JP2006027415A

JP2006027415A - 電動パーキングブレーキ

Info

Publication number: JP2006027415A
Application number: JP2004208348A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tanabe; 晃一田邉; Ryohei Yamauchi; 山内　　良平
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】車速やシフトレンジ状態など、車両の運転状態を検知し、それに応じて電動モータを制御することによって、電動パーキングブレーキの作動制御を自動的に行い、その停止判断を確実にするとともに、急発進による突発事故や坂道発進時の逆走などを防ぐことにある。
【解決手段】シフトレンジの状態を検出するためのシフトレンジ検出手段と、車速を検出するための車速センサと、フートブレーキの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサとを備え、前記シフトレンジ検出手段、前記車速センサ、および前記フートブレーキセンサからの検出信号を受け、前記電動モータに制御信号を出力するＥＣＵを備え、該ＥＣＵの制御により、シフトレンジが、Ｐレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ以外のレンジにある時に、フートブレーキのＯＮ作動を検知して車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータの作動によって車輪に制動力を付与する電動パーキングブレーキの改良に関する。

従来より、この種の電動パーキングブレーキとして、例えば特許文献１や特許文献２に示される。前者は、電動モータを入力源として回転伝達機構を正回転駆動させることによってパーキングブレーキを制動状態とし、逆回転駆動させることによりパーキングブレーキを開放状態とし、回転伝達機構に回転力が出力側から入力側に伝達できないようにする逆入力遮断クラッチを設けたものであり、後者は、電動モータの駆動によって回転する回転軸と、同心軸部に相対回転可能に軸支された同心歯車と、該同心歯車に噛み合う偏心歯車と、前記同心歯車に一体に固設され、ワイヤの一端を固定しワイヤを回転軸と同心的に環状に巻き取り可能なワイヤ巻き取り部材とを備えたものである。
特開２００３−１６６５７０号公報特開２００３−２５４３６７号公報特開２００１−１０６０５８号公報特開２００３−４２１９９号公報

ところが、前記電動パーキングブレーキでは、制御装置によって電動モータの作動制御が行なわれるが、基本的には、乗員の手動操作によって、操作レバーを引き上げたることによって、パーキングブレーキの作動・解除が行われる。つまり、前記電動パーキングブレーキでは、車速やシフトレンジ状態などの車両の運転状況を監視しながら、車両の運転状況に応じて、適宜必要なパーキングブレーキの作動・解除するものではない。

そのため、車両の坂道発進時や後方発進時など、パーキングブレーキが必要な場合に、パーキングブレーキが解除されたままであったり、操作レバーの引き上げが不完全になったりして、坂道など、車両の自重や慣性力による不慮の移動に対して、車両の停止が不完全になる恐れがあった。その結果、坂道の逆走や後方への急発進など、突発事故が発生する恐れがあった。

また、電動パーキングブレーキの作動制御は、電動モータの回転を電動アクチュエータを介してブレーキに制動力を付与するようになっていた。例えば特許文献３に示すように、ウォームギアを利用し、タイヤホイール外周面の円弧に沿ってブレーキワイヤを巻き取り、ウォームの逆効率の低さを利用して、所定の制動力を保持するようにしたものが開示されている。また、例えば特許文献４に示すように、電動モータの出力軸に嵌合されたロータの外周に爪車を設け、その外周爪に、係合爪を係合させることにより、所定の制動力を保持するようにしたものが開示されている。

ところが、上記従来技術のうち、前者の場合、ブレーキワイヤの巻き取り装置として、ウォームギアを用いたが、効率が悪いため、大容量の電動モータが必要になり、必然的に大きな電流を要し、エネルギ消費が大きくなってしまうという問題があった。また、後者の場合、制動力を保持する装置として爪機構を用いており、所定の制動力を得るには、爪の凹凸を乗り越えなければならず、爪同士が打ち合ってカチカチという音が発生して、振動や騒音の原因になっていた。

そこで、本発明の目的は、車速やシフトレンジ状態など、車両の運転状態を検知し、それに応じて電動モータを制御することによって、電動パーキングブレーキの作動制御を自動的に行い、その停止判断を確実にするとともに、急発進による突発事故や坂道発進時の逆走などを防ぎ、パーキングブレーキの操作ミスなどに起因した事故を未然に防止して、安全性を向上させることにある。また、電動パーキングブレーキの作動に、アクチュエータを用いて、電動モータからの動力を伝達する機構として、優れた効率を有するボールねじを用いることにより、電動モータの小型化を図るとともに、逆入力遮断機構を用いることにより、車両の静粛性や振動性を向上させることにある。

