JP2007030881A - 車両用電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪速センサを含めてハーネス取り回しの簡略化を図り、もって自動ブレーキシステムに対する適用性を高める。
【解決手段】キャリパ１１に内装したアクチュエータ１８により推力をピストン１７に伝達し、ピストン１７の推力によりブレーキパッド１２、１３をディスクロータ８に押圧し制動力を発生する電動ディスクブレーキ９に、前記アクチュエータ１８を制御するコントローラ１０を一体化し、ディスクロータ８を取付けたハブ２の回りに配設した車輪速センサ７のハーネス３５を前記コントローラ１０に接続し、車輪速センサ７の信号をコントローラ１０を経由して、ＡＢＳ塔のシステムコントローラへ送出するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のブレーキシステムに係り、より詳しくはアクチュエータによって制動力を発生させる電動ディスクブレーキを備えた車両用電動ブレーキ装置に関する。

車両用電動ブレーキ装置としては、アクチュエータとしてモータと回転直動変換機構とを用い、キャリパに内装したモータの回転を直線運動に変換してピストンに伝達し、該ピストンの推進により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と前記モータの回転を制御するコントローラとを備えたものがある（例えば、特開２００１−２６３３９５号公報）。そして従来、このような電動ブレーキ装置においては、前記コントローラを車室内に配置し、該コントローラと前記電動ディスクブレーキとをハーネスにより接続するようにしていた。
ところで最近、自動車には、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステムなどのブレーキシステムが装備されることが多くなってきており、このようなブレーキシステムに上記電動ブレーキ装置を組込んだ場合は、複雑な油圧系統が不要になり、システムの簡略化、制御性の向上等を達成できることになる。

しかるに、上記したブレーキシステムにおいては、各車輪の回転速度に応じた信号を発生する車輪速センサが車両のハブの周りに配置されるため、この車輪速センサと車室内に配置されたシステムコントローラとを接続するハーネスが、車両のばね下からばね上へ大きく取り回されることになる。一方、このようなブレーキシステムに上記電動ブレーキ装置を組込んだ場合は、該電動ブレーキ装置に対するハーネスの取り回しも必要になるため、各ハーネスの取付けが極めて面倒になり、コスト負担が増大する。また、ハーネスが大きく空中配線されることから、屈曲性、耐圧性などハーネスに要求される特性も厳しくなり、ハーネス自体のコスト上昇も避けられない。

本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、車輪速センサを含めてハーネス取り回しの簡略化を図り、もって自動ブレーキシステムに対する適用性を高めた電動ブレーキ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、キャリパに内装したアクチュエータにより推力をピストンに伝達し、該ピストンの推力により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と前記アクチュエータを制御するコントローラとを備えた電動ブレーキ装置において、前記電動ディスクブレーキのキャリパに前記コントローラを一体化し、該コントローラに、車輪の回転速度に応じた信号を発生する車輪速センサのハーネスを接続したことを特徴とする。このように構成した電動ブレーキ装置においては、電動ディスクブレーキのキャリパに一体化したコントローラに車輪速センサのハーネスを接続するので、該車輪速センサのハーネスを、車両のばね下からばね上へ取り回す必要がなくなる。

本発明は、上記車輪速センサを、従来と同様に車両のハブの周りに配置してもよいものであるが、車輪速センサのハーネスの空中配線をできるだけ少なくしまたは皆無にするには、車輪速センサを電動ディスクブレーキに配設するのが望ましい。この場合は、車輪速センサの信号発生部をキャリパに、そのセンサロータをディスククロータにそれぞれ設けることで、車輪速センサを無理なく電動ディスクブレーキに配設することができる。この場合はまた、車輪速センサのセンサロータの歯として、ベンチレーテッド型ディスクロータのフィンを共用するようにしてもよく、これにより、別体のセンサロータを用意しかつこれをディスクロータに組付ける作業が不要になり、コスト的に有利となる。

本発明は、上記車輪速センサとして、汎用の電磁式回転センサを用いることができる。この場合は、パッド摩耗に対処するため、回転センサの信号発生部を構成する磁極を、ブレーキパッドの摩耗に応じたディスクロータとキャリパとの相対変位長をカバーできる大きさに形成するのが望ましく、また、熱による信号発生部の劣化を防止するため、該信号発生部を構成するマグネットおよびコイルを、キャリパの外面に配置するのが望ましい。

本発明に係る電動ブレーキ装置によれば、電動ディスクブレーキのキャリパに一体化したコントローラに車輪速センサのハーネスを接続したので、該車輪速センサのハーネスを車両のばね下からばね上へ取り回す必要がなくなり、該ハーネスの取付けが容易になることはもとより、該ハーネスに対する要求品質も低下し、ＡＢＳ等のブレーキシステムに組込んで用いる場合のコスト的メリットは極めて大きなものがある。
また、電動ディスクブレーキに車輪速センサを配置した場合は、車輪速センサのハーネスの空中配線がほとんど無くなるか皆無となり、上記したコスト的メリットはより一層増大する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。これらの図において、１は車軸、２は、車軸１の端部に軸受３を介して回動可能に取付けられたハブ、４は、ハブ２にボルト５を用いて取付けられたホイール（車輪）、６は、ホイール４の内側に配設された本発明に係る電動ブレーキ装置、７は、ハブ２の周りに配設された車輪速センサであり、本電動ブレーキ装置６は、前記ハブ２にホイール４と一体にボルト５により固定されたディスクロータ８を含む電動ディスクブレーキ９とこの電動ディスクブレーキ９の作動を制御するコントローラ１０とから概略構成されている。

電動ディスクブレーキ９は、車両の非回転部に固定されたキャリア（図示略）に、前記ディスクロータ８の軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ１１と、ディスクロータ８の軸方向に移動可能に前記キャリアに支持された一対のブレーキパッド１２、１３とを備えている。キャリパ１１は、ディスクロータ８より車両内側に配置される本体部１４と、この本体部１４からディスクロータ８を跨いで車両外側へ延ばされた爪部１５と、前記コントローラ１０を収めたケーシング部１６とからなっており、その本体部１４には、後に詳述するピストン１７とこのピストン１７を推進するアクチュエータ１８とが内装されている。

ここで、上記ピストン１７は、図２によく示されるように、車両内側のブレーキパッド１２に合わされた大径の本体部１７ａとこの本体部１７ａからアクチュエータ１８内へ延ばされた小径の軸部１７ｂとからなっており、その本体部１７ａが、前記ブレーキパッド１２に対してピン１９を介して回転不能に連結されている。なお、ピストン１７の本体部１７ａとキャリパ１１の内面との間には、ダストブーツＢが介装されている。

上記アクチュエータ１８は、モータ２０と、このモータ２０の回転を直線運動に変換して前記ピストン１７に伝えるボールランプ機構（回転−直動変換機構）２１とを備えている。モータ２０は、キャリパ１１の本体部１４に嵌合固定されたステータ２１と、このステータ２１内に配置された中空ロータ２２とからなっており、ロータ２２は、キャリパ１１に軸受２３、２４によって回動可能に支持されている。モータ２０は、前記コントローラ１０からの指令でロータ２２を所望トルクで所望角度だけ回転させるように作動し、そのロータ２２の回転角は、図示を略す回転検出器により検出されるようになっている。

上記ボールランプ機構２１は、モータ２０のロータ２２と一体をなすリング状第１ディスク２５と、ピストン１７の軸部１７ａにねじ部２６を介して螺合されたリング状第２ディスク２７と、両ディスク２５と２７との間に介装されたボール２８とからなっている。第２ディスク２７は、キャリパ１１との間に介装したウェーブワッシャ２９の弾発力により第１ディスク２５側へ付勢されかつその回転が規制されている。

上記ボール２５は、第１ディスク２５および第２ディスク２７の対向面に、それぞれ円周方向に等配して円弧状に形成された３つのボール溝３０と３１との間に保持器３２を用いて介装されている。各ボール溝３０、３１は、第１ディスク２５すなわちロータ２２が、図２の右方向から見て時計回りに回転するとき、第２ディスク２７が同図の左方向へ移動するように、それぞれの溝底が傾斜して形成されている。この場合、第２ディスク２７の回転は前記したようにウェーブワッシャ２９により規制されているので、第２ディスク２７は前記ロータ２２の時計方向への回転に応じて直動（前進）し、これによりピストン１７がディスクロータ８側へ推進して、車両内側のブレーキパッド１２をディスクロータ８に対して押付ける。一方、ウェーブワッシャ２９により第２ディスク２７が第１ディスク２３へ付勢されているので、ロータ２２（第１ディスク２５）が、図１の右方向から見て反時計回りに回転するとき、第２ディスク２７が同図の右方向へ後退し、ピストン１７がブレーキパッド１２から離間する。

一方、上記車輪速センサ７は、ここでは電磁式回転センサからなっている。この車輪速センサとしての回転センサ７は、図１に示すように、車両の非回転部に取付けられた信号発生部３０と前記ハブ２の円筒部に圧入固定されたセンサロータ３１とからなっている。信号発生部３０は、磁極３２と一体をなすマグネットとコイルと（何れも、図示略）をケース３３に納めてなっており、その磁極３２が、センサロータ３１の外周面に設けられた歯３４との間に所定の間隙を形成するように配置されている。この電磁式回転センサ７は、車輪４の回転に応じてセンサロータ３１の歯３４が磁極３２の前面を横切ると、磁束が変化して前記コイルに誘起電圧が発生する原理を利用したもので、車輪４の回転速度に応じた信号を発生する。

