JP2006142935A - Electric parking brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータを一方向に回転させて駐車ブレーキを作動させた後に、電動モータの逆方向の回転を回転規制手段で機械的に規制することで、駐車ブレーキを作動状態に保持する電動駐車ブレーキ装置に関する。 In the present invention, after the electric motor is rotated in one direction and the parking brake is operated, the reverse rotation of the electric motor is mechanically restricted by the rotation restricting means so that the parking brake is kept in the operating state. The present invention relates to a parking brake device.
電動モータで駆動される巻き上げギヤの回転をケーブルを介して駐車ブレーキユニットに伝達する電動駐車ブレーキ装置において、巻き上げギヤの回転角を回転角センサで検出し、その回転角に基づいて、駐車ブレーキが作動しているのか解除しているのかを判定するものが、下記特許文献1により公知である。
しかしながら上記特許文献1に記載されたものは、電動モータで駆動される巻き上げギヤの回転角を検出する回転角センサが必要であるため、その回転角センサの分だけ駐車ブレーキの駆動系が大型化してしまう問題があった。またケーブルが断線すると巻き上げギヤが回転しても駐車ブレーキが作動しないため、回転角センサの出力から駐車ブレーキの作動状態を判定できなくなる問題があった。 However, the one described in Patent Document 1 requires a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the hoisting gear driven by the electric motor, so that the parking brake drive system is enlarged by the rotation angle sensor. There was a problem. Further, when the cable is disconnected, the parking brake does not operate even when the hoisting gear rotates, so that there is a problem that the operating state of the parking brake cannot be determined from the output of the rotation angle sensor.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、駐車ブレーキが作動しているのか解除しているのかの判定を、回転角センサを用いずに精度良く行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to accurately determine whether the parking brake is operating or not, without using a rotation angle sensor.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駐車ブレーキを作動させる電動モータと、駐車ブレーキを解除する方向への電動モータの回転を機械的に規制する回転規制手段と、電動モータに流れる電流を検出する電流センサと、電動モータに駐車ブレーキを解除する方向の電圧を印加し、電流センサで検出した電流値に基づいて駐車ブレーキの作動状態を判定する作動状態判定手段とを備えたことを特徴とする電動駐車ブレーキ装置が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an electric motor that operates the parking brake and a rotation restricting means that mechanically restricts the rotation of the electric motor in the direction of releasing the parking brake. And a current sensor that detects a current flowing through the electric motor, and an operating state determination that applies a voltage in a direction to release the parking brake to the electric motor and determines an operating state of the parking brake based on a current value detected by the current sensor. An electric parking brake device is provided.
尚、実施例のラチェット機構Rは本発明の回転規制手段に対応し、実施例の電子制御ユニットUは本発明の作動状態判定手段に対応する。 The ratchet mechanism R of the embodiment corresponds to the rotation restricting means of the present invention, and the electronic control unit U of the embodiment corresponds to the operating state determining means of the present invention.
請求項1の構成によれば、電動モータで駐車ブレーキを作動させてから、回転規制手段で駐車ブレーキを解除する方向への電動モータの回転を機械的に規制し、この状態で電動モータに駐車ブレーキを解除する方向の電圧を印加しながら電流センサで電動モータに流れる電流を検出する。このとき、駐車ブレーキが正常に作動していれば、回転規制手段が電動モータの回転を規制することで電流センサで検出した電流値が高くなり、逆に駐車ブレーキが正常に作動していなければ、回転規制手段が電動モータの回転を規制しないことで電流センサで検出した電流値が低くなるため、作動状態判定手段は前記電流値に基づいて駐車ブレーキの作動状態を判定することができる。 According to the configuration of the first aspect, after the parking brake is operated by the electric motor, the rotation restricting means mechanically restricts the rotation of the electric motor in the direction of releasing the parking brake, and the electric motor is parked in this state. A current flowing through the electric motor is detected by a current sensor while applying a voltage in a direction to release the brake. At this time, if the parking brake is operating normally, the current value detected by the current sensor is increased by the rotation regulating means regulating the rotation of the electric motor, and conversely, if the parking brake is not operating normally. Since the rotation restricting means does not restrict the rotation of the electric motor, the current value detected by the current sensor becomes low, so the operating state determining means can determine the operating state of the parking brake based on the current value.