本発明の前記目的は、電動モータと、該電動モータの回転を移動部材の直線運動に変換するための変換機構と、前記電動モータへの動力の逆入力を遮断し、前記移動部材を所定位置でロックして停止状態を保持する位置保持及び逆入力遮断機構とを備え、前記電動モータの回転によって、前記移動部材に連結されたワイヤケーブルに張力を付与することにより車輪を制動するようにした電動アクチュエータを備えたオートマティックトランスミッション（ＡＴ）或いはオートメイテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）を装備した車両の電動パーキングブレーキにおいて、シフトレンジの状態を検出するためのシフトレンジ検出手段と、車速を検出するための車速センサと、フートブレーキの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサとを備え、前記シフトレンジ検出手段、前記車速センサ、および前記フートブレーキセンサからの検出信号を受け、前記電動モータに制御信号を出力するＥＣＵを備え、該ＥＣＵの制御により、シフトレンジが、Ｐレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ以外のレンジにある時に、フートブレーキのＯＮ作動を検知して車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにしたことにより、達成される。

また、前記目的は、前記ＥＣＵに、シート荷重によって乗員の有無を検出するためのシート荷重センサと、ステアリングのトルク又は舵角を検知するためのトルク又は舵角センサとからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＮレンジにある時に、前記シート荷重センサによって乗員を検知し、ステアリングのトルク又は舵角を検知すると、パーキングブレーキを作動させないとともに、前記シート荷重センサによって乗員を検知しないと、パーキングブレーキを作動させるようにしたことにより、効果的に達成される。

また、前記目的は、前記ＥＣＵに、アクセルの開度を検知するためのアクセル開度センサからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＲレンジにある時に、アクセルの開度に対して遅れ気味にパーキングブレーキの解除速度を遅くするようにしたことにより、効果的に達成される。

また、前記目的は、電動モータと、該電動モータの回転を移動部材の直線運動に変換するための変換機構と、前記電動モータへの動力の逆入力を遮断し、前記移動部材を所定位置でロックして停止状態を保持する位置保持及び逆入力遮断機構とを備え、前記電動モータの回転によって、前記移動部材に連結されたワイヤケーブルに張力を付与することにより車輪を制動するようにした電動アクチュエータを備えたマニュアルトランスミッション（ＭＴ）を装備した車両の電動パーキングブレーキにおいて、シフトレンジの状態を検出するためのシフトレンジ検出手段と、車速を検出するための車速センサと、フートブレーキの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサとを備え、前記シフトレンジ検出手段、前記車速センサ、および前記フートブレーキセンサからの検出信号を受け、前記電動モータに制御信号を出力するＥＣＵを備え、該ＥＣＵの制御により、シフトレンジが、Ｐレンジ、Ｎレンジ以外のレンジにクラッチによりシフト変更した時に、フートブレーキのＯＮ作動を検知して車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにしたことにより、達成される。

さらに、前記目的は、前記車速センサをハブ軸受に設けたことによって、効果的に達成される。

以上のように、本発明に係る電動パーキングブレーキによると、車速センサなどの各種センサによって車速やシフトレンジの状態を検知し、アクチュエータの制御によって電動パーキングブレーキの停止判断を明確にし、かつ急発進による突発事故や坂道発進時の逆走を防ぐことができる。また、電動モータの回転駆動力を伝達する機構として、優れた効率を有するボールねじによる直動駆動型の変換装置を用いることにより、電動モータの小型化を図るとともに、ブレーキ力の保持のため、転がり機構を利用した逆入力遮断機構を用いることにより、静粛性や振動性が向上する。

また、車速センサをハブ軸受に設けることによって、車輪から直接に車速を検出することができ、車輪が停止しているか否かの判定が容易かつ確実になるため、車両の停止状態がより一層明確になる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係る電動アクチュエータ１０を示す。電動アクチュエータ１０は、筒状のハウジング１２に電動モータ１４を備え、電動モータ１４の回転軸１４ａに、小径のギア１６が装着されている。一方、ハウジング１２には、電動モータ１４側の側壁１２ａから、支持軸１８が軸方向に延びていて、先端に大径のギア２０が装着されている。このギア２０は、ギア１６に噛合することによって電動モータ１４の減速機構２２が構成されている。

また、支持軸１８の先端側には、電動モータ１４への逆入力遮断機構２４が配され、該逆入力遮断機構２４は、支持軸１８と一体に回転する電動モータ１４の入力側部材２６と、ハウジング１２内壁に固定された出力側部材２８とを備え、両部材２６、２８の間で、弾性材からなる係合部材３０によって、電動モータ１４からの動力のみを伝達し、ブレーキ側で発生した動力が電動モータ１４に逆入力されないようになっている。