上記車輪速センサとしての回転センサ７の信号は、第１ハーネス３５を介して本電動ブレーキ装置６のコントローラ１０へ送出されるようになっている。しかして、本電動ブレーキ装置６は、ここではＡＢＳ等の自動ブレーキシステムに組込まれており、そのコントローラ１０にはエンジンルーム内の電源および車室内のメインコントローラ（何れも、図示略）から延ばした第２ハーネス３６が接続されている。コントローラ１０は、第２ハーネス３６を介して前記メインコントローラから制御信号を受取ってモータ２０の回転を制御する機能に加え、回転センサ７から第１ハーネス３５を介して取込んだ信号を第２ハーネス３６を介して前記メインコントローラへ送出する機能を有している。

以下、上記第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置の作用について説明する。
通常の電動ブレーキとして作動する場合は、ブレーキ操作信号（ブレーキペダル）に応じてコントローラ１０からモータ２０のステータ２１に所定の電流が供給され、これに応じてロータ２２が、図２の右方から見て時計回りに回転し、これと一体にボールランプ機構２１の第１ディスク２５が回転する。すると、その第２ディスク２７がディスクロータ８側へ前進し、これによりピストン１７が推進して、車両内側のブレーキパッド１２をディスクロータ８に対して押付ける。そして、その反力によってキャリパ１１が図示を略すキャリアに対して後退し、その爪部１５が車両外側のブレーキパッド１３をディスクロータ８の外側面に押付け、これによりモータ２０のトルクに応じた制動力が発生する。この時、ピストン１７と第２ディスク２７とのねじ部２６に生じる摩擦抵抗により第２ディスク２７の回転が規制され、十分なる制動力が発生する。一方、自動ブレーキシステムが作動した場合は、メインコントローラからの制御信号によりコントローラ１０がモータ２０に対する供給電流を制御し、これによりピストン１７の推力が変化して制動力が調整される。

なお、電動ブレーキの解除時には、運転者の解除操作に応じてモータ２０のロータ２２が、図２の右方からに見て反時計回りに回転し、ウェーブワッシャ２９の弾発力によりボールランプ機構２１の第２ディスク２７とピストン１７とが一体的に後退し、ディスクロータ８への押付け力が解放されて、制動が解除される。

本第１の実施の形態においては、電動ディスクブレーキ９のキャリパ１１にコントローラ１０を一体化すると共に、このコントローラ１０に車輪速センサ７の第１ハーネス３５を接続しているので、従来のように足回りの車輪速センサ７から車室内のメインコントローラまでハーネスを大きく空中配線する必要がなくなる。すなわち、第１ハーネス３５は、車両の足回りにコンパクトに空中配線されるだけとなり、したがって、該第１ハーネス３５の取付けは容易となって、その取付けコストは低減する。しかも、該第１ハーネス３５としては、特別な屈曲性、耐圧性を必要とせず、その分、ハーネス自体のコストも低減する。

図３は、本発明の第２の実施の形態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、上記した車輪速センサとしての磁気式回転センサ７の設置箇所を、キャリパ１１の爪部１５に移した点にある。なお、本電動ブレーキ装置６および回転センサ７の基本構造は、図１に示したものと実質同じであるので、ここでは、図１に示した部分と同一部分には同一符号を付し、それらの説明も省略する。

より詳しくは、キャリパ１１の爪部１５の、ディスクロータ８を横断する部分（ディスクパス部）に段付の貫通孔４０を穿設して、この貫通孔４０内に回転センサ７の信号発生部３０を配置し、一方、回転センサ７のセンサロータ３１は、ディスクロータ８の外周に圧入固定し、信号発生部３０を構成する磁極３２をこのディスクロータ８上のセンサロータ３１の歯３４に所定の間隙で対向させている。また、回転センサ７とキャリパ１１に一体化したコントローラ１０とを接続する第１ハーネス３５は、キャリパ１１の上面に添わせて配設している。

本第２の実施の形態においては、回転センサ７とコントローラ１０とを接続する第１ハーネス３５が、キャリパ１１の上面に添って状態で配置されるので、第１ハーネス３５の空中配線はほとんどなくなり、したがって、ハーネス取付けに要するコスト並びにハーネス自体のコストのさらなる低減が可能になる。なお、この第１ハーネス３５はキャリパ１１内に配設してもよいもので、この場合は、空中配線が全くなくなる。

ところで、ディスクロータとしては、図４に示すように、二枚のディスク４１と４２とを放射状に配したフィン４３により連接して、フィン４３の相互間を冷却用のエア通路４４として構成したベンチレーテッド型ディスクロータ８´がある。本発明の第３の実施の形態は、このベンチレーテッド型ディスクロータ８´のフィン４３を、上記第２の実施の形態における回転センサ７の歯３４（図３）として共用するようにしたもので、この場合は、回転センサ７を構成するセンサロータ３１（図３）が不要になり、その分、回転センサ７自体はもとよりその取付けコストが低減する。

なお、図５に示すように、上記ベンチレーテッド型ディスクロータ８´のフィン４３を半径外方向へ延ばすことにより、該フィン４３の延長部４５を、上記回転センサ７の歯３４（図３）と同じ構成とすることができる。この場合は、既存のフィン４３をそのまま歯として用いるよりも、回転センサ７の感度は良好となる。

一方、この種の電動ディスクブレーキ９は、ブレーキパッド１２、１３の摩耗に応じてディスクロータ８とキャリパ１１とが、ディスクロータ８の軸方向へ相対変位し、上記した第２または第３の実施の形態の態様では、回転センサ７の信号発生部３０を構成する磁極３２が、ディスクロータ８上の歯３４（図３）、または歯として機能するフィン４３（図４）並びにその延長部４５（図５）に対向する位置から外れてしまう虞がある。本発明の第４の実施の形態は、前記パッド摩耗に有効に対処すべくなされたもので、その特徴とするところは、図６に示すように、上記第２の実施の形態において、その回転センサ７の信号発生部３０を構成する磁極としてＴ字形の磁極４６を用い、このＴ字形磁極４６をその横片４６ａがディスクロータ８の軸方向へ延びるように配置した点にある。この場合、Ｔ字形磁極４６の横片４６ａは、パッド摩耗に応じてディスクロータ８とキャリパ１１とが相対変位しても、前記歯３４等に対向できる十分なる長さに設定し、これにより、ブレーキパッド１２、１３が摩耗しても、回転センサ７の機能が有効に維持される。

図７は、本発明の第５の実施の形態を示したものである。本第５の実施の形態の特徴とするところは、上記第２の実施の形態において、その回転センサ７を構成する信号発生部３０を構成するケース３３内のマグネット４７とコイル４８とを、ケース３３ごと、キャリパ１１の爪部１５の外面に配設した点にある。本第５の実施の形態においては、比較的熱に弱いマグネット４７およびコイル４８が、熱発生源であるブレーキパッド１２、１３とディスクロータ８との摩擦接触域から隔離されるので、それらの耐久性が向上する。

本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置の全体構造を示す断面図である。 本電動ブレーキ装置を構成する電動ディスクブレーキの構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態で用いるベンチレーテッド型ディスクロータの構造を示す斜視図である。 図４に示したベンチレーテッド型ディスクロータの改良構造を示す部分斜視図である。 本発明の第４の実施の形態としての電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態としての電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 車軸
２ ハブ
４ ホイール（車輪）
６ 電動ブレーキ装置
７ 車輪速センサ（電磁式回転センサ）
８ ディスクロータ
８´ ベンチレーテッド型ディスクロータ
９ 電動キャリパ
１０ コントローラ
１１ キャリパ
１２、１３ ブレーキパッド
１７ ピストン
１８ アクチュエータ
２０ モータ
２１ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）
３０ 信号発生部
３１ センサロータ
３２ 信号発生部の磁極
３４ センサロータの歯
３５ 第１ハーネス（車輪速センサとコントローラとを接続）
４３ ベンチレーテッド型ディスクロータのフィン（歯）
４５ フィンの延長部（歯）
４６ Ｔ字形磁極
４７ 車輪速センサのマグネット
４８ 車輪速センサのコイル

Claims (6)

1. キャリパに内装したアクチュエータにより推力をピストンに伝達し、該ピストンの推力により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と前記アクチュエータを制御するコントローラとを備えた電動ブレーキ装置において、前記電動ディスクブレーキのキャリパに前記コントローラを一体化し、該コントローラに、車輪の回転速度に応じた信号を発生する車輪速センサのハーネスを接続したことを特徴とする車両用電動ブレーキ装置。
2. 車輪速センサを、電動ディスクブレーキに配設したことを特徴とする請求項１に記載の車両用電動ブレーキ装置。
3. 車輪速センサの信号発生部をキャリパに、該車輪速センサのセンサロータをディスクロータにそれぞれ配設したことを特徴とする請求項２に記載の車両用電動ブレーキ装置。
4. センサロータの歯として、ベンチレーテッド型ディスクロータのフィンを共用したことを特徴とする請求項３に記載の車両用電動ブレーキ装置。
5. 車輪速センサが電磁式回転センサからなり、その信号発生部を構成する磁極が、ブレーキパッドの摩耗に応じたディスクロータとキャリパとの相対変位長をカバーできる大きさに形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の車両用電動ブレーキ装置。
6. 車輪速センサが電磁式回転センサからなり、その信号発生部を構成するマグネットおよびコイルが、キャリパの外面に配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の車両用電動ブレーキ装置。

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