動車14の軸(図示せず)に接続
されていて、自動車14の車輪(図示せず)に接続され
るようになっている。ブレーキシステム12は更に、締
結具22等の適当な手段で自動車14の車両構造20に
接続されたブレーキハウジング18を有する。ブレーキ
ハウジング18はほぼ筒状であって、アクチュエータ組
立体10の一部を受容するためのキャビティ24を有す
る。ブレーキシステム12は更に、ブレーキハウジング
18に接続されてディスクブレーキ16に延びるブレー
キキャリパ26を有する。ブレーキシステム12は、デ
ィスクブレーキ16の片側でキャリパ26に接続された
第1のバックプレート28と、アクチュエータ組立体1
0に結合された第2のバックプレート30とを有する。
ブレーキシステム12は更に、第1のバックプレート2
8に接続された第1のブレーキパッド32と、第2のバ
ックプレート30に接続された第2のブレーキパッド3
4とを有する。ブレーキシステム12はディスクタイプ
でもドラムタイプでも良いことを認識すべきである。更
に、アクチュエータ組立体10以外は、ブレーキシステ
ム12は従来のものであって公知であることも認識すべ
きである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, and in particular to FIGS.
The actuator assembly 10 according to the present invention is
(Partially shown) brake system
(Indicated by). In this embodiment, the brake system is of the disc type. The brake system 12 has a rotatable disc brake 16, which is connected to an axle (not shown) of the vehicle 14 and is connected to wheels (not shown) of the vehicle 14. I have. The brake system 12 further includes a brake housing 18 connected to the vehicle structure 20 of the vehicle 14 by any suitable means, such as fasteners 22. The brake housing 18 is substantially cylindrical and has a cavity 24 for receiving a portion of the actuator assembly 10. The brake system 12 further has a brake caliper 26 connected to the brake housing 18 and extending to the disc brake 16. The brake system 12 includes a first back plate 28 connected to a caliper 26 on one side of the disc brake 16 and an actuator assembly 1.
And a second back plate 30 coupled to the second back plate 30.
The brake system 12 further includes a first back plate 2
8 and a second brake pad 3 connected to a second back plate 30.
And 4. It should be appreciated that the brake system 12 may be a disc type or a drum type. Further, it should be recognized that, other than the actuator assembly 10, the brake system 12 is conventional and known.

【0010】図1乃至3において、本発明によるアクチ
ュエータ組立体10は圧電アクチュエータ38を有す
る。圧電アクチュエータ38は、第1のブレーキパッド
32がディスクブレーキ16と接触するように第1のブ
レーキパッド32を動かすために、キャリパ26を介し
て第1のバックプレートに動作可能に接続し、又、第2
のブレーキパッド34がディスクブレーキ16と接触す
るように第2のブレーキパッド34を動かすために、ピ
ン54を介して第2のバックプレート30に動作可能に
接続する。圧電アクチュエータ38は、チャンバ42を
持ったハウジング40を有する。図示のように、ハウジ
ング40はほぼ筒状であるが、他のどんな適当な形状で
あっても良い。ハウジング40は、両端部を貫通して長
手方向に延びる一つの開口44を有する。ハウジング4
0はアルミニウム等の金属材料でできている。ハウジン
グ40は、構造的に二つの部分からなり、ブレーキハウ
ジング22のキャビティ24内に配置された第1の部分
40aと、第1の部分40aから長手方向に間隔をおい
て配置され、ブレーキキャリパ26の窪み40c内に配
置された第2の部分40bを有する。第1の部分40a
と第2の部分40bは、第1の部分40a及び第2の部
分40bの溝41a内に配置されたシール41によっ
て、ブレーキハウジング22及びブレーキキャリパ26
とシールされている。
Referring to FIGS. 1-3, an actuator assembly 10 according to the present invention includes a piezoelectric actuator 38. A piezoelectric actuator 38 is operatively connected to the first back plate via the caliper 26 to move the first brake pad 32 such that the first brake pad 32 contacts the disc brake 16; Second
Operatively connected to the second back plate 30 via pins 54 to move the second brake pad 34 so that the second brake pad 34 contacts the disc brake 16. The piezoelectric actuator 38 has a housing 40 having a chamber 42. As shown, the housing 40 is substantially cylindrical, but may have any other suitable shape. The housing 40 has one opening 44 extending in the longitudinal direction through both ends. Housing 4
0 is made of a metal material such as aluminum. The housing 40 is structurally composed of two parts, a first part 40a arranged in the cavity 24 of the brake housing 22 and a longitudinally spaced part from the first part 40a, and the brake caliper 26 Has a second portion 40b disposed in the recess 40c. First part 40a
And the second part 40b are connected to the brake housing 22 and the brake caliper 26 by the seal 41 disposed in the groove 41a of the first part 40a and the second part 40b.
Is sealed.

