JP2014054109A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 メモリ等を必要とせず実際の寿命に則して部品交換等を促すことが可能なブレーキ装置を提供すること。
【解決手段】 本発明では、ブラシモータの各ブラシのうち少なくとも１つは整流子に対して付勢力を持って当接すると共に、ブラシが所定の摩耗量に達したときに整流子に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータにより駆動されるポンプを備えたブレーキ装置に関する。

従来、特許文献１に記載の技術では、メモリにアクチュエータの作動時間を記憶し、アクチュエータの交換時期を知らせるようにしている。

特開平９−２３１３４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、使用環境や使用頻度等によって生じる各部品の劣化因子を加味して作動時間の閾値を設定する必要があり、実際の寿命に対して大きな余裕代を持った閾値を設定する必要があり、過剰な耐久性が必要となるおそれがあった。また、メモリに常に作動時間を記憶しておく必要があり、その分のメモリ容量を持つ必要があった。
本発明の目的は、メモリ等を必要とせず実際の寿命に則して部品交換等を促すことが可能なブレーキ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ブラシモータの各ブラシのうち少なくとも１つは整流子に対して付勢力を持って当接すると共に、ブラシが所定の摩耗量に達したときに整流子に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えた。

よって、付勢力を解除という機械的な構成による通電状態変化により、実際の摩耗量が所定量に達したことを検知することができ、過剰な耐久性で設計することを回避できる。また、メモリが不要なため、コストを削減することができる。

実施例１のブレーキ装置の液圧ユニットの構成を表す概略図である。 実施例１のブラシ部分の拡大図である。 実施例１のブラシ部分の作用を表す概略図である。 実施例１のブラシの構成を表す概略図である。 実施例１のブラシ摩耗前と摩耗後の通電状態を表す特性図である。 実施例２のブラシの構成を表す概略図である。 実施例３のブラシの構成を表す概略図である。 実施例４の１つのブラシがオープン回路となった場合と、正常な初期状態との通電状態を表す特性図である。

〔実施例１〕
図１は実施例１のブレーキ装置の液圧ユニットの構成を表す概略図である。実施例１の液圧ユニット１は、車両のエンジンルーム内に搭載され、図外のマスタシリンダとホイルシリンダとの間に設けられている。液圧ユニット１は、アルミブロックに複数の電磁弁，センサ，リザーバ及びポンプ２ａが収容されたハウジング２と、電磁弁等に指令信号を出力するコントロールユニット３１が収容されたコントロールユニット収容部３と、ポンプ２ａを駆動するモータ４とを有する。コントロールユニット収容部３内に収容されたコントロールユニット３１は、図外の車輪速センサ等からのセンサ信号及び他のコントロールユニットからの制動要求等に基づいて、必要なホイルシリンダ圧を演算し、電磁弁及びポンプ２ａ等に対して駆動回路３１ａから駆動信号を出力する。

モータ４は、ポンプ２ａに連結されたブラシモータであり、モータ４とハウジングとの間に形成されたブラシホルダ１０と、ブラシホルダ１０内に収容され、弾性体であるコイルスリング１０ｂによりロータの回転軸周りに設けられたコンミテータ１２側に付勢されたブラシ１１と、を有する。尚、コイルスプリング１０ｂに代えて他の弾性体（例えばゴム材や板ばね材等）によって付勢力を発生させてもよく特に限定しない。

図２は実施例１のブラシ部分の拡大図である。ブラシホルダ１０は略四角形の筒状部材であり、内部にブラシ１１が移動可能に収容されている。ブラシホルダ１０の一辺には、コイルスプリング１０ｂ側が開口し、他方にスリット端部10a1を有するスリット１０ａが形成されている。また、ブラシ１１には、ブラシ１１に対しコントローラから電流を供給するための端子であるピグテール１１ａが設けられている。ピグテール１１ａはブラシ１１の側面から外方に向けて立ち上がる端子であり、振動やコイルスプリング１０ｂの押し付け力程度では変形しない強度を確保している。ブラシ１１をブラシホルダ１０に挿入する際には、スリット１０ａの位置にピグテール１１ａが位置するように挿入し、スリット１０ａ内をピグテール１１ａが移動可能としている。