このように、電動モータが発生する駆動力の伝達経路に存在するギヤ等の回転角を回転角センサで検出することなく、電動モータに流れる電流から駐車ブレーキの作動状態を判定するので、電動モータの駆動力の伝達経路から回転角センサを廃止して装置の小型化を図ることができるだけなく、前記駆動力の伝達経路が破損したような場合にも駐車ブレーキの作動状態を判定することができる。 In this way, the operation state of the parking brake is determined from the current flowing through the electric motor without detecting the rotation angle of the gear or the like existing in the transmission path of the driving force generated by the electric motor, by the rotation angle sensor. It is possible not only to reduce the size of the apparatus by eliminating the rotation angle sensor from the driving force transmission path, but also to determine the operating state of the parking brake even when the driving force transmission path is damaged. .
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図9は本発明の一実施例を示すもので、図1は電動駐車ブレーキ装置の機能を備えた電動ブレーキ装置の横断面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線断面図、図4は電動駐車ブレーキの作動時の作用説明図、図5は電動駐車ブレーキの強制作動解除時の作用説明図、図6は電動駐車ブレーキの作動および解除の作用を説明するフローチャート、図7は作動状態判定時の電動モータへの印加電圧の波形を示す図、図8は作動状態判定時の電動モータの電流波形を示す図である。 1 to 9 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric brake device having the function of an electric parking brake device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation when the electric parking brake is operated, FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation when the electric parking brake is forcibly released, and FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of a voltage applied to the electric motor at the time of operating state determination, and FIG. 8 is a diagram illustrating a current waveform of the electric motor at the time of operating state determination.
図1〜図3に示すように、電動駐車ブレーキ装置としても使用可能な電動ブレーキ装置は、ナックル等に図1の左右方向に移動自在に支持されたブレーキキャリパ11を備えており、ブレーキキャリパ11に図示せぬガイド手段で相互に接近・離反可能に支持された一対のバックプレート12a,12bの対向面に、車輪に固定されたブレーキディスク13の両側面に当接可能なブレーキパッド14a,14bが設けられる。ブレーキキャリパ11の本体部11aにはブレーキピストン15が進退自在に支持されており、ブレーキピストン15で一方のバックプレート12aの背面を押圧することで、その反力でブレーキキャリパ11が図1の右方向に移動し、ブレーキキャリパ11の本体部11aに架橋部11bを介して接続された腕部11cが他方のバックプレート12bの背面を押圧することで、両ブレーキパッド14a,14bがブレーキディスク13の両側面に当接して制動力を発生する。ブレーキピストン15とブレーキキャリパ11との間に防塵ブーツ16が装着される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric brake device that can also be used as an electric parking brake device includes a
ブレーキキャリパ11の本体部11aに収納される電動モータMは、本体部11aの内面に固定された複数のステータコイル17…と、ステータコイル17…の内部に軸線Lまわりに回転可能にボールベアリング18で支持された円筒状のモータ出力軸19と、モータ出力軸19の外周面にステータコイル17…の内周面に対向するように固定された複数の永久磁石20…とを備える。モータ出力軸19の内部に円筒状の雌ねじ部材21が一対のボールベアリング22,23で相対回転自在に支持されており、ブレーキピストン15の背面から軸線L上に一体に延びる雄ねじ部材24との間に複数のボール25…が配置される。これらの雌ねじ部材21、雄ねじ部材24およびボール25…はボールねじ機構Sを構成する。
The electric motor M housed in the