また、ハウジング１２内には、支持軸１８と同心軸である軸部材３２が、往復動自在に軸方向に延びている。この軸部材３２は、ボールねじ３４を介して筒状の移動部材３６を一体に取り付け、基端側（図１右側）が、ハウジング１２内の位置保持機構３８で支持される一方、先端側（図１左側）が、ハウジング１２のブレーキ側の側壁１２ｂに設けられた環状の支持部材４０で支持されている。

また、位置保持機構３８は、軸部材３２の外周に取り付けられた内輪部４２と、ハウジング１２に固定された環状の外輪部４４との間に玉軸受４６が配されていて、軸部材３２を回転自在に支持するとともに、図示しないキーによって軸部材３２が回転できないようになっている。これにより、軸部材３２を所定位置でロックして、移動部材３６の停止状態を保持し、車輪の制動状態を保持するようになっている。

また、移動部材３６は、ハウジング１２の端部に配された環状の支持部材４６と、ボールねじ３４によって、電動モータ１４の回転力を、図１左右方向の直動力に変換するようになっている。すなわち、ボールねじ３４は、電動モータ１４の回転を移動部材３６の直線運動に変換するための変換機構を構成し、移動部材３６の先端（図１左側）に取り付けられたワイヤケーブル４８を介して制動力を付与するようになっている。このボールねじ３４には、直進変位検出用減速装置５０が付設されており、移動部材３６の変位を検出するようになっている。なお、５２は、ボールねじ３４の移動を制止するためのストッパである。

また、電動モータ１４は、図２に示すように、ＥＣＵ５４に接続されていて、車輪５６のハブ軸受５８に設けられた車速センサ６０からの車速信号を受け、ＥＣＵ５４により、電動モータ１４を介して電動アクチュエータ１０を作動させるようになっている。この電動アクチュエータ１０では、電動モータ１４の回転力をボールねじ３４によってワイヤケーブル４８に張力を付与することにより、ワイヤ分岐部６２で２系統に分岐したワイヤケーブル４８、４８を介して、ハブ軸受５８に設けられたディスクブレーキなどからなるブレーキ装置６６に制動信号を送るようになっている。このハブ軸受５８は、図３に示すように、ハブ６８の外周面に、内輪部材７０と外輪部材７２の間に配された転動体７３を介装していて、ハブ６８の内端側に、ハブ６８と一体に取り付けられたロータ７４と、その外側に配され、軸受ハウジング７６に取り付けられたセンシング部材７８とによって車速センサ６０が構成されている。

また、ＥＣＵ５４は、図４に示すように、ハブ軸受５８に取り付けられた車速センサ６０と、シフトレンジのレンジ状態を検出するためのシフトレンジ検出手段８２と、ステアリングホイール８６のステアリング軸８８に取り付けられたトルクセンサ（舵角センサ）９０と、ブレーキペダルの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサ９２と、アクセルペダルの開度を検出するためのアクセル開度センサ９４と、乗員の有無をシート荷重によって検出するためのシート荷重センサ９６と、ブレーキ装置の制動状態を検出するポテンショメータ９８とに接続されている。

これらのセンサ６０、８２、９０、９２、９４、９６、９８で検出された信号は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１００を介してマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１０２に送られ、ＲＯＭ１０４やＲＡＭ１０６に記憶された情報に基づいて処理される。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１０２では、この処理結果に基づいて、モータ電流検出回路１０８から入力されるモータ電流を検知しながら、モータ駆動回路１１０を介して電動モータ１４に制御信号を送るようになっている。

次に、電動パーキングブレーキの作動を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ１で、電動パーキングブレーキが自動モードであるか否かが判断され、自動モードでない（ＮＯ）の場合、ステップＳ２で、パーキングブレーキの手動操作が行われる。また、ステップＳ１で、電動パーキングブレーキが自動モードである場合、ステップＳ３で、各種センサ８２、８４・・・から入力されたデータを読み取って、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、シフトレンジ検出手段８２からの信号に基いて、シフトレンジ状態がＮレンジ（ニュートラルレンジ）、Ｐレンジ（パーキングレンジ）、Ｒレンジ（リアレンジ）の場合、ステップＳ５およびステップＳ６に進んで、シフトレンジ状態がいずれのレンジにあるかが判定される。
このステップＳ５およびステップＳ６で、シフトレンジ状態が、Ｐレンジにある場合、パーキングブレーキは作動している状態であり、ステップＳ７で制御を停止する。また、Ｒレンジにある場合、ステップＳ８で、アクセル開度センサ９４からの信号に基いてアクセルの開度に応じて、パーキングブレーキの解除速度を遅れ気味にするような制御が行われる。すなわち、車両をバックさせる場合、運転者の操作性を考慮して、アクセルペダルの踏み始めに、パーキングブレーキが効いた状態にして、車両後方への急激な突進を防止するようになっている。

