JP2011109909A - モータ及び電気パーキングブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を改善した電気パーキングブレーキシステムを提供する。
【解決手段】電気パーキングブレーキ（ＥＰＢ）システムのブレーキ部材を作動するためのモータは、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備えている。回転子は、シャフト、整流子、シャフトに固定された回転子コア、回転子コアの歯の周りに巻かれて整流子のセグメントに電気的に接続された回転子巻線を備えている。回転子巻線は、少なくとも２つのコイルを各々含む複数の巻線ユニットを備えている。各巻線ユニットのコイルは、同じ歯の周りに巻かれて、同じセグメント対に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気パーキングブレーキシステム、及び電気パーキングブレーキシステムのためのＤＣモータに係る。

サービスブレーキシステム及びパーキングブレーキシステムは、乗物に広く使用されている２種類のブレーキシステムである。サービスブレーキシステムは、走行する乗物の速度を下げたり停止したりするのに使用されるブレーキシステムであり、一方、パーキングブレーキシステムは、静止した乗物が動いたり転がったりするのを防止するために使用される。慣習的なパーキングブレーキシステムは、手動操作され、「ハンドブレーキ」とも称される。運転者は、静止した乗物が転がるのを防止するためにハンドブレーキを手で引き上げることが必要であると共に、乗物を動かせるようにするためにハンドブレーキを手で解除することが必要である。

電気パーキングブレーキ（ＥＰＢとも称される）システムは、慣習的なハンドブレーキシステムに取って代わるために開発された。乗物が静止するときに、ＥＰＢシステムは、車輪を自動的にロックして、乗物が転がるのを防止する。運転者が静止した乗物を動かそうと試みるとき、ＥＰＢシステムは、車輪を自動的にアンロックする。ＥＰＢシステムは、車輪を摩擦でロックするためのキャリパーやブレーキパッドのようなブレーキ部品と、キャリパーを作動するための電気モータとを備えている。図５は、ＥＰＢシステムに使用される慣習的な永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータの巻線スキームを示す。回転子巻線は、回転子コアの歯の周りに巻かれた複数のコイルを含み、これは、整流子のセグメントに電気的に接続される。例えば、コイルＣ３１は、歯Ｔ１及びＴ２の周りに巻かれ、セグメントＳ１及びＳ２に接続される。コイルＣ３２は、歯Ｔ２及びＴ３の周りに巻かれ、セグメントＳ２及びＳ３に接続される。ＰＭＤＣモータは、回転子巻線に電流を供給するための２つのブラシを備えている。回転子巻線は、２つの並列岐路を形成する。コイルＣ３１のようなコイルがオープンすると、一方の岐路がオープンする。モータ及びＥＰＢシステムが機能不良となる。ＥＰＢシステムが機能不良の車を運転することは危険である。

それ故、信頼性を改善したＥＰＢシステムが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、電気パーキングシステムのブレーキ部材を作動するためのモータにおいて、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備え、回転子は、シャフト、シャフトに固定された整流子及び回転子コア、回転子コアの歯の周りに巻かれて整流子のセグメントに電気的に接続された回転子巻線を備え、回転子巻線は、少なくとも２つのコイルを各々含む複数の巻線ユニットを備え、各巻線ユニットのコイルは、同じ歯の周りに巻かれて、同じセグメント対に接続されるようにしたモータを提供する。

好ましくは、各巻線ユニットは、２つのコイルを含み、２つのコイルの一方は、内側の層に配置され、２つのコイルの他方は、外側の層に配置される。

好ましくは、回転子巻線は、１本の連続ワイヤで形成される。

好ましくは、ある内側層コイル及びある外側層コイルは、１本の連続ワイヤで形成され、そして残りの内側層コイル及び残りの外側層コイルは、別の連続ワイヤで形成される。

好ましくは、回転子巻線の一部分は、隣接する歯の間に形成された巻線スロットに受け入れられ、巻線スロットは、回転子の軸方向に対して傾斜される。

好ましくは、回転子コアの各歯の周囲面には、少なくとも１つのダミースロットが形成される。

好ましくは、回転子コアは、５つの歯を含み、そして各歯は、その歯の周囲面に形成された２つのダミースロットを含む。

本発明は、第２の態様によれば、電子制御ユニットと、電子制御ユニットによって制御されるモータと、モータの出力速度を減少するギアボックスと、車輪をロックするためにギアボックスにより駆動されるブレーキ部材とを備え、モータは、上述したモータである、電気パーキングブレーキシステムも提供する。

好ましくは、ギアボックスの出力シャフトは、直線方向に移動する。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも一定の縮尺率で描かれていない。

本発明の好ましい実施形態によるＥＰＢシステムの回路図である。 好ましいＥＰＢシステムに使用されるモータの回転子コア及び回転子巻線を示す。 図２の回転子巻線の巻線ユニットを示す。 本発明の第２の好ましい実施形態による回転子コアを示す。 従来のＥＰＢシステムに使用される慣習的なモータの回転子巻線を示す。

図１に示すように、本発明の好ましい実施形態によるＥＰＢシステムは、センサ８と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９と、このＥＣＵ９により制御されるブレーキ部１０とを備えている。センサ８は、ＥＣＵ９に接続され、そして乗物の移動を検出して、それに対応する信号をＥＣＵ９へ配送する。

ブレーキ部１０は、駆動装置１１と、この駆動装置１１により駆動される一対のブレーキパッド１７のようなブレーキ部材と、乗物の非回転部に固定されたキャリパー１８のような支持部材とを備えている。駆動装置１１及びブレーキパッド１７は、キャリパー１８に接続される。乗物の車輪（図示せず）の１つと共にスピンするブレーキディスク又はロータ１９が、一対のブレーキパッド間に配置される。ブレーキパッドは、キャリパーの１つ以上のピストンにより移動されて、ブレーキディスクを圧迫し、ディスクを握るか又はその回転速度を下げ、ひいては、乗物を静止状態に保持するか又は乗物の走行速度を下げる。キャリパーの１つ以上のピストンは、マスターシリンダーからのブレーキ流体により生成される圧力で駆動される。このように、一対のブレーキパッドをブレーキディスク１９に押し付けて車輪をロックすることができる。又、圧力を取り去ることにより、一対のブレーキパッドを解除して、車輪をアンロックすることもできる。

駆動装置１１は、ＰＭＤＣモータ１４と、直線移動する出力シャフト１６を伴う減速ギア１５とを備えている。ギアボックスは、モータ１４の出力速度を下げると共に、モータの回転運動を直線運動へと変換する。出力シャフト１６は、マスターシリンダー内のピストンを移動することによりキャリパーのピストン運動に作用して、ブレーキ流体を加圧し、ひいては、キャリパーのピストンを移動させる。ブレーキ流体は、出力シャフト１６の軸方向移動により作用され、ブレーキ部材１７をブレーキディスク１９に摩擦係合させ、又は係合を解除させる。或いは又、出力シャフトは、キャリパーのピストンを直接駆動するように構成されてもよい。

ＰＭＤＣモータ１４は、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備えている。回転子は、シャフトと、シャフトに固定された整流子と、シャフトに固定された回転子コアと、回転子コアの歯の周りに巻かれて、整流子のセグメントに電気的に接続された回転子巻線とを含む。固定子は、整流子にスライド接触して整流子を経て回転子巻線へ電流を供給する少なくとも２つのブラシを含む。モータ１４は、ブレーキに係合したり解離したりするように両方向に回転することができる。

図２は、回転子コア及び回転子巻線を示す。回転子コアは、５つの歯Ｔ１〜Ｔ５より成る。隣接する歯によって巻線スロット３６が形成され、これは、回転子巻線を受け入れる。回転子巻線は、１０個のコイルＣ２１〜Ｃ３０を含む。１０個のコイルＣ２１〜Ｃ３０は、各々２つのコイルより成る５つの巻線ユニットを形成する。第１の巻線ユニットは、コイルＣ２１及びＣ２６より成る。第２の巻線ユニットは、コイルＣ２２及びＣ２７より成る。第２の巻線ユニットは、コイルＣ２３及びＣ２８より成る。第４の巻線ユニットは、コイルＣ２４及びＣ２９より成り、そして第５の巻線ユニットは、コイルＣ２５及びＣ３０より成る。巻線ユニットの各コイルは、同じ歯の周りに巻かれ、同じセグメント対に接続される。

図３は、コイルＣ２１及びＣ２６より成る第１の巻線ユニットを示す。両方のコイルＣ２１及びＣ２６は、歯Ｔ１及びＴ２の周りに巻かれ、セグメントＳ１及びＳ２に接続される。それ故、コイルＣ２１及びＣ２６は、並列に電気的接続される。コイルＣ２１及びＣ２６の１つが開路した場合にも、他方のコイルを経て第１の巻線ユニットには依然電流が導通される。テスト結果をテーブル１に示す。

テーブル１：モータ性能のテスト結果

テーブル１において、「開路」という語は、１つのコイルが開路状態であるが、他のコイルは導通状態であることを意味し、一方、「全機能回路」という語は、両方のコイルが導通状態であり、即ち開路状態でないことを意味する。テーブル１に示すように、開路のケースでも、モータは機能するが、若干の性能ロスを伴う。それ故、モータを使用するＥＰＢシステムは、慣習的なＥＰＢシステムに比して、より信頼性があり且つ安全である。コイルは、コイルを形成しているワイヤが切断されたて、１つのセグメントからコイルを通して次のセグメントへ電流が通流できないときに、開路状態即ちオープンであると言える。

この実施形態では、回転子巻線は、内側層巻線及び外側層巻線を含む。コイルＣ２１〜Ｃ２５は、内側層に配置され、一方、コイルＣ２６〜Ｃ３０は、外側層に配置される。即ち、巻線ユニットごとに、２つのコイルの一方が内側層に配置され、２つのコイルの他方が外側層に配置される。巻き付けプロセス中に、内側層コイルが最初に巻かれ、次いで、外側層コイルが巻かれる。内側層コイルに比して、外側層コイルは、回転子コアの中心からより遠くになる。これは、外側層が内側層に対して物理的な保護を与えるので、単一の巻線ユニットの両方のコイルが同時にダメージを受ける確率を下げる。回転子巻線は、単一フライヤー巻き付けマシンを使用することにより巻くことができる。即ち、内側層コイル及び外側層コイルが１本の連続ワイヤによって巻かれる。

或いは又、回転子巻線は、巻線を同時に巻く２つのフライヤーを有する二重フライヤー巻き付けマシンを使用することにより巻くことができる。即ち、内側層コイルは、２本の個別のワイヤにより同時に巻かれ、次いで、外側層コイルが２本のワイヤにより同時に巻かれる。換言すれば、ある内側層コイル及びある外側層コイルが１本の連続ワイヤにより巻かれる。残りの内側層コイル及び残りの外側層コイルは、別の連続ワイヤにより巻かれる。一般的に、同じ１本のワイヤで巻かれた内側層コイル及び外側層コイルは、回転子シャフトの周りに対向して配置される。２つのフライヤーで回転子巻線を巻くことで、製造効率が改善される。

この実施形態では、セグメントの数が、巻線ユニットの数に等しいと共に、歯の数にも等しい。内側層コイルの巻き付けプロセス中に、各セグメントにワイヤが取り付けられる。外側層コイルの巻き付けプロセス中にも、各セグメントにワイヤが取り付けられる。

更に、回転子コアの各歯の周囲面には、２つのダミースロット３５が形成される。このダミースロット３５は、図２ではモータの軸に平行な、巻線トンネルの方向に平行な方向に沿って延びる。ダミースロットは、各歯の周囲面を３つの部分に分割する。ダミースロット３５によって振動及びノイズが減少される。

図４は、別の好ましい実施形態による回転子コアを示す。回転子コアは、７つの歯と、７つの巻線スロット３６とを含む。巻線スロット３６は、回転子の軸に対して、好ましくは、１０°ないし３０°の角度で傾斜され、スキューした回転子歯を形成する。この傾斜した巻線スロット３６でも、振動及びノイズが減少される。ダミースロットは、この実施形態では使用されないが、スキューした回転子歯に加えて設けてもよい。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

８：センサ
９：電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０：ブレーキ部
１１：駆動装置
１４：ＰＭＤＣモータ
１５：減速ギアボックス
１６：出力シャフト
１７：ブレーキパッド
１８：キャリパー
１９：ブレーキディスク
３５：ダミースロット
３６：巻線スロット
Ｔ１〜Ｔ５：歯
Ｃ２１〜Ｃ３０：コイル

Claims (9)

1. 電気パーキングシステムのブレーキ部材を作動するためのモータにおいて、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備え、回転子は、シャフト、シャフトに固定された整流子及び回転子コア、回転子コアの歯の周りに巻かれて整流子のセグメントに電気的に接続された回転子巻線を備え、回転子巻線は、少なくとも２つのコイルを各々含む複数の巻線ユニットを備え、各巻線ユニットのコイルは、同じ歯の周りに巻かれて、同じセグメント対に接続されるようにしたモータ。
2. 各巻線ユニットは、２つのコイルを含み、２つのコイルの一方は、内側の層に配置され、２つのコイルの他方は、外側の層に配置される、請求項１に記載のモータ。
3. 前記回転子巻線は、１本の連続ワイヤで形成される、請求項２に記載のモータ。
4. ある内側層コイル及びある外側層コイルは、１本の連続ワイヤで形成され、そして残りの内側層コイル及び残りの外側層コイルは、別の連続ワイヤで形成される、請求項２に記載のモータ。
5. 前記回転子巻線の一部分は、隣接する歯の間に形成された巻線スロットに受け入れられ、前記巻線スロットは、前記回転子の軸方向に対して傾斜される、請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記回転子コアの各歯の周囲面には、少なくとも１つのダミースロットが形成される、請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記回転子コアは、５つの歯を含み、そして各歯は、その歯の周囲面に形成された２つのダミースロットを含む、請求項１から６のいずれかに記載のモータ。
8. 電子制御ユニットと、
   電子制御ユニットによって制御されるモータと、
   モータの出力速度を減少するギアボックスと、
   車輪をロックするためにギアボックスにより駆動されるブレーキ部材と、
   を備え、モータは、請求項１から６のいずれかに記載のモータである、電気パーキングブレーキシステム。
9. 前記ギアボックスの出力シャフトは、直線方向に移動する、請求項８に記載の電気パーキングブレーキシステム。

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