【0011】圧電アクチュエータ38は、ハウジング4
0の第1の部分40aと第2の部分40bの間に配置さ
れた回転可能なベアリング部材46を有する。ベアリン
グ部材46は長手方向に延び、ほぼ筒状である。ベアリ
ング部材46は長手方向の両端部それぞれに環状の窪み
47を有する。圧電アクチュエータ38は更に、ベアリ
ング部材46と、ブレーキハウジング24及びブレーキ
キャリパ26の間の各窪み47に配置された環状ベアリ
ング48を有する。ベアリング48はローラボールタイ
プのものであって、従来と同様のものであって公知であ
る。ベアリング部材46は、ベアリング48を介して、
ブレーキハウジング24及びブレーキキャリパ26に対
して相対的に回転できることを認識すべきである。
The piezoelectric actuator 38 includes a housing 4
0 has a rotatable bearing member 46 disposed between the first portion 40a and the second portion 40b. The bearing member 46 extends in the longitudinal direction and is substantially cylindrical. The bearing member 46 has annular recesses 47 at both ends in the longitudinal direction. The piezoelectric actuator 38 further has a bearing member 46 and an annular bearing 48 located in each recess 47 between the brake housing 24 and the brake caliper 26. The bearing 48 is of a roller ball type, which is the same as a conventional one and is well known. The bearing member 46 is, via a bearing 48,
It should be appreciated that the brake housing 24 and the brake caliper 26 can rotate relative to each other.

【0012】圧電アクチュエータ38は更にコアスプー
ル50を有し、コアスプール50は、ハウジング40の
チャンバ42内に配置され、その内部で動けるようにな
っている。コアスプール50はシャフト部51を有し、
シャフト部51は、ハウジング40の開口44を貫通し
て軸方向に延びている。シャフト部51はほぼ柱状であ
って、断面はほぼ円形である。コアスプール50は、そ
のシャフト部51の両端に、直径が拡大した端部52を
有する。コアスプール50は、鋼等の金属材料からでき
ている。
The piezoelectric actuator 38 further includes a core spool 50, which is located within the chamber 42 of the housing 40 and is movable therein. The core spool 50 has a shaft portion 51,
The shaft portion 51 extends in the axial direction through the opening 44 of the housing 40. The shaft portion 51 is substantially columnar and has a substantially circular cross section. The core spool 50 has, at both ends of a shaft portion 51, end portions 52 having an enlarged diameter. The core spool 50 is made of a metal material such as steel.

【0013】アクチュエータ組立体10は、端部52の
一つに接続されたプレート部材53を有する。プレート
部材53は、ピン54等の適当な手段によって、ブレー
キシステム12の第2のバックプレート30に接続又は
結合されている。
The actuator assembly 10 has a plate member 53 connected to one of the ends 52. The plate member 53 is connected or coupled to the second back plate 30 of the brake system 12 by any suitable means such as a pin 54.

【0014】圧電アクチュエータ38は更に、少なくと
も一つ、好ましくは複数個、好ましくは8個の圧電モー
タ56を有する。圧電モータ56は、コアスプール50
から半径方向に延び、コアスプール50の周りに周方向
の間隔をあけて、軸方向にはコアスプール50に沿って
延びている。圧電モータ56の機能については後述す
る。圧電モータ56はほぼ長方形である。圧電モータ5
6はリニアモータタイプであって、ズメリス(Zumeris)
の米国特許第5,453,653号に開示されている。その開示
内容は、この引用によってこの明細書に取り入れられる
ものとする。圧電モータ56は、圧電セラミックプレー
トの上に配置され、圧電セラミックプレートの励起駆動
及びセラミック形状のもとで、長手方向の拡張モードに
近い振動数で、横方向曲げモードを励起することができ
る。
The piezoelectric actuator 38 further has at least one, preferably a plurality, and preferably eight piezoelectric motors 56. The piezoelectric motor 56 includes a core spool 50
And extends axially along the core spool 50 at circumferential intervals around the core spool 50. The function of the piezoelectric motor 56 will be described later. The piezoelectric motor 56 is substantially rectangular. Piezoelectric motor 5
6 is a linear motor type, Zumeris
U.S. Pat. No. 5,453,653. The disclosure of which is incorporated herein by this reference. The piezoelectric motor 56 is arranged on the piezoelectric ceramic plate, and can excite the transverse bending mode at a frequency close to the longitudinal expansion mode under the excitation drive of the piezoelectric ceramic plate and the ceramic shape.

【0015】アクチュエータ組立体10は更に、圧電モ
ータ56に電力を供給するための制御器58を有する。
圧電モータ56は、電線等の適当な手段(図示せず)に
よって制御器58に接続されている。制御器58は従来
からあるもので、公知であることを認識すべきである。
The actuator assembly 10 further includes a controller 58 for supplying power to the piezoelectric motor 56.
The piezoelectric motor 56 is connected to the controller 58 by a suitable means (not shown) such as an electric wire. It should be appreciated that controller 58 is conventional and well known.

【0016】圧電アクチュエータ38は更に、少なくと
も一つ、好ましくは複数個の支持ばね60を有する。支
持ばね60は、圧電モータ56とベアリング部材46の
間、及び、圧電モータ56とハウジング40の間に配置
されている。支持ばね60は適当な手段によって、圧電
モータ56、ベアリング部材46及びハウジング40に
接続されている。圧電モータ56は広い移動範囲を有
し、電磁干渉を受けにくいことを認識すべきである。更
に、圧電モータ56は電界がないときには本来的に停止
(stalling)力を呈することも認識すべきである。更に、
電界があるときに、圧電モータ56の結晶構造がその形
状を変え、その材料の大きさを変えることも認識すべき
である。
The piezoelectric actuator 38 further has at least one, and preferably a plurality of, support springs 60. The support springs 60 are arranged between the piezoelectric motor 56 and the bearing member 46 and between the piezoelectric motor 56 and the housing 40. Support spring 60 is connected to piezoelectric motor 56, bearing member 46 and housing 40 by any suitable means. It should be recognized that the piezoelectric motor 56 has a wide range of travel and is less susceptible to electromagnetic interference. Further, the piezoelectric motor 56 inherently stops when there is no electric field.
It should also be recognized that they exhibit stalling power. Furthermore,
It should also be appreciated that in the presence of an electric field, the crystal structure of the piezoelectric motor 56 changes its shape and changes its material size.

【0017】アクチュエータ組立体10の動作におい
て、ブレーキシステム12のブレーキペダル(図示せ
ず)は、制御器58に信号を送る。次いで制御器58
は、対応する命令即ち信号を圧電アクチュエータ38に
送って、第2のブレーキパッド34又は第1のブレーキ
パッド32をお互いに向かって動かし、ディスクブレー
キ16にブレーキをかけ、ディスクブレーキ16の回転
を減速又は停止させる。制御器58からのパワーは圧電
モータ56によって受け取られ、圧電モータ56はコア
スプール50に駆動周波数を与える。圧電モータ56は
コアスプール50に結合しているので、コアスプール5
0に非対称の駆動力が与えられ、それによって動きが生
じる。コアスプール50の機械的共鳴周波数よりもはる
かに高い周波数の駆動力の周期性によって、無制限の移
動の連続的で滑らかな動きが許容されると同時に、高い
解像度と位置決めの精度がもたらされる。ついで、コア
スプール50の直線的な動きが、第2のバックプレート
30及び第2のブレーキパッド34を直線的に動かして
ディスクブレーキ16と係合するか、第1のバックプレ
ート28及び第1のブレーキパッド32を直線的に動か
してディスクブレーキ16と係合して、ディスクブレー
キ16の回転を減速又は停止させる。第2のブレーキパ
ッド34、第2のバックプレート30、プレート部材5
3、コアスプール50、モータ56及びベアリング部材
46が一体で回転できることを認識すべきである。更
に、圧電モータ56は、伝送された電気信号に応じてど
ちらの向きにでも動けることを認識すべきである。更
に、アクチュエータ組立体10によって作り出されるブ
レーキの力/トルクは、圧電モータ56の数と、各圧電
モータ56の最大力と、ブレーキ係数との積から計算で
きることを認識すべきである。
In operation of the actuator assembly 10, the brake pedal (not shown) of the brake system 12 sends a signal to the controller 58. Then the controller 58
Sends a corresponding command or signal to the piezoelectric actuator 38 to move the second brake pad 34 or the first brake pad 32 toward each other, brake the disc brake 16 and reduce the rotation of the disc brake 16 Or stop. Power from controller 58 is received by piezoelectric motor 56, which provides a drive frequency to core spool 50. Since the piezoelectric motor 56 is connected to the core spool 50,
An asymmetric driving force is applied to the zero, thereby causing movement. The periodicity of the driving force at a frequency much higher than the mechanical resonance frequency of the core spool 50 allows for continuous and smooth movement of unlimited movement, while providing high resolution and positioning accuracy. The linear movement of the core spool 50 then moves the second back plate 30 and the second brake pad 34 linearly to engage the disc brake 16, or the first back plate 28 and the first The brake pad 32 is moved linearly and engaged with the disc brake 16 to reduce or stop the rotation of the disc brake 16. Second brake pad 34, second back plate 30, plate member 5
3. It should be recognized that the core spool 50, the motor 56 and the bearing member 46 can rotate together. Further, it should be appreciated that the piezoelectric motor 56 can move in either direction depending on the transmitted electrical signal. Further, it should be recognized that the braking force / torque produced by the actuator assembly 10 can be calculated from the number of piezoelectric motors 56, the maximum force of each piezoelectric motor 56, and the brake factor.