また、シフトレンジ状態が、Ｎレンジにある場合、ステップＳ９で、シート荷重センサ９６からの信号に基いて運転席に乗員がいるか否か、および、トルクセンサ（舵角センサ）９０からの信号に基いてステアリングトルクが検知されているか否かが判定される。このいずれの状態をも満たしていない状態では、ステップＳ１０で、パーキングブレーキが自動的に作動するようになっている。すなわち、ステアリングトルクを検知しない場合、或いは、運転者がいない場合には、パーキングブレーキを作動させるようになっている。

また、ステップＳ９で、運転者の存在を検知してステアリングトルクを検知した場合、ステップＳ１１で、パーキングブレーキを自動的に作動させない。なお、手動でパーキングブレーキを作動させることは可能にする。

一方、ステップＳ４で、シフトレンジ状態が、Ｎレンジ、Ｐレンジ、Ｒレンジ以外の場合に、すなわちＤレンジやＬレンジの場合、ステップＳ１２で、フートブレーキセンサ９２からの信号を監視し、フートブレーキが作動している場合、ステップＳ１３で、車速センサ６０からの信号に基いて、車速Ｓがゼロであるか否かが判定され、車速Ｓがゼロになると、ステップＳ１４で、パーキングブレーキを自動的に作動させる。そして、ステップＳ１５で、再度、車速がゼロであるか否かが確認され、車速がゼロになり、完全に車両が停止すると、ステップＳ１６で、フートブレーキを解除し、アクセルを作動できる状態にし、或いはアクセルを作動できる状態にする。

従って、上記実施例に係る電動パーキングブレーキによると、ＥＣＵ５４は、車速信号と、シフトレンジ状態の検出信号と、フートブレーキ作動状態の検出信号と、シート荷重による乗員有無の検出信号を受け、シフトレンジが、Ｐ、Ｎ、Ｒ以外のレンジにある時、例えばＤレンジやＬレンジの時に、フートブレーキの作動状態を監視しながら車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにした。これにより、信号待ちなどの際に、パーキングブレーキによる車両の停止状態が確実になり、不注意な急発進や逆走などを確実に防止することができる。

また、ステアリングのトルク信号又は舵角信号や、シフトレンジ状態の検出し、シフトレンジがＮレンジにある時に、シート荷重センサによって運転席に乗員の存在を検知し、ステアリングのトルク又は舵角を検知した場合に、坂道などで車両が自重や慣性力によって移動する恐れがある場合でも、パーキングブレーキを作動させない。一方、シート荷重センサによって乗員が運転席にいないことを検知すると、パーキングブレーキを作動させるようにした。これにより、シフトレンジがＮレンジにある時、運転席に乗員の存在を検知し、ステアリングのトルクや舵角を検知した場合以外、パーキングブレーキが自動的に作動するので、坂道などで車両が自重などによって動き出したり、不注意な事故が発生するのを確実に防止することができる。

また、アクセルの開度信号やシフトレンジ検出信号を受け、シフトレンジがＲレンジにある時に、アクセルの開度に対して遅れ気味にパーキングブレーキの解除速度を遅くするようにした。これにより、車庫入れなど、車両をバックさせる場合、運転者の視界が悪い後方への急発進を効果的に防止でき、不注意な突進事故などを防止することができる。

よって、上記実施例では、シフトレンジのレンジ状態に応じてパーキングブレーキの作動・解除を有効に制御することで、パーキングブレーキの作動や停止の判断を確実にし、急発進に起因する突発事故や坂道発進時の逆走などを未然に防止することができ、安全性が向上する。

さらに、上記実施例では、電動パーキングブレーキに、ボールねじによる直動駆動変換装置を用いた電動アクチュエータを採用したが、ボールねじは、電動モータの回転運動を直線運動に変換するための変換機構として、回転駆動伝達の効率に優れているため、無駄なエネルギ消費を抑えて、電動モータを小型化することができる。また、車輪の制動力を保持するため、転がり機構を利用した逆入力遮断機構を用いたので、静粛性や振動性にも優れている。

なお、上記実施例では、オートマティックトランスミッション（ＡＴ）やオートメイテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）の場合を例に挙げて説明したが、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）の場合も、上記実施例と同様の作用および効果を奏することはもとよりである。