ブレーキキャリパ11の本体部11aの内部に、電動モータMおよびボールねじ機構Sを接続するようにプラネタリギヤ機構Pが配置される。軸線L上に配置されたプラネタリギヤ機構Pは、モータ出力軸19に固定されたサンギヤ31と、ボールねじ機構Sの雌ねじ部材21に固定されたプラネタリキャリヤを兼ねるラチェットホイール32と、ラチェットホイール32の外周を囲むリングギヤ33と、ラチェットホイール32にピニオンシャフト34…を介して支持され、サンギヤ31およびリングギヤ33に同時に噛合する複数のピニオン35…とを備える。ラチェットホイール32と本体部11aの内面との間には、ブレーキピストン15がブレーキディスク13から受ける制動反力を支持するためのスラストベアリング36が配置される。
A planetary gear mechanism P is arranged inside the
電動ブレーキ装置は、それを電動駐車ブレーキ装置として機能させるためのラチェット機構Rを備える。ラチェット機構Rは前記ラチェットホイール32と、中央部を支点ピン41で揺動自在に枢支され、ラチェットホイール32のラチェット歯32a…に係合可能なラチェット爪42aを一端部に有するラチェットポール42と、ラチェット爪42aがラチェット歯32a…から離脱する方向にラチェットポール42を付勢する捩じりコイルばね43と、ラチェットポール42の一端側を押圧してラチェット爪42aをラチェット歯32a…に係合させるソレノイド44と、ラチェットポール42の他端側を押圧可能なボルト45とを備える。
The electric brake device includes a ratchet mechanism R for causing it to function as an electric parking brake device. The ratchet mechanism R includes the
電動モータMおよびソレノイド44の作動を制御する電子制御ユニットUには、電動モータMに流れる電流を検出する電流センサ52からの信号と、ドライバーにより操作されるパーキングスイッチ53からの信号とが入力される。
The electronic control unit U that controls the operation of the electric motor M and the
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
電動ブレーキ装置をサービスブレーキとして使用するときには、電動モータMを正転駆動するとモータ出力軸19の回転がプラネタリギヤ機構Pのサンギヤ31に入力され、リングギヤ33が回転不能に固定されていることから、サンギヤ31の回転がピニオン35…およびラチェットホイール32を介してボールねじ機構Sの雌ねじ部材21に伝達される。雌ねじ部材21が回転すると、それにボール25…を介して係合する雄ねじ部材21がブレーキピストン15と共に前進し、ブレーキピストン15がブレーキパッド14a,14bをブレーキディスク13に当接させて制動力を発生する。また電動モータMを逆転駆動するとブレーキピストン15が後退し、ブレーキパッド14a,14bがブレーキディスク13から離間して制動力が解除される。
When the electric brake device is used as a service brake, since the rotation of the
次に、電動ブレーキ装置を電動駐車ブレーキ装置として使用するときの作用を図6のフローチャートに基づいて説明する。 Next, the operation when the electric brake device is used as an electric parking brake device will be described based on the flowchart of FIG.
先ずステップS1でドライバーがパーキングスイッチ53をONして駐車ブレーキ作動条件が成立すると、ステップS2で電子制御ユニットUからの指令で電動モータMが正転してブレーキピストン15が前進することで、前述したサービスブレーキの場合と同様の作用で制動力を発生する。所定の制動力が発生するとソレノイド44が通電され、図4に示すように、ソレノイド44に押圧されたラチェットポール42が捩じりコイルばね43の弾発力に抗して支点ピン41まわりに反時計方向に揺動することで、ラチェットポール42のラチェット爪42aがラチェットホイール32のラチェット歯32a…に係合する。
First, when the driver turns on the
この状態で電動モータMへの通電を停止すると、ブレーキディスク13から受ける反力でブレーキパッド14a,14bが後退し、ラチェットホイール32が制動解除方向に回転しようとすることで、ラチェットポール42のラチェット爪42aがラチェットホイール32のラチェット歯32a…に強く噛み合い、ソレノイド44への通電を解除しても駐車ブレーキは作動状態に保持される。
When energization of the electric motor M is stopped in this state, the
続くステップS3で駐車ブレーキが正しく作動したか否かを判定すべく、電子制御ユニットUからの指令で電動モータMに図7に示すステップ状の電圧を印加する。この電圧の極性は、駐車ブレーキを解除する方向に電動モータMを回転させる極性とされる(図4参照)。 In the subsequent step S3, in order to determine whether or not the parking brake is correctly operated, a step-like voltage shown in FIG. The polarity of this voltage is the polarity that rotates the electric motor M in the direction of releasing the parking brake (see FIG. 4).
このとき、図4に示すようにラチェットポール42がラチェットホイール32の制動解除方向の回転を規制した状態にあれば、電動モータMも回転不能にロックされるため、電流センサ52で検出された電動モータMの電流は、図8(A)に示すような一定のロック電流となる。従って、ステップS4で前記ロック電流が検出されると、電子制御ユニットUは駐車ブレーキが正常に作動したと判定し、ステップS5で車両停止中フラグを「1」にセットする。
At this time, as shown in FIG. 4, if the
例えば、ソレノイド44が故障してラチェットポール42を係合方向に駆動することが不能になった場合には、電動モータMを制動方向に駆動する電流を遮断した瞬間に、ラチェットポール42により拘束されていないラチェットホイール32が、ブレーキディスク13からの反力で制動解除方向に回転してしまい、駐車ブレーキは解除されてしまう。このような状態で電動モータMに図7に示すステップ状の電圧を印加すると、ラチェットホイール32が拘束されていないので電動モータMは自由に回転することができるため、電流センサ52で検出された電動モータMの電流は、図8(B)に示すように最初に比較的に大きい突入電流が流れた後に漸減し、ロック電流に達することはない。従って、電子制御ユニットUは駐車ブレーキが正常に作動していないと判断し、ドライバーに警報を発することができる。
For example, when the
このような事態は、ソレノイド44が正常に作動してラチェットポール42を係合方向に駆動したときに、ラチェットポール42のラチェット爪42aの先端がラチェットホイール32のラチェット歯32a…の先端に当たってしまい、正常に噛み合うことができなかった場合にも同様に発生する。
In such a situation, when the
続いてステップS6でドライバーがパーキングスイッチ53をOFFして駐車ブレーキ解除条件が成立すると、ステップS7で車両停止中フラグを「0」にリセットするとともに、ステップS8で電動モータMを一瞬だけ正転方向に駆動してラチェットホイール32を制動方向に僅かに回転させる。その結果、ラチェットポール42のラチェット爪42aがラチェットホイール32のラチェット歯32a…から離脱し、捩じりコイルばね43の弾発力でラチェットポール42が図3の位置へと時計方向に回転することで、ラチェットホイール32の拘束が解除される。するとブレーキディスク13から受ける反力でブレーキパッド14a,14bが自動的に後退し、駐車ブレーキの作動が解除される。このとき、ブレーキパッド14a,14bがブレーキディスク13から受ける反力を補助するために、電動モータMを逆転させても良い。
Subsequently, when the driver turns off the
駐車ブレーキの作動中に電動モータMがフェイルすると、ラチェット機構Rを係合解除できなくなって駐車ブレーキが作動したままとなり、車両が走行できなくなる事態が発生する。このような場合に、図5に示すように、手動でボルト45を回転させることでラチェットポール42を押圧して支点ピン41まわりに時計方向に揺動させ、ラチェットポール42のラチェット爪42aをラチェットホイール32のラチェット歯32a…から強制的に離脱させることができる。これにより、電源の失陥を含む電動モータMの作動不能時に、駐車ブレーキの作動を解除できなくなる事態を回避することができる。
If the electric motor M fails during the operation of the parking brake, the ratchet mechanism R cannot be disengaged, the parking brake remains activated, and the vehicle cannot run. In such a case, as shown in FIG. 5, by manually rotating the
以上のように、電流センサ52で検出した電動モータMの電流値から駐車ブレーキの作動状態を判定できるので、電動モータMの駆動力の伝達経路から回転角センサを廃止することができ、これにより装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。
As described above, since the operating state of the parking brake can be determined from the current value of the electric motor M detected by the
またラチェットホイール32の回転角に基づいて駐車ブレーキの作動状態を判定しないので、例えばボールねじ機構Sが破損してスリップしたような場合でも誤判定の発生を回避することができる。
Further, since the operation state of the parking brake is not determined based on the rotation angle of the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例では電動ブレーキ装置(サービスブレーキ)を電動駐車ブレーキ装置に兼用しているが、本発明はサービスブレーキとして使用しない専用の電動駐車ブレーキ装置に対しても適用することができる。 For example, although the electric brake device (service brake) is also used as the electric parking brake device in the embodiments, the present invention can also be applied to a dedicated electric parking brake device that is not used as a service brake.
また本発明の回転規制手段は実施例のラチェット機構Rに限定されず、他の適宜の機構を採用することができる。 Further, the rotation restricting means of the present invention is not limited to the ratchet mechanism R of the embodiment, and other appropriate mechanisms can be adopted.
52 電流センサ
M 電動モータ
R ラチェット機構(回転規制手段)
U 電子制御ユニット(作動状態判定手段)
52 Current sensor M Electric motor R Ratchet mechanism (rotation restricting means)
U Electronic control unit (operating state judging means)
Claims (1)
駐車ブレーキを解除する方向への電動モータ(M)の回転を機械的に規制する回転規制手段(R)と、
電動モータ(M)に流れる電流を検出する電流センサ(52)と、
電動モータ(M)に駐車ブレーキを解除する方向の電圧を印加し、電流センサ(52)で検出した電流値に基づいて駐車ブレーキの作動状態を判定する作動状態判定手段(U)と、
を備えたことを特徴とする電動駐車ブレーキ装置。
An electric motor (M) for operating the parking brake;
A rotation restricting means (R) for mechanically restricting the rotation of the electric motor (M) in the direction to release the parking brake;
A current sensor (52) for detecting a current flowing through the electric motor (M);
An operating state determining means (U) for applying a voltage in a direction for releasing the parking brake to the electric motor (M) and determining an operating state of the parking brake based on a current value detected by the current sensor (52);
An electric parking brake device comprising:
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