【0018】図4には、アクチュエータ組立体10の、
本発明による他の実施形態110を示す。アクチュエー
タ組立体10の類似の部品の符号に100を加えて示
す。この実施形態では、アクチュエータ組立体110は
回転可能な圧電アクチュエータ138を有し、圧電アク
チュエータ138は、両方の回転方向に動かすことがで
き、ブレーキシステム12を操作するために歯車列18
2と組み合わせて使用される。圧電アクチュエータ13
8はチャンバ142を持ったハウジング140を有す
る。図示のように、ハウジング140はほぼ筒状である
が、他のどんな適当な形状であっても良い。ハウジング
140は、長手方向に延びる一つの穴143を有し、そ
の穴143の一端に一つの開口144を有する。ハウジ
ング140はアルミニウム等の金属材料でできている。
ハウジング140は、構造的に二つの部分からなり、ブ
レーキハウジング22のキャビティ24内に配置された
第1の部分140aと、開口144の反対側の長手方向
の端部の第2の部分140bを有する。
Referring to FIG. 4, the actuator assembly 10
6 shows another embodiment 110 according to the present invention. The reference numerals of similar parts of the actuator assembly 10 are increased by 100. In this embodiment, the actuator assembly 110 has a rotatable piezo actuator 138, which can be moved in both directions of rotation, and the gear train 18 to operate the brake system 12.
Used in combination with 2. Piezoelectric actuator 13
8 has a housing 140 with a chamber 142. As shown, the housing 140 is substantially cylindrical, but may have any other suitable shape. The housing 140 has one hole 143 extending in the longitudinal direction, and has one opening 144 at one end of the hole 143. The housing 140 is made of a metal material such as aluminum.
The housing 140 is structurally two-part, having a first part 140a located within the cavity 24 of the brake housing 22 and a second part 140b at the longitudinal end opposite the opening 144. .

【0019】圧電アクチュエータ138は、穴143内
に配置された回転可能なパワーねじ162を有する。パ
ワーねじ162は長手方向に延び、ほぼ柱状である。パ
ワーねじ162は長手方向の一端に複数のねじを有す
る。その機能については後述する。圧電アクチュエータ
138は更に、パワーねじ162とハウジング140の
間で穴143の中に配置された環状のベアリング148
を有する。ベアリング148はローラボールタイプであ
って、従来からあるもので、公知である。パワーねじ1
62は、ベアリング148を介して、ハウジング140
に対して相対的に回転できるようになっていることを認
識すべきである。
The piezoelectric actuator 138 has a rotatable power screw 162 disposed in the hole 143. The power screw 162 extends in the longitudinal direction and is substantially columnar. The power screw 162 has a plurality of screws at one end in the longitudinal direction. The function will be described later. Piezoelectric actuator 138 further includes an annular bearing 148 disposed in bore 143 between power screw 162 and housing 140.
Having. The bearing 148 is a roller ball type, which is conventional and well known. Power screw 1
62 is connected to the housing 140 via the bearing 148.
It should be recognized that it is possible to rotate relative to.

【0020】圧電アクチュエータ138は更にナット1
66を有し、ナット166は、ハウジング140の穴1
43の中に配置され、その中で直線的に動けるようにな
っている。ナット166は、ほぼ筒状であって、断面は
ほぼ円形である。ナット166は、その中を軸方向に貫
通する一つの通路168を有し、パワーねじ162のね
じと協働するべく、通路168に沿って複数のねじ17
0を有する。
The piezoelectric actuator 138 further includes a nut 1
66, and nut 166 is
43, and can move linearly therein. The nut 166 is substantially cylindrical and has a substantially circular cross section. The nut 166 has one passage 168 extending axially therethrough and a plurality of screws 17 along the passage 168 to cooperate with the threads of the power screw 162.
Has zero.

【0021】圧電アクチュエータ138はピストン17
2を有し、ピストン172はナット166の一端に接続
されている。ピストン172はほぼ柱状であって、断面
はほぼ円形である。ピストン172はシャフト部173
を有し、シャフト部173は軸方向に延びて、縮径部を
有する。シャフト部173ほぼ柱状であって、断面はほ
ぼ円形である。シャフト部173は、パワーねじ162
の一端を受容するためのキャビティ173aを有する。
ピストン172は、ピストン172の環状の溝176内
に配置されたシール174によって、ハウジング140
に対してシールされている。
The piezoelectric actuator 138 includes the piston 17
2 and the piston 172 is connected to one end of the nut 166. The piston 172 is substantially columnar and has a substantially circular cross section. The piston 172 has a shaft portion 173
And the shaft portion 173 extends in the axial direction and has a reduced diameter portion. The shaft portion 173 is substantially columnar and has a substantially circular cross section. The shaft portion 173 is connected to the power screw 162
Has a cavity 173a for receiving one end of the same.
Piston 172 is sealed to housing 140 by seal 174 located within annular groove 176 of piston 172.
Sealed against.

【0022】圧電アクチュエータ138は更に、軸方向
に延び、パワーねじ182から半径方向に間隔をあけて
配置された少なくとも一つの圧電モータ156を有す
る。その機能については後述する。圧電モータ156は
ほぼ円形である。圧電モータ156は回転モータタイプ
である。圧電モータ156は圧電プレートの上に配置さ
れ、圧電プレートは、励起状態の駆動とセラミックの形
状のもとで、長手方向の拡張モードに近い周波数で、横
方向の曲げ振動モードに励起することができる。圧電モ
ータ156は、電線等の適当な手段(図示せず)によっ
て、制御器158に電気的に接続されている。
The piezoelectric actuator 138 further has at least one piezoelectric motor 156 that extends in the axial direction and is radially spaced from the power screw 182. The function will be described later. The piezoelectric motor 156 is substantially circular. The piezoelectric motor 156 is a rotary motor type. The piezo motor 156 is placed on the piezo plate, which can excite to a transverse bending vibration mode at a frequency close to the longitudinal extension mode, under the drive of the excitation state and the shape of the ceramic. it can. Piezoelectric motor 156 is electrically connected to controller 158 by suitable means (not shown) such as electric wires.