本発明に係る電動パーキングブレーキに適用されるアクチュエータの内部構造を示す断面図である。前記電動パーキングブレーキの制御系統を説明する図である。前記電動パーキングブレーキのハブ軸受の断面図である。ＥＣＵ内のマイクロプロセッサによる制御信号の流れを示す図である。前記電動パーキングブレーキの作動を説明する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ハウジング
１４電動モータ
２４逆入力遮断機構
３４ボールねじ
３８位置保持機構
３６移動部材
４８ワイヤケーブル
５４ＥＣＵ
５６車輪
５８ハブ軸受
６０車速センサ
８２シフトレンジ検出手段
９０トルクセンサ（舵角センサ）
９２フートブレーキセンサ
９４アクセル開度センサ
９６シート荷重センサ
１０２マイクロプロセッサ

Claims

電動モータと、該電動モータの回転を移動部材の直線運動に変換するための変換機構と、前記電動モータへの動力の逆入力を遮断し、前記移動部材を所定位置でロックして停止状態を保持する位置保持及び逆入力遮断機構とを備え、前記電動モータの回転によって、前記移動部材に連結されたワイヤケーブルに張力を付与することにより車輪を制動するようにした電動アクチュエータを備えたオートマティックトランスミッション（ＡＴ）或いはオートメイテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）を装備した車両の電動パーキングブレーキにおいて、シフトレンジの状態を検出するためのシフトレンジ検出手段と、車速を検出するための車速センサと、フートブレーキの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサとを備え、前記シフトレンジ検出手段、前記車速センサ、および前記フートブレーキセンサからの検出信号を受け、前記電動モータに制御信号を出力するＥＣＵを備え、該ＥＣＵの制御により、シフトレンジが、Ｐレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ以外のレンジにある時に、フートブレーキのＯＮ作動を検知して車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにしたことを特徴とする電動パーキングブレーキ。
前記ＥＣＵは、シート荷重によって乗員の有無を検出するためのシート荷重センサと、ステアリングのトルク又は舵角を検知するためのトルク又は舵角センサとからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＮレンジにある時に、前記シート荷重センサによって乗員を検知し、ステアリングのトルク又は舵角を検知すると、パーキングブレーキを作動させないとともに、前記シート荷重センサによって乗員を検知しないと、パーキングブレーキを作動させるようにした請求項１に記載の電動パーキングブレーキ。
前記ＥＣＵは、アクセルの開度を検知するためのアクセル開度センサからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＲレンジにある時に、アクセルの開度に対して遅れ気味にパーキングブレーキの解除速度を遅くするようにした請求項１に記載の電動パーキングブレーキ。
電動モータと、該電動モータの回転を移動部材の直線運動に変換するための変換機構と、前記電動モータへの動力の逆入力を遮断し、前記移動部材を所定位置でロックして停止状態を保持する位置保持及び逆入力遮断機構とを備え、前記電動モータの回転によって、前記移動部材に連結されたワイヤケーブルに張力を付与することにより車輪を制動するようにした電動アクチュエータを備えたマニュアルトランスミッション（ＭＴ）を装備した車両の電動パーキングブレーキにおいて、シフトレンジの状態を検出するためのシフトレンジ検出手段と、車速を検出するための車速センサと、フートブレーキの作動状態を検出するためのフートブレーキセンサとを備え、前記シフトレンジ検出手段、前記車速センサ、および前記フートブレーキセンサからの検出信号を受け、前記電動モータに制御信号を出力するＥＣＵを備え、該ＥＣＵの制御により、シフトレンジが、Ｐレンジ、Ｎレンジ以外のレンジにクラッチによりシフト変更した時に、フートブレーキのＯＮ作動を検知して車速がゼロになると、パーキングブレーキを作動させるようにしたことを特徴とする電動パーキングブレーキ。
前記ＥＣＵは、シート荷重によって乗員の有無を検出するためのシート荷重センサと、ステアリングのトルク又は舵角を検知するためのトルク又は舵角センサとからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＮレンジにある時に、前記シート荷重センサによって乗員を検知し、ステアリングのトルク又は舵角を検知すると、パーキングブレーキを作動させないとともに、前記シート荷重センサによって乗員を検知しないと、パーキングブレーキを作動させるようにした請求項４に記載の電動パーキングブレーキ。
前記ＥＣＵは、アクセルの開度を検知するためのアクセル開度センサからの信号を受け、前記シフトレンジ検出手段によって、シフトレンジがＲレンジにある時に、アクセルの開度に対して遅れ気味にパーキングブレーキの解除速度を遅くするようにした請求項４に記載の電動パーキングブレーキ。
前記車速センサは、ハブ軸受に設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ。