JP2004060867A

JP2004060867A - Electric disc brake and electric brake device

Info

Publication number: JP2004060867A
Application number: JP2002223888A
Authority: JP
Inventors: Touma Yamaguchi; 山口　東馬
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely prevent a linear motion member from excessively returning by using a thrust detection means. <P>SOLUTION: In this electric disc brake, rotation of a motor is converted into linear motion of the linear motion member 23 through a ball ramp mechanism, a pressing member 24 is driven by the linear motion member 23 to press a brake pad onto a disc rotor, and braking force is generated. A thrust detection sensor 27 and a thrust applying means 28 are interposed between the linear motion member 23 and the pressing member 24. The thrust applying means 28 is constructed so that a pressurizing body 66 integrated with the pressing member 24 is brought into contact with a head 27a of the thrust detection sensor 27 by means of a spring 68, and preliminary thrust is constantly generated with the pressing member 24. After releasing braking, when the linear motion member 23 returns more than necessary, the pressing member 24 is brought into contact with a disc 42 of the ball ramp mechanism, the pressurizing body 66 is separated from the sensor head 27a, and the rotation of the motor is stopped with output lowering of the thrust detection sensor 27. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのトルクによって制動力を発生する電動ディスクブレーキおよび該電動ディスクブレーキを含む電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動ディスクブレーキは、一般にモータの回転を、ボールランプ機構、ボールねじ機構等の運動変換機構を介して直動部材の直線運動に変換し、該直動部材により押圧部材を推進してブレーキパッドをディスクロータに押圧し制動力を発生する構造となっている（例えば、特開２０００−１４５８４３号公報、特開２００１−２６３３９５号公報等）。このような電動ディスクブレーキにおいて、前記直動部材のストロークはモータの回転角（モータ位置）に比例し、そこで従来は、モータ位置を回転センサにより検出し、その検出結果に基づいて前記直動部材を所定ストロークだけ前進または後退させ、制動および制動解除を行うようにしていた。
なお、最近では、上記直動部材と押圧部材との間に、該押圧部材に発生する推力を検出する推力検出手段を設け、この推力検出手段の検出結果に基づいて制動力を制御することも行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したモータ位置に基づいて制動および制動解除を行う方式によれば、ブレーキパッドの摩耗、モータの慣性、センサの誤差等の影響で、直動部材が、往々に戻しすぎになることがあり、作動範囲に制限がある運動変換機構と直動部材との間に噛み込みが発生し、作動不良、破損等の不具合を引き起こす虞があった。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、上記した推力検出手段に着目し、該推力検出手段を利用して直動部材の戻しすぎを確実に防止し、もって長期安定性に優れた電動ディスクブレーキを提供し、併せてこの電動ディスクブレーキを含む電動ブレーキ装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電動ディスクブレーキは、モータの回転を運動変換機構を介して直動部材の直線運動に変換し、該直動部材により押圧部材を推進してブレーキパッドをディスクロータに押圧し制動力を発生する電動ディスクブレーキであって、前記直動部材と前記押圧部材との間に、該押圧部材に発生する推力を検出する推力検出手段を設けたものにおいて、前記推力検出手段に当接し、前記押圧部材に常時予備的な推力を発生させ、かつ前記直動部材が所定位置よりも前記ディスクロータから離れた際に前記予備的な推力を解消する推力付与手段を配設したことを特徴とする。
このように構成した電動ディスクブレーキにおいては、押圧部材に発生していた予備的な推力が解消されると、推力検出手段の出力も低下するので、この出力低下と同時にモータの回転を停止させることで、直動部材の戻しすぎを確実に防止することができる。
本発明の電動ディスクブレーキにおいて上記推力付与手段は、押圧部材と一体の加圧体をばねにより推力検出手段のセンサヘッドに当接させて、該押圧部材に推力を発生させる構成とすることができ、この場合は、ばねのばね力を利用して、押圧部材に簡単に推力を発生させることができる。また、この推力付与手段は、押圧部材を運動変換機構に係合させて、その、ディスクロータから離れる方向への移動を規制する構成とすることができ、この場合は、押圧部材の戻りを規制する特別のストッパ手段が不要になる。