【0023】圧電アクチュエータ138は回転可能なシ
ャフト178を有し、シャフト178はその一端で、圧
電モータ156に接続されている。シャフト178はほ
ぼ柱状であって、断面はほぼ円形である。シャフト17
8はハウジング140の一つの開口180を貫通して延
び、パワーねじ162とほぼ平行である。
The piezoelectric actuator 138 has a rotatable shaft 178, one end of which is connected to the piezoelectric motor 156. The shaft 178 is substantially columnar and has a substantially circular cross section. Shaft 17
8 extends through one opening 180 of housing 140 and is substantially parallel to power screw 162.

【0024】圧電アクチュエータ138は歯車列(全体
を符号182で示す)を有し、この歯車列の一端はパワ
ーねじ162及びシャフト178に接続されている。歯
車列182は、パワーねじ162の一端に接続された第
1の歯車184と、シャフト178の一端に接続された
第2の歯車186とを有する。歯車184、186及び
188は平歯車タイプである。歯車列182は主に減速
し、伝達トルクを増すためのものであることを認識すべ
きである。平歯車の代わりにウォーム歯車を使用するこ
ともできることを認識すべきである。
The piezoelectric actuator 138 has a gear train (generally designated by reference numeral 182), one end of which is connected to a power screw 162 and a shaft 178. The gear train 182 has a first gear 184 connected to one end of the power screw 162 and a second gear 186 connected to one end of the shaft 178. Gears 184, 186 and 188 are of the spur gear type. It should be recognized that gear train 182 is primarily for reducing speed and increasing transmitted torque. It should be recognized that worm gears can be used instead of spur gears.

【0025】アクチュエータ組立体110は、ピストン
172の端部に接続されたプレート部材153を有す
る。プレート部材153は、ピン154等の適当な手段
によって、ブレーキシステム12の第2のバックプレー
ト30に接続又は結合されている。
The actuator assembly 110 has a plate member 153 connected to the end of the piston 172. The plate member 153 is connected or coupled to the second back plate 30 of the brake system 12 by any suitable means such as a pin 154.

【0026】アクチュエータ組立体110の動作におい
て、ブレーキシステム12のブレーキペダル(図示せ
ず)が、制御器158に信号を送り、制御器158が対
応する命令又は信号を圧電アクチュエータ138に送
り、第2のブレーキパッド34又は第1のブレーキパッ
ド32を互いの方向に動かし、ディスクブレーキ16に
ブレーキをかけて、ディスクブレーキ16の回転を減速
又は停止させる。制御器158からのパワーは圧電モー
タ156に受け入れられ、圧電モータ156はシャフト
178に駆動周波数を与える。圧電モータ156はシャ
フト178に結合されているので、シャフト178に非
対称駆動力がかかり、動きが起こされる。シャフト17
8の機械的共鳴周波数に比べてはるかに高い周波数の駆
動力の周期性によって、無制限の移動に対して、連続的
で滑らかな動きが許容される。一方、高い解像度と位置
決め精度が維持される。次に、シャフト178の回転動
作によって、歯車列182が回転し、それによって、パ
ワーねじ162とナット166が、回転動作を直線動作
に変換する。この直線動作は、ブレーキパッド32及び
34をブレーキディスク16に向けて駆動するのに利用
される。パワーねじ162、ナット166及び穴143
は、回転動作を直線動作に変えるために設置されている
ことを認識すべきである。
In operation of the actuator assembly 110, the brake pedal (not shown) of the brake system 12 sends a signal to the controller 158, which sends a corresponding command or signal to the piezo actuator 138, By moving the brake pad 34 or the first brake pad 32 in the direction of each other, the brake is applied to the disc brake 16 and the rotation of the disc brake 16 is decelerated or stopped. Power from controller 158 is received by piezoelectric motor 156, which provides a drive frequency to shaft 178. Since the piezoelectric motor 156 is coupled to the shaft 178, an asymmetric driving force is applied to the shaft 178 to cause movement. Shaft 17
The periodicity of the driving force at a much higher frequency compared to the mechanical resonance frequency of 8 allows continuous smooth movement for unlimited movement. On the other hand, high resolution and positioning accuracy are maintained. The rotation of shaft 178 then rotates gear train 182, which causes power screw 162 and nut 166 to convert the rotation into a linear movement. This linear movement is used to drive the brake pads 32 and 34 toward the brake disc 16. Power screw 162, nut 166 and hole 143
It should be recognized that is provided to change the rotational motion into a linear motion.

【0027】図5に、アクチュエータ組立体10の本発
明によるもう一つの実施形態210を示す。アクチュエ
ータ組立体10と類似の部分には100を加えた符号を
加えた符号を用いる。この実施形態で、アクチュエータ
組立体210は圧電アクチュエータ238を有する。圧
電アクチュエータ238は、両方向の直線運動を生成で
き、ブレーキシステム12のドラムブレーキとの組合せ
で使用される。この実施形態ではブレーキシステム12
はドラムタイプである。ブレーキシステム12は回転可
能なブレーキドラム216を有し、ブレーキドラム21
6は自動車14の軸(図示せず)に接続され、自動車1
4の車輪(図示せず)に接続されるようになっている。
ブレーキドラム216はほぼ筒状であって、アクチュエ
ータ組立体210の一部を受け入れるためのキャビティ
217を有する。ブレーキシステム12は更に、リーデ
ィングブレーキシュー219aとトレーリングブレーキ
シュー219bとを有する。これらは、締結具221等
の適当な手段によって、自動車14の車両構造20に接
続されている。ブレーキシステム12は更に、ブレーキ
ドラム216に係合してブレーキドラムの回転を減速又
は停止するためにブレーキシュー219a及び219b
の両方の上に配置された摩擦パッド223を有する。ブ
レーキシステム12は、ブレーキシュー219a及び2
19bを互いに向けて引き寄せるために、互いに接続さ
れた少なくとも1個、好ましくは複数個のばね225を
有する。ブレーキシステム12は更に、ブレーキシュー
219a及び219bをアクチュエータ組立体210に
対して相対的に調整するために、ブレーキシュー219
a及び219bの下端部を互いに接続するキャリパ22
7を有する。アクチュエータ組立体210は、ブレーキ
シュー219a及び219bをブレーキドラム216の
ブレーキ面に向けて押し広げるために、ブレーキシュー
219a及び219bの両端部の間に配置される。ブレ
ーキシステム12は、アクチュエータ組立体210以外
は、従来からあるものであって公知であることを認識す
べきである。
FIG. 5 shows another embodiment 210 of the actuator assembly 10 according to the present invention. The same reference numerals as those of the actuator assembly 10 are used. In this embodiment, the actuator assembly 210 has a piezoelectric actuator 238. Piezoelectric actuator 238 can generate linear motion in both directions and is used in combination with the drum brake of brake system 12. In this embodiment, the brake system 12
Is a drum type. The brake system 12 has a rotatable brake drum 216 and the brake drum 21
6 is connected to the shaft (not shown) of the automobile 14 and
4 (not shown).
The brake drum 216 is substantially cylindrical and has a cavity 217 for receiving a portion of the actuator assembly 210. The brake system 12 further has a leading brake shoe 219a and a trailing brake shoe 219b. These are connected to the vehicle structure 20 of the vehicle 14 by suitable means such as fasteners 221. Brake system 12 further includes brake shoes 219a and 219b for engaging brake drum 216 to reduce or stop rotation of the brake drum.
Has a friction pad 223 disposed on both. The brake system 12 includes brake shoes 219a and 2
It has at least one, preferably a plurality of springs 225 connected to each other to draw the 19b toward each other. The brake system 12 further includes a brake shoe 219 a for adjusting the brake shoes 219 a and 219 b relative to the actuator assembly 210.
a and caliper 22 connecting the lower ends of 219b to each other
Seven. Actuator assembly 210 is disposed between the ends of brake shoes 219a and 219b to push brake shoes 219a and 219b toward the braking surface of brake drum 216. It should be appreciated that the brake system 12 is conventional and known, except for the actuator assembly 210.

【0028】本発明によれば、アクチュエータ組立体2
10は圧電アクチュエータ238を有し、圧電アクチュ
エータ238は、チャンバ242を内部に持つハウジン
グ240を有する。図示のように、ハウジング240は
ほぼ筒状であるが、他のいかなる適当な構造でも使用で
きる。ハウジング240は、長手方向に一端を貫通して
延びる開口244を有する。ハウジング240はアルミ
ニウム等の金属材料からできている。ハウジング240
は二つの部分からなる構造であって、第1の部分240
aと、この第1の部分240aに接続された第2の部分
240bとを有する。
According to the present invention, the actuator assembly 2
10 has a piezoelectric actuator 238, which has a housing 240 with a chamber 242 inside. As shown, housing 240 is substantially cylindrical, but any other suitable structure can be used. The housing 240 has an opening 244 extending through one end in the longitudinal direction. The housing 240 is made of a metal material such as aluminum. Housing 240
Is a two-part structure, the first part 240
a and a second portion 240b connected to the first portion 240a.

【0029】圧電アクチュエータ238は更にコアスプ
ール250を有し、コアスプール250は、ハウジング
240のチャンバ242内に配置されてその中で動ける
ようになっている。コアスプール250はほぼ柱状であ
って、断面はほぼ円形である。コアスプール250は軸
方向に延びていて、ハウジング240の開口244を貫
通している。コアスプール250はその一端に、その中
で軸方向に延びるガイドキャビティ290を有し、又、
ガイド292を有する。ガイド292は、軸方向に、ハ
ウジング240の中に、そして通路290へと延びてい
て、コアスプール250を直線的にガイドするようにな
っている。コアスプール250は鋼等の金属材料からで
きている。
The piezo actuator 238 further includes a core spool 250 disposed within and movable within the chamber 242 of the housing 240. The core spool 250 is substantially columnar and has a substantially circular cross section. The core spool 250 extends in the axial direction and penetrates the opening 244 of the housing 240. The core spool 250 has at one end a guide cavity 290 extending axially therein, and
It has a guide 292. Guides 292 extend axially into housing 240 and into passageway 290 to linearly guide core spool 250. The core spool 250 is made of a metal material such as steel.

【0030】圧電アクチュエータ238は更に、少なく
とも一つ、好ましくは複数個、好ましくは6個の圧電モ
ータ256を有する。圧電モータ256は、コアスプー
ル250から半径方向に延び、コアスプール250の周
りに周方向の間隔をあけて、軸方向にはコアスプール2
50に沿って延びている。圧電モータ256の機能につ
いては後述する。圧電モータ256はほぼ円形である。
圧電モータ256はリニアモータタイプであって、ズメ
リス(Zumeris)の米国特許第5,453,653号に開示されてい
るものと類似している。その開示内容は、この引用によ
ってこの明細書に取り入れられるものとする。圧電モー
タ256は、圧電セラミックプレートの上に配置され、
圧電セラミックプレートの励起駆動と、セラミック形状
のもとで、長手方向の拡張モードに近い振動数で、横方
向曲げモードを励起することができる。圧電モータ25
6は、電線等の適当な手段(図示せず)によって制御器
258に接続されている。
The piezoelectric actuator 238 further has at least one, preferably a plurality, preferably six, piezoelectric motors 256. The piezoelectric motor 256 extends radially from the core spool 250 and is spaced circumferentially around the core spool 250 and axially spaced from the core spool 250.
It extends along 50. The function of the piezoelectric motor 256 will be described later. The piezoelectric motor 256 is substantially circular.
Piezoelectric motor 256 is of the linear motor type and is similar to that disclosed in Zumeris US Pat. No. 5,453,653. The disclosure of which is incorporated herein by this reference. The piezoelectric motor 256 is disposed on a piezoelectric ceramic plate,
Under the excitation driving of the piezoelectric ceramic plate and the ceramic shape, the transverse bending mode can be excited at a frequency close to the longitudinal expansion mode. Piezoelectric motor 25
6 is connected to the controller 258 by suitable means (not shown) such as electric wires.

【0031】圧電アクチュエータ238は更に、少なく
とも一つ、好ましくは複数個の支持ばね260を有す
る。支持ばね260は圧電モータ256とハウジング2
40の間に配置されている。支持ばね260は適当な手
段によって、圧電モータ256及びハウジング240に
接続されている。圧電モータ256は広い移動範囲を有
し、電磁干渉を受けにくいことを認識すべきである。更
に、圧電モータ256は電界がないときには本来的に停
止力を呈することも認識すべきである。更に、電界があ
るときに、圧電モータ256の結晶構造がその形状を変
え、その材料の大きさを変えることも認識すべきであ
る。
The piezoelectric actuator 238 further has at least one, preferably a plurality of support springs 260. The support spring 260 is connected to the piezoelectric motor 256 and the housing 2.
40. The support spring 260 is connected to the piezoelectric motor 256 and the housing 240 by any suitable means. It should be recognized that the piezoelectric motor 256 has a wide range of travel and is less susceptible to electromagnetic interference. Further, it should be appreciated that the piezoelectric motor 256 inherently exhibits a stopping force in the absence of an electric field. Further, it should be recognized that the crystal structure of piezoelectric motor 256 changes its shape and the size of its material in the presence of an electric field.

【0032】アクチュエータ組立体210の動作におい
て、ブレーキシステム12のブレーキペダル(図示せ
ず)は、制御器258に信号を送る。次いで制御器25
8は、対応する命令即ち信号を圧電アクチュエータ23
8に送って、ブレーキシュー219a及び219bを、
互いに離れる方向に、そしてブレーキドラム216と係
合するように動かし、ブレーキドラム216の回転を減
速又は停止させる。制御器258からのパワーは圧電モ
ータ256によって受け取られ、圧電モータ256はコ
アスプール250に駆動周波数を与える。圧電モータ2
56はコアスプール250に結合しているので、コアス
プール250に非対称の駆動力が与えられ、それによっ
て動きが生じる。コアスプール250の機械的共鳴周波
数よりもはるかに高い周波数の駆動力の周期性によっ
て、無制限の移動の連続的で滑らかな動きが許容される
と同時に、高い解像度と位置決めの精度がもたらされ
る。ついで、コアスプール250の直線的な動きが、ブ
レーキハウジング240を直線的に動かして、ブレーキ
シュー219a及び219bをブレーキドラム216の
ブレーキ面に向けて回転させ、又は拡張させて、ブレー
キドラム216の回転を減速させるか停止させる。圧電
駆動のドラムブレーキシステム12は、図1乃至3を参
照して説明した圧電駆動のディスクブレーキシステム1
2と同様に動作することを認識すべきである。更に、リ
ニア圧電モータ256は、ブレーキシュー219a及び
219bを外側に押して、ブレーキシステム12のブレ
ーキドラム216と係合させるように組み立てられてい
ることを認識すべきである。更に、図4を参照して説明
した歯車列182及びねじナット162〜166を伴う
回転可能な圧電モータ156でリニア圧電アクチュエー
タ238を置き換えることができることも認識すべきで
ある。
In operation of actuator assembly 210, a brake pedal (not shown) of brake system 12 sends a signal to controller 258. Then the controller 25
8 transmits the corresponding command or signal to the piezoelectric actuator 23
8, and the brake shoes 219a and 219b are
Move away from each other and into engagement with the brake drum 216 to slow down or stop the rotation of the brake drum 216. Power from controller 258 is received by piezoelectric motor 256, which provides a drive frequency to core spool 250. Piezoelectric motor 2
Because 56 is coupled to core spool 250, an asymmetric driving force is applied to core spool 250, thereby causing movement. The periodicity of the driving force at a frequency much higher than the mechanical resonance frequency of the core spool 250 allows for continuous and smooth movement of unlimited movement, while providing high resolution and positioning accuracy. The linear movement of the core spool 250 then causes the brake housing 240 to move linearly, causing the brake shoes 219 a and 219 b to rotate or expand toward the braking surface of the brake drum 216, causing the rotation of the brake drum 216. Slow down or stop. The piezoelectric drive drum brake system 12 is a piezoelectric drive disk brake system 1 described with reference to FIGS.
It should be recognized that it operates similarly to 2. Further, it should be appreciated that the linear piezoelectric motor 256 is constructed to push the brake shoes 219a and 219b outward to engage the brake drum 216 of the brake system 12. It should also be appreciated that the linear piezoelectric actuator 238 can be replaced by a rotatable piezoelectric motor 156 with the gear train 182 and screw nuts 162-166 described with reference to FIG.

【0033】以上、本発明を説明した。ここで使用した
言葉は、説明することを意図したものであって、限界を
示すものではないと理解すべきである。
The invention has been described. It is to be understood that the words used herein are intended to be illustrative and not limiting.

【0034】上記教示に照らして、本発明の種々の修正
や変更が可能である。従って、特許請求の範囲に記載の
範囲内で、具体的に説明したものとは異なる態様で本発
明を実施することも可能である。
Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Therefore, within the scope of the claims, the present invention can be carried out in a mode different from that specifically described.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】自動車のブレーキシステムとの協働状態にある
本発明によるアクチュエータ組立体の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an actuator assembly according to the present invention in cooperation with a vehicle brake system.

【図2】図1のアクチュエータ組立体と自動車のディス
クタイプブレーキシステムの立断面図である。
FIG. 2 is a sectional elevation view of the actuator assembly of FIG. 1 and a disk-type brake system of an automobile.

【図3】図2のアクチュエータ組立体とディスクタイプ
ブレーキシステムの立断面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view of the actuator assembly and the disc type brake system of FIG. 2;

【図4】図1のアクチュエータ組立体とディスクタイプ
ブレーキシステムの、本発明による他の実施形態の立断
面図である。
FIG. 4 is an elevational sectional view of another embodiment of the actuator assembly and disc type brake system of FIG. 1 according to the present invention;

【図5】図1のアクチュエータ組立体とドラムタイプブ
レーキシステムの、本発明による更に他の実施形態の立
断面図である。
FIG. 5 is a sectional elevation view of yet another embodiment of the actuator assembly and drum type brake system of FIG. 1 according to the present invention;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パーングロック オウ アメリカ合衆国 ミシガン州 48105 ア ン アーバー グリーン ブライヤー ブ ールヴァード 3665−#142ビー (72)発明者 ソヘル アンウォー アメリカ合衆国 ミシガン州 48187 カ ントン フェアボーン ドライヴ 6171 Fターム(参考) 3J058 AA43 AA53 AA58 CC16 FA01 FA11 FA31  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Pangrock Ow, Michigan, USA 48105 Ann Arbor Green Briar Boulevard 3665- # 142 Be (Reference) 3J058 AA43 AA53 AA58 CC16 FA01 FA11 FA31

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自動車のブレーキシステム用アクチュエ
ータ組立体であって、 前記ブレーキシステムの回転部材に接触するためのブレ
ーキ部材と、 前記ブレーキ部材に接続された圧電アクチュエータであ
って、前記ブレーキ部材と動作可能に接続された可動部
材と、受けた信号に応じて、前記回転部材と接触するべ
く、前記可動部材及びブレーキ部材を動かすように、前
記可動部材と動作可能に接続された少なくとも一つの圧
電モータと、を有するその圧電アクチュエータと、 を有する、アクチュエータ組立体。
1. An actuator assembly for a brake system of a vehicle, comprising: a brake member for contacting a rotating member of the brake system; A movable member operably connected to the movable member and at least one piezoelectric motor operably connected to the movable member to move the movable member and the brake member to contact the rotating member in response to a received signal. An actuator assembly comprising: a piezoelectric actuator having: and a piezoelectric actuator having:
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