図３は実施例１のブラシ部分の作用を表す概略図である。図３（ａ）はブラシが新品状態における概略図であり、図３（ｂ）はブラシが摩耗によって短くなった状態における概略図である。
コイルスプリング１０ｂによりブラシ１１が押し付けられ、ブラシ１１がコンミテータ１２との摺動接触により通電し、モータ４を駆動する（図３（ａ）参照）。摺動接触による摩耗によりブラシ１１の長さが短くなり、これに伴ってブラシ１１が移動する。そして、図３（ｂ）に示すように、ブラシ１１の摩耗が進み、ピグテール１１ａがスリット端部10a1に当接すると、それ以上のブラシ１１の移動が規制される。このブラシ１１の摩耗が許容される長さを有効摩耗長と定義し、この長さの設定により液圧ユニットの耐久性が決定される。また、ブラシ１１の移動が規制されると、コンミテータ１２との間に隙間が生じてオープン回路となり、通電が遮断される。

図４は実施例１のブラシの構成を表す概略図である。実施例１のモータ４には、コンミテータ１２の周りに４つのブラシ１１が配置され、＋極のブラシと−極のブラシがそれぞれ二つずつ設けられている。ここで、＋極のブラシホルダを＋極ホルダ101、−極のブラシホルダを−極ホルダ102と記載する。＋極ホルダ101に形成されるスリット101aのスリット長さをａとし、−極ホルダ102に形成されるスリット102aのスリット長さをｂとする。このとき、ａ＜ｂとなるように形成することで、ブラシ摩耗時に＋極を−極よりも積極的にオープン回路とする。すなわち＋極は高電圧側であり、摩耗の進行が速いため、＋極側でブラシの移動が規制されたときは、−極のブラシは接触が確保されている状態であると考えられる。よって、複数個所での問題が生じる前に＋極で摩耗の進行状態を検知することができる。

図５は実施例１のブラシ摩耗前と摩耗後の通電状態を表す特性図である。ブラシ摩耗前、すなわち通電可能な状態では、通電開始直後に電流が立ち上がり、その後、逆起電力の影響によって徐々に電流が下がる。これに対し、摩耗後では、電流は一切流れることはない。よって、コントロールユニット３１にあっては、モータ４に対して通電要求を出力しているにも関わらず電流が一切流れていない状態を検知した場合は、ブラシ１１の摩耗であると判断してドライバに警告する、もしくは修理工場等への移動を促すといった処置を実行できる。

実施例１では、ブラシの摩耗に着目し、耐久性の低下を検知することとしたのは以下の理由による。近年、アンチロックブレーキ制御やビークルスタビリティ制御といった特殊な不安定走行状態時にのみ液圧要求を出力する従来のシステムに対し、車間距離制御時や通常制動時やハイブリッド車両の回生制動時においても、液圧ユニット１の制御によってホイルシリンダ圧を制御し、運転性を向上する、もしくは燃費を向上するといった要求が高まっている。

この場合、比較的廉価な既存の液圧ユニットはモータ回転角センサ等が不要であって安価なブラシモータを採用しているケースが多い。このとき、従来よりも圧倒的に使用頻度が高まることを考えると、液圧ユニット１がどの程度使用されたか、それによってどの程度の部品劣化が生じたのか、を把握する必要がある。そこで、基本的に液圧制御時にはほとんどの場面で駆動することになるポンプ２ａの作動を監視することが考えられる。

しかし、ポンプ２ａに対する指令信号をメモリ等に記憶しておく場合では、メモリを搭載し、全ての情報を保持しておかなければならず、コストアップを招く。また、制御的に作動状態を推定して実作動量を記憶する場合、誤推定を想定すると安全率を高く見積もる必要があり、過剰なスペックを要求することにもなる。

そこで、実施例１では、ポンプ２ａの作動時に確実に摩耗するブラシの長さ変化に着目し、機械的に変化するブラシ長さが短くなると、ピグテール１１ａによりブラシ移動を規制するという機械的なストッパ構造を採用した。
これにより、ポンプ２ａの作動と一対一の関係にあるブラシ１１によって実作動量を監視することができ、メモリ等を必要としないため、コストアップを回避できる。また、機械的な構成によって物理的な変化を監視するため、誤推定の心配が無く、過剰なスペックを要求するといった事態を回避できる。

尚、耐久性が懸念される部材として、リザーバのシール部材や、ポンプ２ａのシール部材等が挙げられる。その中でも、最も作動に伴う負荷が大きく作用するのはポンプ２ａのシール部材等であり、脆弱部と言える。そこで、ポンプ２ａの実作動量と一対一の関係にある要素を監視することは、ユニット全体のうち最も脆弱な部分を監視することとなり、耐久性に関する監視対象として最適であると言える。

以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
（１）車両に設けられたホイルシリンダの液圧をコントロールするためのポンプ２ａを駆動するモータ４（ブラシモータ）と、モータ４の各ブラシ１１に通電する駆動回路３１ａと、駆動回路３１ａをコントロールするコントロールユニット３１と、を備えたブレーキ装置であって、各ブラシのうち少なくとも１つはコンミテータ１２（整流子）に対して付勢力を持って当接すると共に、ブラシ１１が所定の摩耗量に達したときにコンミテータ１２に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えた。
言い換えると、予め設定されているポンプ２ａの寿命に達する前に、ブラシ１１を所定の摩耗量摩耗させることでコンミテータ１２に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えた。
よって、付勢力を解除するという機械的な構成により実際の摩耗量が所定量に達したことを検知することができ、過剰な耐久性で設計することを回避できる。また、メモリが不要なため、コストを削減することができる。

（２）コンミテータ１２はモータ４の回転軸周りに設けられ、付勢力解除手段は、ブラシ１１のモータ４の回転軸方向への移動を規制するストッパである。
よって、簡素な構成で付勢力解除手段を構成することができる。

（３）付勢力の作用する方向へ移動可能にブラシ１１を保持するブラシホルダ１０と、ブラシ１１に駆動回路から通電するためのピグテール１１ａと、ブラシホルダ１０に形成されピグテール１１ａが挿通する所定長さのスリット１０ａと、を備え、付勢力解除手段は、ピグテール１１ａとスリット端部10a1とが係合することにより構成されている。
よって、別部品を追加することなく、スリット端部10a1との係合という簡易な構成により付勢力を解除することができる。

〔実施例２〕
次に実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図６は実施例２のブラシの構成を表す概略図である。実施例１ではスリット１０ａの長さを＋極と−極とで異なる長さとし、＋極が先にオープン回路となるように構成した。これに対し、実施例２では、図６に示すように、ブラシ長さを＋極が−極よりも短くすることで＋極が先にオープン回路となるように構成したものである。これにより、ブラシホルダ１０は全ての極で共通の構成を使用できる。尚、作用効果については実施例１と同じであるため説明を省略する。

〔実施例３〕
次に実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図７は実施例３のブラシの構成を表す概略図である。実施例１ではピグテール１１ａとスリット端部10a1との係合により付勢力解除手段を構成した。これに対し、実施例３では、ピグテール１１ａに代えて、ブラシホルダ１０の内壁に内周側に突出するストッパ１０ｐが形成される一方、ブラシ１１の外周面にはストッパ１０ｐと係合可能な凹部１１ｐが形成されている。凹部１１ｐは、ブラシ１１の移動方向に沿って溝状に形成されており、この溝長さは有効摩耗長に設定されている。

図７においてコイルスプリング１０ｂが配置されている側を上部、押圧力が作用する方向を下部と定義する。初期状態では、ストッパ１０ｐの下部と凹部１１ｐの下部とが近接した状態で配置される。そして、ブラシ１１の摩耗によりブラシ１１が下方に有効摩耗長だけ移動すると、ストッパ１０ｐの上部と凹部１１ｐの上部とが係合し、これにより付勢力解除手段が構成される。これにより、実施例１と同様の作用効果が得られる。

〔実施例４〕
次に実施例４について説明する。基本的な構成は実施例１と同じである。ただし、実施例１では、＋極のブラシの二つに対応するスリット101aのスリット長さを共にａとし、これら両方の＋極が共にオープン回路となるように構成した。この場合、モータ４に対して通電指令を出力しても電流は流れない。これに対し、実施例４では、＋極のブラシの一方のスリット101aのみのスリット長さをａとし、他方のスリット101aのスリット長さは−極と同じスリット長さｂとして構成する点が異なる。図８は１つのブラシがオープン回路となった場合と、正常な初期状態との通電状態を表す特性図である。通常、４つのブラシを備えたモータ４の場合、３つのブラシ１１が接触していれば、流れる電流は図８に示すように低くなるものの、通電自体は可能であるため回転状態は維持できる。よって、電流値を監視し、電流特性がブラシ欠損状態に対応する特性であると判断した場合には、いきなりオープン回路とするのではなく、低出力ながらも回転状態を維持しつつ運転者に交換時期等を報知することで、最低限の制動制御状態を確保することができる。

〔実施例５〕
次に実施例５について説明する。基本的な構成は実施例１と同じである。ただし、実施例１ではスリット１０ａの長さを＋極と−極とで異なる長さとし、＋極が先にオープン回路となるように構成した。これに対し、−極を先にオープン回路とすることでも同様の作用効果が得られる。これは実施例２〜４についても適用できる。

１ 液圧ユニット
２ ハウジング
３ コントロールユニット収容部
４ モータ（ブラシモータ）
１０ ブラシホルダ
１０ａ スリット
10a1 スリット端部
１０ｂ コイルスプリング
１１ ブラシ
１１ａ ピグテール
１２ コンミテータ（整流子）
３１ コントロールユニット
３１ａ 駆動回路

Claims (4)

1. 車両に設けられたホイルシリンダの液圧をコントロールするためのポンプを駆動するブラシモータと、
   前記ブラシモータの各ブラシに通電する駆動回路と、
   前記駆動回路をコントロールするコントロールユニットと、
   を備えたブレーキ装置であって、
   前記各ブラシのうち少なくとも１つは整流子に対して付勢力を持って当接すると共に、前記ブラシが所定の摩耗量に達したときに前記整流子に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 車両に設けられたホイルシリンダの液圧をコントロールするためのポンプを駆動するブラシモータと、
   前記ブラシモータの各ブラシに通電する駆動回路と、
   前記駆動回路をコントロールするコントロールユニットと、
   を備えたブレーキ装置であって、
   前記各ブラシのうち少なくとも１つは整流子に対して付勢力を持って当接させ、予め設定されている前記ポンプの寿命に達する前に、前記ブラシを所定の摩耗量摩耗させることで前記整流子に対する付勢力を解除する付勢力解除手段を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
3. 請求項１又は２に記載のポンプ装置において、
   前記整流子は前記ブラシモータの回転軸周りに設けられ、
   前記付勢力解除手段は、前記ブラシの前記モータの回転軸方向への移動を規制するストッパであることを特徴とするブレーキ装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１つに記載のポンプ装置において、
   前記付勢力の作用する方向へ移動可能に前記ブラシを保持するブラシホルダと、
   前記ブラシに前記駆動回路から通電するためのピグテールと、
   前記ブラシホルダに形成され前記ピグテールが挿通する所定長さのスリットと、
   を備え、
   前記付勢力解除手段は、前記ピグテールと前記スリット端部とが係合することにより構成されていることを特徴とするブレーキ装置。

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