本発明に係る電動ブレーキ装置は、上記した電動ディスクブレーキと、該電動ディスクブレーキ内の推力検出手段により検出される予備的な推力がなくなると同時にモータの回転を停止させる戻し制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。これらの図において、１は、ディスクロータ２に一対のブレーキパッド３，４を押付けて制動力を発生する電動ディスクブレーキ、５は、ブレーキペダル６のペダル操作を検出するペダルセンサ７の信号を信号線８を介して受けて、前記電動ディスクブレーキ１の作動を制御するコントローラである。
【０００６】
電動ディスクブレーキ１は、ディスクロータ２より車両内側の非回転部（ナックル等）に固定されたキャリア１０と、キャリア１０にディスクロータ２の軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ１１とから概略構成されており、そのキャリア１０に前記一対のブレーキパッド３，４がディスクロータ２の軸方向に移動可能に支持されている。キャリパ１１は、ここでは先端側に爪部１２ａを有する爪部材１２と、この爪部材１２の基端側にボルト（図示略）により結合された環状の基体１３と、この基体１３にボルト１４により結合されたモータケース１５とからなる組立型のキャリパ本体１６を備えている。
【０００７】
上記キャリパ本体１６内には、モータ２０と、このモータ２０のロータ２０ａと一体に回転する筒状回転体２１と、この回転体２１の回転を直線運動に変換するボールランプ機構（運動変換機構）２２と、このボールランプ機構２２の駆動力を受けて直線移動する直動部材２３と、この直動部材２３により推進され、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータ２の片面に押圧する押圧部材２４と、モータ２０の回転を減速して前記ボールランプ機構２２に伝える減速機構２５と、ブレーキパッド３、４の摩耗に応じて直動部材２３の原位置を補正するパッド摩耗補償機構２６と、直動部材２３と押圧部材２４との間に介装された推力検出センサ（推力検出手段）２７および推力付与手段２８とが配設されている。
【０００８】
上記モータ２０のステータ２０ｂは、ロータ２０ａを囲むようにモータケース１５に嵌合固定されており、これには、前記コントローラ５から延ばしたケーブル（動力線および信号線）３０が、モータケース１５に取付けたコネクタ３１を経て接続されている。また、モータケース１５の後端に固定した端板３２の中央に設けられた中空ボス部３２ａとロータ２０ａとの間には、モータ２０ａの回転角すなわちモータ位置を検出するレゾルバ（回転センサ）３３が配設されている。このレゾルバ３３は、前記ロータ２０ａと一体の筒状回転体２１の内周面に固定されたレゾルバロータ３３ａと前記端板３２の中空ボス部３２ａに固定されたレゾルバステータ３２ｂとからなっており（図２）、そのレゾルバステータ３２ｂと前記コントローラ５とは信号線３４により接続されている。なお、前記筒状回転体２１は、モータケース１５および該モータケース１５と基体１３との間に介装したリング状支持板３５に軸受３６、３７により支持されている。
【０００９】
上記ボールランプ機構２２は、キャリパ本体１６の環状基体１３の内周部に軸受（クロスローラ軸受）４０を介して回動可能に支持されたリング状第１ディスク４１と、この第１ディスク４１にボール４３を介して合わされた第２ディスク４２とを備えている。ボール４３は、第１ディスク４１および第２ディスク４２の対向面に、それぞれ円周方向に沿って円弧状に形成された複数（ここでは、３つ）のボール溝４４と４５との間に介装されており、両ディスク４１と４２との相対回転に応じて、ボール４３が各ボール溝４４、４５の溝底の傾斜面上で転動することで、両ディスク４１と４２との間隔が変更される。しかして、第２ディスク４２は、キャリパ本体１６に支持されたウェーブワッシャ４６の摩擦力により回転が規制されており、これにより、いま第１ディスク４１が回転すると、第２ディスク４２がディスクロータ２に対して前進または後退するようになる。なお、ここでは、第１ディスク４１が、図１，２の右方向からみて時計方向へ回転するとき、第２ディスク４２が、ディスクロータ２側へ前進するようになっている。
【００１０】
また、上記ボールランプ機構２２を構成する第２ディスク４２は、第１ディスク４１の内径を挿通してモータ２０内まで延ばされた段付の筒状部４７を備えている。この段付の筒状部４７の前段側にはめねじ４８Ａが形成されており、このめねじ４８Ａには、前記直動部材２３の外周面に部分的に形成したおねじ４８Ｂが螺合されている。直動部材２３には、非円形断面（六角断面）の軸穴２３ａが設けられており、この軸穴２３ａには、前記モータケース１５の端板３２から延ばした支持ロッド４９の先端部が摺動可能に挿入されている。すなわち、直動部材２３は、前記支持ロッド４９に摺動可能にかつ回転不能に支持されており、これにより、いま第２ディスク４２がディスクロータ２側へ前進すると、その動きが前記めねじ４８Ａとおねじ４８Ｂとの螺合部４８を介して直動部材２３に伝達され、該直動部材２３も前進し、この結果、押圧部材２４が推進して制動力が発生する。
【００１１】
一方、上記第２ディスク４２の筒状部４７の延長端部と支持ロッド４９との間には、常時は第２ディスク４２を、図１、２の右方すなわち第１ディスク４１側へ付勢する皿ばね５０が介装されている。これにより、ボールランプ機構２２のボール４３は２つのディスク４１と４２との間に強圧され、制動解除時に第１ディスク４１が第２ディスク４２に対して、図１、２の右方向から見て反時計方向へ回転するとき、第２ディスク４２がディスクロータ２から離間する方向へ後退し、その動きが前記ねじ部４８を介して直動部材２３に伝達され、この結果、押圧部材２４も後退し、制動が解除される。
【００１２】
上記減速機構２５は、前記ロータ２０ａと一体の筒状回転体２１の、ディスクロータ２側への延長端部に形成された偏心軸５１、この偏心軸５１に回動可能に嵌装された偏心板５２、この偏心板５２と前記キャリパ本体１６の支持板３５との間に介装されたオルダム機構５３および偏心板５２とボールランプ機構２２の第１ディスク４１との間に介装されたサイクロイドボール機構５４からなっている。偏心板５２は、前記オルダム機構５３およびサイクロイドボール機構５４の作動により偏心軸５１の回転に応じて自転せずに公転運動をし、これに応じてボールランプ機構２２の第１ディスク４１が回転体２１（ロータ２０ａ）と一定の回転比で回転するようになる。
より詳しくは、偏心板５２側のサイクロイド溝の基準円の直径をｄ、第１ディスク４１側のサイクロイド溝の基準円の直径をＤとすると、ボールランプ機構２２の第１ディスク４１はロータ２０ａと一定の回転比Ｎ｛＝（Ｄ−ｄ）／Ｄ｝をもって回転する。この場合、第１ディスク４１が一回転するときのロータ２０ａの回転数が減速比α（＝１／Ｎ）となる。そして、ロータ２０ａが、ある角度θだけ回転すると、第１ディスク４１の回転角θ_Ａはθ／αとなり、ボールランプ機構２２のボール溝４４、４５の溝底の傾斜（リード）をＬとすると、第２ディスク３２はδ｛＝（Ｌ／３６０）×（θ／α）｝だけ前進することになる。
【００１３】
上記パッド摩耗補償機構２６は、上記ボールランプ機構２２の第２ディスク４２の延長筒部４７に回動可能に嵌合されかつ第１ディスク４１に対し回転方向に一定の遊びをもって作動連結されたリミッタ５５と、前記第２ディスク４２の延長筒部４７に嵌合されかつ第２ディスク３２に対して位置固定されたスプリングホルダ５６と、このスプリングホルダ５６の周りに配置され、一端が前記リミッタ５５に、他端が前記スプリングホルダ５６にそれぞれ連結されたコイルスプリング５７とから概略構成されている。
前記コイルスプリング５７は、前記第２ディスク４２の回転を規制するウェーブワッシャ４６の摩擦力よりも大きくなるようにばね力が設定されており、ブレーキパッド３、４に摩耗がある場合は、筒状回転体２１（ロータ２０ａ）の回転がこのコイルスプリング５７を介して第２ディスク４２に伝達され、前記螺合部４８を介して直動部材２３が螺進してパッド摩耗が補償される。
【００１４】
上記推力検出センサ２７は、図３によく示されるように、直動部材２３の先端部にその軸穴２３ａと連通して形成された嵌合穴６０内に配置されている。この推力検出センサ２７は、ここではロードセルからなっており、前記直動部材２３の軸穴２３ａと嵌合穴６０との段差６１に底付きとなるように配置されている。この推力検出センサ２７の検出信号は、直動部材２３を摺動可能にかつ回転不能に支持する前記支持ロッド４９に設けられた軸孔６２を通したケーブル（信号線）６３を介して前記コントローラ５へ送出されるようになっている。
【００１５】
さらに、上記推力付与手段２８は、同じく図３によく示されるように、押圧手段２４の背面に突設したボス部６５に螺着され、上記推力検出センサ２７が配置された、直動部材２３の嵌合穴６０内に底部を挿入させた有底筒状の加圧体６６と、この加圧体６６を挿通させた状態で直動部材２３の先端部に螺着されたばね受６７と、該ばね受６７と前記加圧体６６の底部のフランジ部６６ａとの間に介装され、常時は加圧体６６を前記推力検出センサ２７のヘッド（センサヘッド）２７ａに当接させるばね６８とからなっている。加圧体６６は、その底部をセンサヘッド２７ａに当接させた状態で、押圧部材２４と前記ボールランプ機構２２の第２ディスク４２の端面との間に所定の間隙δを形成するようにその長さが設定されており、したがって、押圧部材２４と直動部材２３との間には、常時はばね６８のばね力に応じた予備的な推力が発生している。
【００１６】
上記押圧部材２４と直動部材２３との間に発生する予備的な推力の大きさは、図４に示すように、制動時に押圧部材２４に発生する最大推力Ｆ１に比べて十分に小さい値Ｆ０となっており、したがって、制動時に押圧部材２４に発生する推力は、この予備的な推力Ｆ０を基準に前記最大推力Ｆ１まで直線的に増大するようになる。図４中、Ｘ２は、この推力発生時のモータ２０の回転位置（モータ位置）を示しており、最大推力Ｆ１が発生した時点では、モータ位置がＸ３となる。
【００１７】
一方、制動解除後、ボールランプ機構２２の第２ディスク４２の回転に応じて直動部材２３が後退すると、図５に示すように、押圧部材２４が第２ディスク４２に当接するが、この押圧部材２４が第２ディスク４２に当接するまでは、すなわちモータ位置がＸ１になるまでは、この予備的な推力Ｆ０が維持される。そして、それ以降もさらに直動部材２３が後退すると、図６に示すように、ばね６８が縮んで押圧部材２４と一体の加圧体６６が推力検出センサ２７のヘッド２７ａから離間し、これにより押圧部材２４に発生していた予備的な推力Ｆ０はゼロ（０）になり、この瞬間、推力検出センサ２７の出力も０になる。図４中、Ｘ０は、押圧部材２４に発生していた推力が解消されたモータ位置を表しており、本実施の形態においては、前記コントローラ５に、このモータ位置Ｘ０またはＸ１を記憶させ、モータ位置がＸ０またはＸ１になった瞬間にモータ２０を停止させる戻し制御手段を持たせるようにしている。
【００１８】
以下、上記のように構成した電動ブレーキ装置の作用について説明する。
ブレーキペダル６の踏込みにより制動力を必要とする場合は、コントローラ５からの指令でモータ２０のロータ２０ａが、図１、２の右方向から見て反時計方向へ回転し、これと一体に回転体２１が回転し、その回転が減速機構２５を介してボールランプ機構２２の第１ディスク４１に伝達され、第１ディスク４１がロータ２０ａと一定の回転比をもって時計方向へ回転する。この時、ウエーブワッシャ４６によりボールランプ機構２２の第２ディスク４２の回転が規制されかつパッド摩耗補償機構２６に一定の遊びがあるので、第２ディスク４２は前記第１ディスク４１の回転に応じて前進し、その前進運動が螺合部４８を介して直動部材２３に伝達される。この結果、直動部材２３が前進し、押圧部材２４が推進して車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤの片面に押付け、その反力によってキャリパ１１がキャリア１０に対して移動し、爪部材１２の爪部１２ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの他面に押圧し、これにより制動が開始される。
【００１９】
なお、ブレーキパッド３，４に摩耗がある場合は、第１ディスク４１の回転がパッド摩耗補償機構２６を介して第２ディスク４２に伝えられ、この第２ディスク４２の回転に応じて直動部材２３がパッド摩耗分だけ螺進し、その後に制動が開始される。そして、制動の開始後は、直動部材２３と第２ディスク４２との螺合部４８に大きな摩擦力が発生するので、第２ディスク４２の回転が規制され、第２ディスク４２と一体に直動部材２３が前進する。
【００２０】
しかして、上記制動の開始により押圧部材２４に発生する推力は、前記Ｆ０（図４）から急激に高まり、これに応じて推力検出センサ２７からの出力も増大する。コントローラ５には、押圧部材２４に発生する推力と制動力との関係が予め記憶されており、コントローラ５は、前記推力検出センサ２７からの信号に基づいて、ブレーキペダル６の踏込量に応じた所望の制動力が得られるようにようにモータ１２に供給する電流を制御する。
【００２１】
一方、上記制動状態からモータ２０のロータ２０ａが、図１、２の右方向から見て時計方向へ回転すると、これと一体に回転体２１が回転し、その回転が減速機構２５を介してボールランプ機構２２の第１ディスク４１に伝達され、第１ディスク４１がロータ２０ａと一定の回転比をもって反時計方向へ回転する。すると、皿ばね５０の付勢力により第２ディスク４２が後退し、その動きが螺合部４８を介して直動部材２３に伝達され、直動部材２３も後退する。この結果、押圧部材２４も後退し、ブレーキパッド３、４の、ディスクロータＤへの押付力が解放され、制動が解除される。
【００２２】
モータ２０は、上記制動解除後も、コントローラ５の指令により、パッドクリアランスを開けるために回転を続けており、この段階では、直動部材２３と第２ディスク４２との螺合部４８に働く摩擦力は著しく軽減されるので、第１ディスク４１と一体的に第２ディスク４２も回転する。この結果、直動部材２３は後退を続け、遂には押圧部材２４が第２ディスク４２に当接し（図５）、その後、何らかの原因でモータ２０が回転し続けて、さらに直動部材２３が後退すると、推力付与手段２８内のばね６８が縮んで押圧部材２４と一体の加圧体６６が推力検出センサ２７のヘッド２７ａから離間し（図６）、これと同時にモータ２０の回転が停止する。このモータ２０の回転が停止するモータ位置Ｘ０（図３）は、直動部材２３が戻りすぎて、その後端が第２ディスク４２の筒状部４７の段差部４７ａ（図２）に衝突する位置に対して十分に余裕のある位置となっており、したがって直動部材２３が戻りすぎは未然に防止される。すなわち、直動部材２３が運動変換機構としてのボールランプ機構２２に噛み込むことがなくなり、結果として作動不良や破損等の不具合が起ることはなくなる。
【００２３】
図７は、本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。本第２の実施の形態の特徴とするところは、運動変換機構として、上記第１の実施の形態におけるボールランプ機構２２に代えて、ボールねじ機構７０を用いると共に、第１の実施の形態における減速機構２５、パッド摩耗補償機構２６等を省略した点にある。なお、ここでは、要部のみを示し、かつ前記図１〜３に示した部分と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
本第２の実施の形態において、上記ボールねじ機構７０は、モータ２０のロータ２０ａと一体の筒状回転体２１の内周に形成されたナット部７１と、前記直動部材２３の外周に形成されたおねじ部７２と、前記ナット部７１とおねじ部７２との間に介装されたボール７３とからなっている。また、直動部材２３の両端にはストッパ片７４、７５が固設されており、直動部材２３は、これらストッパ片７４、７５を前記ナット部７１の端面に当接させる位置が移動端となっている。
【００２４】
制動に際しては、前記コントローラ５（図１）からの指令でモータ２０のロータ２０ａが回転すると、これと一体に筒状回転体２１が回転し、ボールねじ機構７０が作動して直動部材２３が前進する。すると、押圧部材２４が推進し、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤの片面に押付け、その反力によってキャリパ１１がキャリア１０に対して移動し、爪部材１２の爪部１２ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの他面に押圧し、これにより制動が開始される。コントローラ５には、押圧部材２４に発生する推力と制動力との関係が予め記憶されており、コントローラ５は、第１の実施の形態におけると同様に、前記推力検出センサ２７からの信号に基づいて、ブレーキペダル６の踏込量に応じた所望の制動力が得られるようにようにモータ１２に供給する電流を制御する。
【００２５】
一方、上記制動状態からモータ２０のロータ２０ａが、制動時と逆方向へ回転すると、これと一体に回転体２１が回転し、ボールねじ機構７０が作動して直動部材２３が後退する。この結果、押圧部材２４も後退し、ブレーキパッド３、４のディスクロータＤへの押付力が解放され、制動が解除される。
モータ２０は、上記制動解除後も、コントローラ５の指令により、パッドクリアランスを開けるために回転を続けており、この結果、直動部材２３は後退を続け、遂には押圧部材２４が回転体２１に当接し、その後、何らかの原因でモータ２０が回転し続けて、さらに直動部材２３が後退すると、推力付与手段２８内のばね６８が縮んで押圧部材２４と一体の加圧体６６が推力検出センサ２７のヘッド２７ａから離間し（図６）、これと同時にモータ２０の回転が停止する。このモータ２０の回転が停止するモータ位置Ｘ０（図３）は、直動部材２３が戻りすぎて、その前端側のストッパ片７４がナット部７１の端面に衝突する位置に対して十分に余裕のある位置となっており、したがって直動部材２３が戻りすぎて運動変換機構としてのボールねじ機構７０に噛み込むことはなくなる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る電動ディスクブレーキおよび電動ブレーキ装置によれば、押圧部材に発生していた予備的な推力が解消されると同時にモータの回転を停止させることで、直動部材の戻しすぎを確実に防止することができ、作動範囲に制限がある運動変換機構と直動部材との間に噛み込みが発生することがなくなって、作動不良、破損等の不具合を引き起こすことはなくなる。
また、既存の推力検出センサをそのまま利用するので、構造が複雑になることもなく、その利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置と該電動ブレーキ装置を構成する電動ディスクブレーキの全体構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した電動ディスクブレーキの要部構造を示す断面図である。
【図３】本電動ディスクブレーキに対する推力検出センサおよび推力付与手段の設置構造を示す断面図である。
【図４】本電動ディスクブレーキにおけるモータ位置と発生推力との相関を示すグラフである。
【図５】本電動ディスクブレーキにおける推力付与手段の作動状態を示す断面図である。
【図６】本電動ディスクブレーキにおける推力付与手段の作動状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置を構成する電動ディスクブレーキの要部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　電動ディスクブレーキ
２　　ディスクロータ
３、４　ブレーキパッド
５　　コントローラ
１０　キャリア
１１　キャリパ
２０　モータ
２２　ボールランプ機構（運動変換機構）
２３　直動部材
２４　押圧部材
２７　推力検出センサ
２８　推力付与手段
６６　加圧体
６８　ばね
７０　ボールねじ機構（運動変換機構）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric disc brake that generates a braking force by the torque of a motor and an electric brake device including the electric disc brake.
[0002]
[Prior art]
In general, an electric disc brake converts the rotation of a motor into a linear motion of a linear motion member through a motion conversion mechanism such as a ball ramp mechanism and a ball screw mechanism. The structure is such that a braking force is generated by pressing the disk rotor (for example, JP-A-2000-145843, JP-A-2001-263395, etc.). In such an electric disc brake, the stroke of the linear motion member is proportional to the rotation angle (motor position) of the motor. Therefore, conventionally, the motor position is detected by a rotation sensor, and the linear motion member is detected based on the detection result. Is moved forward or backward by a predetermined stroke to perform braking and braking release.
Recently, a thrust detecting means for detecting a thrust generated in the pressing member is provided between the linear motion member and the pressing member, and the braking force may be controlled based on a detection result of the thrust detecting means. Is going.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described method of performing braking and braking release based on the motor position, the linear motion member often returns too much due to the wear of the brake pad, the inertia of the motor, the error of the sensor, and the like. In addition, there is a possibility that a bite occurs between the motion conversion mechanism having a limited operation range and the linear motion member, thereby causing malfunction such as malfunction or breakage.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the subject thereof is to focus on the above-described thrust detecting means, and to use the thrust detecting means to surely return the linear motion member excessively. An object of the present invention is to provide an electric disc brake which prevents the electric disc brake and has excellent long-term stability, and also provides an electric brake device including the electric disc brake.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an electric disc brake according to the present invention converts a rotation of a motor into a linear motion of a linear motion member via a motion conversion mechanism, and pushes a pressing member by the linear motion member to move a brake pad. An electric disc brake for generating a braking force by pressing against a disc rotor, wherein thrust detecting means for detecting a thrust generated on the pressing member is provided between the linear motion member and the pressing member. A thrust applying means which abuts on a thrust detecting means, constantly generates a preliminary thrust on the pressing member, and cancels the preliminary thrust when the translation member moves away from the disk rotor from a predetermined position. It is characterized by being arranged.
In the electric disc brake configured as described above, when the preliminary thrust generated in the pressing member is eliminated, the output of the thrust detecting means also decreases. Thus, excessive return of the linear motion member can be reliably prevented.
In the electric disc brake of the present invention, the thrust applying means may be configured to generate a thrust on the pressing member by bringing a pressing body integral with the pressing member into contact with the sensor head of the thrust detecting means by a spring. In this case, thrust can be easily generated in the pressing member by utilizing the spring force of the spring. Further, the thrust applying means can be configured so that the pressing member is engaged with the motion conversion mechanism to restrict its movement in the direction away from the disk rotor. In this case, the return of the pressing member is restricted. This eliminates the need for special stopper means.
An electric brake device according to the present invention includes the above-mentioned electric disc brake, and return control means for stopping rotation of the motor at the same time when the preliminary thrust detected by the thrust detecting means in the electric disc brake is lost. It is characterized by the following.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 to 3 show an electric brake device according to a first embodiment of the present invention. In these figures, 1 is an electric disc brake for generating a braking force by pressing a pair of brake pads 3 and 4 against the disc rotor 2, and 5 is a signal from a pedal sensor 7 for detecting a pedal operation of a brake pedal 6. A controller for controlling the operation of the electric disc brake 1 received via the line 8.
[0006]
The electric disc brake 1 has a schematic configuration including a carrier 10 fixed to a non-rotating portion (knuckle or the like) inside the vehicle from the disc rotor 2 and a caliper 11 supported on the carrier 10 so as to be able to float in the axial direction of the disc rotor 2. The pair of brake pads 3 and 4 are supported on the carrier 10 so as to be movable in the axial direction of the disk rotor 2. In this case, the caliper 11 has a claw member 12 having a claw portion 12a on the distal end side, an annular base 13 connected to a base end side of the claw member 12 by a bolt (not shown), and a bolt 14 attached to the base 13. An assembling type caliper body 16 including the motor case 15 coupled thereto is provided.
[0007]
In the caliper body 16, a motor 20, a cylindrical rotating body 21 that rotates integrally with a rotor 20a of the motor 20, and a ball ramp mechanism (motion converting mechanism) that converts the rotation of the rotating body 21 into a linear motion. 22, a linear moving member 23 that moves linearly by receiving the driving force of the ball ramp mechanism 22, and a pressing member 24 propelled by the linear moving member 23 and pressing the brake pad 3 inside the vehicle against one surface of the disk rotor 2. A speed reduction mechanism 25 for reducing the rotation of the motor 20 and transmitting the rotation to the ball ramp mechanism 22; a pad wear compensation mechanism 26 for correcting the original position of the linear motion member 23 according to the wear of the brake pads 3 and 4; A thrust detection sensor (thrust detection means) 27 and a thrust applying means 28 interposed between the moving member 23 and the pressing member 24 are provided.
[0008]
The stator 20b of the motor 20 is fitted and fixed to the motor case 15 so as to surround the rotor 20a, and a cable (power line and signal line) 30 extending from the controller 5 is connected to the motor case 15. They are connected via the attached connector 31. A resolver (rotation sensor) 33 for detecting a rotation angle of the motor 20a, that is, a motor position, is provided between the rotor 20a and the hollow boss 32a provided at the center of the end plate 32 fixed to the rear end of the motor case 15. Are arranged. The resolver 33 includes a resolver rotor 33a fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical rotating body 21 integrated with the rotor 20a and a resolver stator 32b fixed to the hollow boss 32a of the end plate 32 ( 2), the resolver stator 32b and the controller 5 are connected by a signal line. The cylindrical rotating body 21 is supported by bearings 36 and 37 on a motor case 15 and a ring-shaped support plate 35 interposed between the motor case 15 and the base 13.
[0009]
The ball ramp mechanism 22 includes a ring-shaped first disk 41 rotatably supported on the inner peripheral portion of the annular base 13 of the caliper body 16 via a bearing (cross roller bearing) 40, and the first disk 41 And a second disk 42 fitted via a ball 43. The ball 43 is interposed between a plurality of (here, three) ball grooves 44 and 45 formed in an arc shape along the circumferential direction on the opposing surfaces of the first disk 41 and the second disk 42. The ball 43 rolls on the inclined surface of the bottom of each of the ball grooves 44 and 45 in accordance with the relative rotation between the two disks 41 and 42, so that the distance between the two disks 41 and 42 is reduced. Be changed. Thus, the rotation of the second disk 42 is regulated by the frictional force of the wave washer 46 supported by the caliper main body 16, so that when the first disk 41 rotates now, the second disk 42 To move forward or backward. Here, when the first disk 41 rotates clockwise as viewed from the right in FIGS. 1 and 2, the second disk 42 advances to the disk rotor 2 side.
[0010]
The second disk 42 constituting the ball ramp mechanism 22 has a stepped cylindrical portion 47 that extends through the inner diameter of the first disk 41 and extends into the motor 20. A female screw 48A is formed on the front stage side of the stepped cylindrical portion 47, and a male screw 48B formed partially on the outer peripheral surface of the linear motion member 23 is screwed into the female screw 48A. I have. The linear motion member 23 is provided with a shaft hole 23a having a non-circular cross section (hexagonal cross section). In this shaft hole 23a, a tip of a support rod 49 extending from the end plate 32 of the motor case 15 slides. It is movably inserted. That is, the linear motion member 23 is slidably and non-rotatably supported by the support rod 49, so that when the second disk 42 advances to the disk rotor 2 side, the movement is changed to the internal thread 48A. The transmission is transmitted to the translation member 23 via a threaded portion 48 of the male screw 48 </ b> B, and the translation member 23 also moves forward. As a result, the pressing member 24 is propelled to generate a braking force.
[0011]
On the other hand, between the extended end of the cylindrical portion 47 of the second disk 42 and the support rod 49, the second disk 42 is normally urged rightward in FIGS. A conical disc spring 50 is interposed. As a result, the ball 43 of the ball ramp mechanism 22 is strongly pressed between the two disks 41 and 42, and when the brake is released, the first disk 41 is in contact with the second disk 42 when viewed from the right in FIGS. When rotating in the counterclockwise direction, the second disk 42 retreats in the direction away from the disk rotor 2, and the movement is transmitted to the linear motion member 23 via the screw portion 48, and as a result, the pressing member 24 also retreats. Then, the braking is released.
[0012]
The deceleration mechanism 25 includes an eccentric shaft 51 formed at an extended end of the cylindrical rotor 21 integral with the rotor 20a toward the disk rotor 2, and an eccentric shaft rotatably fitted to the eccentric shaft 51. A plate 52, an Oldham mechanism 53 interposed between the eccentric plate 52 and the support plate 35 of the caliper body 16, and a cycloid interposed between the eccentric plate 52 and the first disk 41 of the ball ramp mechanism 22. A ball mechanism 54 is provided. The eccentric plate 52 revolves without rotating in response to the rotation of the eccentric shaft 51 by the operation of the Oldham mechanism 53 and the cycloid ball mechanism 54, and the first disk 41 of the ball ramp mechanism 22 rotates in response to this. 21 (rotor 20a) at a fixed rotation ratio.
More specifically, if the diameter of the reference circle of the cycloid groove on the eccentric plate 52 side is d and the diameter of the reference circle of the cycloid groove on the first disk 41 side is D, the first disk 41 of the ball ramp mechanism 22 is connected to the rotor 20a. It rotates with a constant rotation ratio N ｛= (D−d) / D｝. In this case, the rotation speed of the rotor 20a when the first disk 41 makes one rotation becomes the reduction ratio α (= 1 / N). When the rotor 20a rotates by a certain angle θ, the rotation angle θ _A of the first disk 41 becomes θ / α, and the inclination (lead) of the groove bottoms of the ball grooves 44 and 45 of the ball ramp mechanism 22 is L. , The second disk 32 moves forward by δ ｛= (L / 360) × (θ / α)｝.
[0013]
The pad wear compensating mechanism 26 is rotatably fitted to the extension cylindrical portion 47 of the second disk 42 of the ball ramp mechanism 22 and is operatively connected to the first disk 41 with a certain play in the rotational direction. 55, a spring holder 56 fitted to the extension cylindrical portion 47 of the second disk 42 and fixed to the second disk 32, and disposed around the spring holder 56, one end of which is connected to the limiter 55. And a coil spring 57 whose other end is connected to the spring holder 56, respectively.
The coil spring 57 has a spring force set so as to be larger than the frictional force of the wave washer 46 that regulates the rotation of the second disk 42. If the brake pads 3 and 4 are worn, the coil spring 57 has a cylindrical shape. The rotation of the rotating body 21 (the rotor 20a) is transmitted to the second disk 42 via the coil spring 57, and the linear motion member 23 is screwed through the threaded portion 48 to compensate for pad wear.
[0014]
As shown in FIG. 3, the thrust detection sensor 27 is disposed in a fitting hole 60 formed at the distal end of the linear member 23 so as to communicate with the shaft hole 23a. The thrust detection sensor 27 is formed of a load cell here, and is disposed so as to have a bottom at a step 61 between the shaft hole 23a of the linear motion member 23 and the fitting hole 60. The detection signal from the thrust detection sensor 27 is transmitted to the controller via a cable (signal line) 63 passing through a shaft hole 62 provided in the support rod 49 for supporting the linear motion member 23 slidably and non-rotatably. 5.
[0015]
Further, as shown in FIG. 3, the thrust applying means 28 is screwed to a boss 65 protruding from the back of the pressing means 24, and the linear motion member 23 on which the thrust detection sensor 27 is disposed. A pressurized body 66 having a bottom and a bottom inserted into the fitting hole 60, a spring receiver 67 screwed to the distal end of the linear member 23 with the pressurized body 66 inserted, A spring 68 interposed between the spring receiver 67 and a flange portion 66a at the bottom of the pressurizing body 66 for normally bringing the pressurizing body 66 into contact with the head (sensor head) 27a of the thrust detection sensor 27; Consists of The pressurizing body 66 is formed such that a predetermined gap δ is formed between the pressing member 24 and the end surface of the second disk 42 of the ball ramp mechanism 22 in a state where the bottom thereof is in contact with the sensor head 27a. The length is set, and therefore, a preliminary thrust according to the spring force of the spring 68 is always generated between the pressing member 24 and the linear moving member 23.
[0016]
As shown in FIG. 4, the magnitude of the preliminary thrust generated between the pressing member 24 and the linear motion member 23 is a value FO that is sufficiently smaller than the maximum thrust F1 generated in the pressing member 24 during braking. Therefore, the thrust generated on the pressing member 24 during braking increases linearly up to the maximum thrust F1 based on the preliminary thrust F0. In FIG. 4, X2 indicates the rotational position (motor position) of the motor 20 when the thrust is generated. When the maximum thrust F1 is generated, the motor position is X3.
[0017]
On the other hand, when the linear motion member 23 retreats in response to the rotation of the second disk 42 of the ball ramp mechanism 22 after the braking is released, the pressing member 24 comes into contact with the second disk 42 as shown in FIG. This preliminary thrust F0 is maintained until the member 24 comes into contact with the second disk 42, that is, until the motor position reaches X1. When the linear motion member 23 further retreats thereafter, as shown in FIG. 6, the spring 68 contracts and the pressure body 66 integrated with the pressing member 24 separates from the head 27a of the thrust detection sensor 27. The preliminary thrust F0 generated in the pressing member 24 becomes zero (0), and at this moment, the output of the thrust detection sensor 27 also becomes zero. In FIG. 4, X0 represents the motor position at which the thrust generated on the pressing member 24 has been eliminated. In the present embodiment, the controller 5 stores the motor position X0 or X1 and Return control means for stopping the motor 20 at the moment when the position becomes X0 or X1 is provided.
[0018]
Hereinafter, the operation of the electric brake device configured as described above will be described.
When a braking force is required by depressing the brake pedal 6, the rotor 20a of the motor 20 rotates counterclockwise when viewed from the right in FIGS. The body 21 rotates, and the rotation is transmitted to the first disk 41 of the ball ramp mechanism 22 via the speed reduction mechanism 25, and the first disk 41 rotates clockwise with a fixed rotation ratio with respect to the rotor 20a. At this time, since the rotation of the second disk 42 of the ball ramp mechanism 22 is restricted by the wave washer 46 and the pad wear compensation mechanism 26 has a certain play, the second disk 42 moves in accordance with the rotation of the first disk 41. It moves forward, and the forward movement is transmitted to the linear motion member 23 via the screw portion 48. As a result, the linear motion member 23 moves forward, and the pressing member 24 is propelled to press the brake pad 3 on the inside of the vehicle against one surface of the disk rotor D, and the caliper 11 moves with respect to the carrier 10 by the reaction force, and the claw member The twelve claw portions 12a press the brake pad 4 on the outside of the vehicle against the other surface of the disc rotor D, whereby braking is started.
[0019]
If the brake pads 3 and 4 are worn, the rotation of the first disk 41 is transmitted to the second disk 42 via the pad wear compensation mechanism 26, and the linear motion member is moved in accordance with the rotation of the second disk 42. The screw 23 advances by an amount corresponding to the pad wear, and thereafter braking is started. Then, after the braking is started, a large frictional force is generated in the screw portion 48 between the translation member 23 and the second disk 42, so that the rotation of the second disk 42 is restricted, and the rotation is directly integrated with the second disk 42. The moving member 23 moves forward.
[0020]
Thus, the thrust generated on the pressing member 24 by the start of the braking sharply increases from F0 (FIG. 4), and the output from the thrust detection sensor 27 increases accordingly. The controller 5 stores in advance the relationship between the thrust generated in the pressing member 24 and the braking force, and the controller 5 responds to the amount of depression of the brake pedal 6 based on a signal from the thrust detection sensor 27. The current supplied to the motor 12 is controlled so that a desired braking force is obtained.
[0021]
On the other hand, when the rotor 20a of the motor 20 rotates clockwise as viewed from the right in FIGS. 1 and 2 from the braking state, the rotating body 21 rotates integrally therewith. The power is transmitted to the first disk 41 of the ramp mechanism 22, and the first disk 41 rotates counterclockwise with the rotor 20a at a fixed rotation ratio. Then, the second disk 42 is retracted by the urging force of the disc spring 50, and the movement is transmitted to the translation member 23 via the screw portion 48, and the translation member 23 is also retracted. As a result, the pressing member 24 also retreats, the pressing force of the brake pads 3, 4 against the disk rotor D is released, and the braking is released.
[0022]
The motor 20 continues to rotate to open the pad clearance according to a command from the controller 5 even after the release of the braking. At this stage, the friction acting on the screw portion 48 between the linear member 23 and the second disk 42 is maintained. Since the force is remarkably reduced, the second disk 42 also rotates integrally with the first disk 41. As a result, the translation member 23 continues to retreat, and finally the pressing member 24 comes into contact with the second disk 42 (FIG. 5), after which the motor 20 continues to rotate for some reason, and the translation member 23 further retreats. Then, the spring 68 in the thrust applying means 28 is contracted, and the pressurizing body 66 integrated with the pressing member 24 is separated from the head 27a of the thrust detection sensor 27 (FIG. 6), and at the same time, the rotation of the motor 20 is stopped. The motor position X0 (FIG. 3) where the rotation of the motor 20 stops is a position where the linear motion member 23 returns too much and the rear end collides with the step 47 a (FIG. 2) of the cylindrical portion 47 of the second disk 42. , And the linear motion member 23 is prevented from returning too much. That is, the linear motion member 23 does not bite into the ball ramp mechanism 22 as the motion conversion mechanism, and as a result, malfunctions such as malfunction and breakage do not occur.
[0023]
FIG. 7 shows an electric brake device according to a second embodiment of the present invention. The feature of the second embodiment is that a ball screw mechanism 70 is used as the motion conversion mechanism instead of the ball ramp mechanism 22 in the first embodiment, and the motion conversion mechanism in the first embodiment is used. The point is that the speed reduction mechanism 25, the pad wear compensation mechanism 26, and the like are omitted. Here, only the main parts are shown, and the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
In the second embodiment, the ball screw mechanism 70 includes a nut portion 71 formed on the inner periphery of the cylindrical rotating body 21 integrated with the rotor 20 a of the motor 20, and a nut portion 71 formed on the outer periphery of the linear motion member 23. And a ball 73 interposed between the nut portion 71 and the male screw portion 72. Stopper pieces 74 and 75 are fixed to both ends of the linear motion member 23, and the linear motion member 23 is positioned such that the stopper pieces 74 and 75 abut on the end surface of the nut portion 71 and the moving end. Has become.
[0024]
At the time of braking, when the rotor 20a of the motor 20 rotates in response to a command from the controller 5 (FIG. 1), the cylindrical rotating body 21 rotates integrally therewith, and the ball screw mechanism 70 operates to move the linear motion member 23. Advance. Then, the pressing member 24 is propelled and presses the brake pad 3 on the inside of the vehicle against one surface of the disk rotor D, and the caliper 11 moves with respect to the carrier 10 by the reaction force, and the claw portion 12a of the claw member 12 is moved outside the vehicle. The brake pad 4 is pressed against the other surface of the disk rotor D, thereby starting braking. The relationship between the thrust generated in the pressing member 24 and the braking force is stored in the controller 5 in advance, and the controller 5 operates based on the signal from the thrust detection sensor 27 as in the first embodiment. Thus, the current supplied to the motor 12 is controlled so that a desired braking force corresponding to the amount of depression of the brake pedal 6 is obtained.
[0025]
On the other hand, when the rotor 20a of the motor 20 rotates in the opposite direction from the braking state from the braking state, the rotating body 21 rotates integrally therewith, the ball screw mechanism 70 operates, and the linear motion member 23 retreats. As a result, the pressing member 24 also retreats, the pressing force of the brake pads 3, 4 against the disk rotor D is released, and the braking is released.
The motor 20 continues to rotate to open the pad clearance according to a command from the controller 5 even after the release of the braking. As a result, the linear motion member 23 continues to retreat, and finally the pressing member 24 moves to the rotating body 21. When the motor 20 continues to rotate for some reason and the translation member 23 further retreats, the spring 68 in the thrust applying means 28 contracts, and the pressing body 66 integrated with the pressing member 24 becomes a thrust detection sensor. 27 (FIG. 6), and at the same time, the rotation of the motor 20 stops. The motor position X0 at which the rotation of the motor 20 stops (FIG. 3) has a sufficient margin with respect to a position where the linear motion member 23 returns too much and the stopper piece 74 at the front end collides with the end face of the nut portion 71. This position is at a certain position, so that the linear motion member 23 does not return too much and bite into the ball screw mechanism 70 as the motion conversion mechanism.
[0026]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the electric disc brake and the electric brake device according to the present invention, the preliminary thrust generated in the pressing member is eliminated and the rotation of the motor is stopped at the same time, so that the linear Excessive return of the member can be reliably prevented, and there is no possibility that a bite will occur between the motion conversion mechanism and the linear motion member, which has a limited operation range, and malfunctions, breakage, etc. will be caused. Is gone.
In addition, since the existing thrust detection sensor is used as it is, the structure is not complicated, and there are some which have a great use value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an entire structure of an electric brake device according to a first embodiment of the present invention and an electric disc brake constituting the electric brake device.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main structure of the electric disc brake shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing an installation structure of a thrust detection sensor and a thrust applying means for the electric disc brake.
FIG. 4 is a graph showing a correlation between a motor position and a generated thrust in the electric disc brake.
FIG. 5 is a sectional view showing an operation state of a thrust applying means in the electric disc brake.
FIG. 6 is a sectional view showing an operation state of a thrust applying means in the electric disc brake.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a main structure of an electric disc brake included in an electric brake device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric disc brake 2 Disc rotor 3, 4 Brake pad 5 Controller 10 Carrier 11 Caliper 20 Motor 22 Ball ramp mechanism (Motion conversion mechanism)
23 linear motion member 24 pressing member 27 thrust detection sensor 28 thrust applying means 66 pressing body 68 spring 70 ball screw mechanism (motion conversion mechanism)

Claims

An electric disc brake that converts the rotation of a motor into a linear motion of a linear motion member via a motion conversion mechanism, and pushes a pressing member by the direct motion member to press a brake pad against a disk rotor to generate a braking force. A thrust detecting means for detecting a thrust generated in the pressing member between the linear motion member and the pressing member, wherein the thrust detecting means is brought into contact with the thrust detecting means, and the thrust force is always applied to the pressing member. And a thrust applying means for canceling the preliminary thrust when the linear motion member moves away from the disc rotor beyond a predetermined position.

2. The electric disc brake according to claim 1, wherein the thrust applying means generates a thrust on the pressing member by bringing a pressing body integral with the pressing member into contact with the sensor head of the thrust detecting means by a spring. .

3. The electric disc brake according to claim 1, wherein the thrust applying means engages the pressing member with the motion converting mechanism to restrict the movement in a direction away from the disc rotor.

An electric disc brake according to any one of claims 1 to 3, and a return control means for stopping rotation of the motor at the same time that a preliminary thrust detection signal by a thrust detection means in the electric disc brake disappears. An electric brake device, characterized in that: