JP2015108410A - 車両の電動制動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動力伝達部材INPがキャリパCRPに回転可能に支持され、その部材INPにラチェット歯車RCHが固定される。ソレノイドSOLの可動部材PBRと係合するつめ部材TSUの第1直線方向の移動は、キャリパCRPに固定されたガイド部材GIDによってガイドされる。つめ部材TSUは、弾性部材SPRによって解除方向Dtrに常時押し付けられる。ソレノイドSOLの可動部材PBRがつめ部材TSUに及ぼす咬み合い方向Dtsの咬合力と、弾性部材SPRがつめ部材TSUに及ぼす解除方向Dtrの解除力とは対抗し、咬合力は解除力より大きい。つめ部材TSUと可動部材PBRとが一体となって咬み合い方向Dts・解除方向Dtrの何れの方向にも直線移動する。
【選択図】図4
Description
図1は、この電動制動装置の全体構成図である。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材BPの操作に応じて、制動手段BRKによって、車輪WHLの制動トルクが調整される。その結果として、車輪WHLに制動力が発生され、走行中の車両が減速される。
加速操作部材(例えば、アクセルペダル)APは、運転者が車両を加速するために操作する部材である。加速操作部材APには、加速操作量取得手段APAが設けられる。加速操作量取得手段APAは、運転者による加速操作部材APの操作量(加速操作量)Apaを取得(検出)する。加速操作量取得手段APAとして、エンジンのスロットル開度を検出するセンサ(スロットル開度センサ)、加速操作部材APの操作力、及び/又は、変位量を検出するセンサ(アクセルペダル踏力センサ、アクセルペダルストロークセンサ)が採用される。したがって、加速操作量Apaは、スロットル開度、アクセルペダル踏力、及び、アクセルペダルストロークのうちの少なくとも何れか1つに基づいて演算される。
駐車ブレーキ用スイッチ(単に、スイッチともいう)MSWは、運転者によって操作されるマニュアルスイッチであり、スイッチMSWのオン/オフ(ON/OFF)の信号Mswを出力する。運転者は、車両の停止状態を維持する駐車ブレーキの作動又は解除を、スイッチMSWの操作によって指示する。即ち、信号Mswは、駐車ブレーキの指示信号である。例えば、指示信号Mswのオン(ON)状態で駐車ブレーキの作動が指示され、Mswのオフ(OFF)状態で駐車ブレーキの解除が指示される。
車速取得手段VXAは、車両の速度(車速)Vxaを取得(検出)する。車速Vxaは、車輪速度取得手段VWAの検出信号(車輪速度)Vwa、及び、公知の方法に基づいて演算され得る。例えば、各車輪の回転速度Vwaのうちで最速のものが車両速度Vxaとして演算され得る。
電子制御ユニットECUは、プロセッサCPUbを含む電気回路(プリント基板)を備え、車体BDYに固定される。ここで、「プロセッサ」は、演算処理を実行する電子回路であって、「CPU(Central Processing Unit、中央演算処理装置)」であり、「プリント基板」は、集積回路、抵抗器、コンデンサ等の電子部品がその表面に固定され、電子部品間が配線で接続されることによって電子回路を構成する板状部品である。
目標押圧力演算ブロックFBTの詳細について説明する。FBTは、制御アルゴリズムであり、ECU内のプロセッサCPUbにプログラムされる。FBTは、所謂、通常ブレーキ機能における目標値Fbtを演算するための制御アルゴリズムである。
駐車ブレーキ要否判定ブロックFPKの詳細について説明する。駐車ブレーキ要否判定ブロックFPKでは、車両の停止状態を維持する駐車ブレーキ(パーキングブレーキともいう)が必要であるか、否かが判定される。即ち、FPKでは、駐車ブレーキの作動、又は、駐車ブレーキの解除の判定が実行され、判定結果FLpkが演算される。信号FLpkは、駐車ブレーキの要否を表す制御フラグである。例えば、FLpkは、「0(不要判定結果)」、又は、「1(必要判定結果)」で表現される。
蓄電池(バッテリ)BAT、及び、発電機(オルタネータ)ALTは、電子制御ユニットECU、駆動回路DRV、及び、電気モータMTRに電力を供給する。蓄電池BAT、及び、発電機ALTを総称して電力源と称呼する。
制動手段(ブレーキアクチュエータ)BRKは、車輪WHLに設けられ、車輪WHLに制動トルクを与え、制動力を発生させる。車両は、走行中に、BRKによって減速される(通常ブレーキとして機能する)。また、車両の停止中には、その停止状態を維持する駐車ブレーキとして機能する。
ブレーキキャリパ(単に、キャリパともいう)CRPとして、浮動型キャリパが採用され得る。キャリパCRPは、2つの摩擦部材(ブレーキパッド)MSBを介して、回転部材(ブレーキディスク)KTBを挟み込むように構成される。
電気モータMTRは、押圧部材PSNを駆動(移動)するための動力源である。例えば、電気モータMTRとして、ブラシ付モータ、又は、ブレシレスモータが採用され得る。電気モータMTRの回転方向において、正転方向が、摩擦部材MSBが回転部材KTBに近づいていく方向(押圧力が増加し、制動トルクが増加する方向)に相当し、逆転方向が、摩擦部材MSBが回転部材KTBから離れていく方向(押圧力が減少し、制動トルクが減少する方向)に相当する。電気モータMTRへの電力は、電力線PWL、及び、コネクタCNCを介して供給される。
位置取得手段(例えば、回転角センサ)MKAは、電気モータMTRのロータ(回転子)の位置(例えば、回転角)Mkaを取得(検出)する。例えば、位置取得手段MKAは、電気モータMTRの内部であって、回転子、及び、整流子と同軸に設けられる。即ち、MKAは、電気モータMTRの回転軸Jmt上に設けられる。検出された位置(回転角)Mkaは、駆動回路DRV(具体的には、駆動回路DRV内のプロセッサCPUw)に入力される。
減速機GSK、シャフト部材SFT、及び、ねじ部材NJBは、電気モータMTRの動力を押圧部材PSNに伝達するための動力伝達機構である。減速機GSKは、電気モータMTRの動力において、回転速度を減じて、シャフト部材SFTに出力する。電気モータMTRの回転出力(トルク)が、減速機GSKの減速比に応じて増加され、シャフト部材SFTの回転力(トルク)が得られる。例えば、GSKは、歯車伝達機構にて構成される。また、ベルト、チェーン等の巻き掛け伝達機構、或いは、摩擦伝達機構が採用され得る。
押圧力取得手段(例えば、押圧力センサ)FBAは、押圧部材PSNが摩擦部材MSBを押す力(押圧力)Fbaを取得(検出)する。検出された実際の押圧力Fbaは、駆動回路DRV(具体的には、DRV内のCPUw)に入力される。例えば、押圧力取得手段FBAは、シャフト部材SFTとキャリパCRPとの間に設けられる。即ち、シャフト部材SFTの回転軸上に設けられ、キャリパCRPに固定される。
駆動回路(電気回路)DRVは、電気モータMTR、及び、ソレノイドアクチュエータ(単に、ソレノイドともいう)SOLを駆動する電気回路(プリント基板)である。駆動回路DRVは、ケース部材CASの内部に配置(固定)される。駆動回路DRVには、プロセッサ(演算処理装置)CPUw、ブリッジ回路HBR等が設けられる。CPUwには、制御手段CTL(制御アルゴリズム)がプログラムされている。
コネクタ(Connector)CNCは、金属製の端子(ターミナル)が樹脂等の絶縁体で固定されたもので、部品間、又は、配線(ケーブル)と部品との間を接続し、電力、及び/又は、信号を相互にやり取りする。具体的には、コネクタCNCは、電力線PWL、及び、信号線SGLのうちで少なくとも一方を中継するように、車輪WHL側のCAS(キャリパCRPの一部)に設けられる。コネクタCNCは、駆動回路DRV上に固定され得る。コネクタCNCが、給電(PWLを中継)、及び、送信(SGLを中継)の共用とされるが、夫々が別個に設けられ得る。
駐車ブレーキ機構(ロック機構ともいう)LOKは、車両の停止状態を維持するブレーキ機能(所謂、駐車ブレーキ)のため、電気モータMTRが、逆転方向に回転しないようにロックされる。この結果、押圧部材PSNが回転部材KTBに対して離れる方向に移動することが拘束され、摩擦部材MSBによる回転部材KTBの押圧状態が維持される。ここで、ロック機構LOKは、電気モータMTRと減速機GSKとの間に(即ち、電気モータMTRと同軸に)設けられ得る。
図2は、制動手段BRKの軸構成、及び、駐車ブレーキ機構(ロック機構)LOKの配置を説明するための部分断面図である。
図3は、駆動回路DRV、及び、DRV内にプログラムされている制御手段CTLの詳細を説明するための機能ブロック図である。図3は、電気モータMTRとして、ブラシ付モータ(単に、ブラシモータともいう)が採用される場合の駆動回路DRVの例である。
電力線PWLは、電力源BAT,ALTから、電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLに、電力を供給するための電気経路である。ケース部材CASに設けられるコネクタCNCによって、電力線PWLは中継される。電力線PWLとして、2本の電線がねじり合わされて形成されるツイストペアケーブル(Twisted Pair Cable)が採用され得る。
駆動回路DRVは、電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLを駆動するための電気回路(プリント基板)である。具体的には、駆動回路DRVは、目標押圧力Fbtに基づいて、電気モータMTRへの通電状態を調整し、通常ブレーキ機能を発揮させる。また、駆動回路DRVは、指示信号FLpkに基づいて、電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLへの通電状態を調整し、駐車ブレーキ機能を発揮させる。駆動回路DRVは、ブリッジ回路HBR、HBR用通電量取得手段(第1通電量取得手段)IMA、スイッチング素子SS、ソレノイドSOL用通電量取得手段(第2通電量取得手段)ISA、及び、制御手段CTLにて構成される。駆動回路DRVは、キャリパCRPの一部であるケース部材CASの内部に収納され、固定されている。
ブリッジ回路は、双方向の電源を必要とすることなく、単一の電源で電気モータへの通電方向が変更され、電気モータの回転方向(正転方向、又は、逆転方向)が制御され得る回路である。ブリッジ回路HBRは、スイッチング素子S1乃至S4によって構成される。スイッチング素子S1乃至S4は、電気回路の一部をオン(通電)/オフ(非通電)できる素子である。スイッチング素子S1〜S4は、制御手段CTL(スイッチング制御ブロックSWTからの信号)によって駆動され、夫々のスイッチング素子の通電/非通電の状態が切り替えられることによって、電気モータMTRの回転方向と出力トルクとが調整される。例えば、スイッチング素子として、MOS−FET、IGBTが用いられる。
電気モータ用の通電量取得手段(例えば、電流センサ)IMAが、ブリッジ回路HBRに設けられる。通電量取得手段IMAは、電気モータMTRの通電量(実際値)Imaを取得する。例えば、モータ電流センサIMAによって、Imaとして、実際に電気モータMTRに流れる電流値が検出され得る。
スイッチング素子SSは、ソレノイドSOLへの通電状態を制御する。具体的には、スイッチング素子SSは、電気回路の一部をオン(通電)/オフ(非通電)できる素子であり、制御手段CTL(ソレノイド制御ブロックSCTからの信号)によって駆動され、スイッチング素子SSの通電/非通電の状態が切り替えられる。これによって、ソレノイドSOLの吸引力の発生/解除が切り替えられる。例えば、スイッチング素子SSとして、MOS−FET、IGBT、又は、リレーが用いられ得る。
ソレノイド用の通電量取得手段(例えば、電流センサ)ISAが設けられる。通電量取得手段ISAは、ソレノイドSOLの通電量(実際値)Isaを取得する。例えば、ソレノイド電流センサISAによって、Isaとして、実際にソレノイドSOLに流れる電流値が検出され得る。
制御手段CTLは、目標押圧力(目標値)Fbtに基づいて、電気モータMTRへの通電状態(最終的には電流の大きさと方向)を調整し、電気モータMTRの出力と回転方向を制御する。また、制御手段CTLは、駐車ブレーキの要否判定結果FLpkに基づいて、電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLへの通電状態を調整し、ロック機構LOKの咬み合い作動を制御する。制御手段CTLは、制御アルゴリズムであり、駆動回路DRV内のプロセッサCPUwにプログラムされる。
先ず、通常ブレーキに係る機能ブロックについて説明する。ここで、通常ブレーキは、走行中の車両の減速、車両停止状態の維持等、運転者の制動操作部材BPの操作に応じたブレーキ機能である。通常ブレーキ機能は、指示通電量演算ブロックIST、押圧力フィードバック制御ブロックIBT、通電量調整演算ブロックIMT、パルス幅変調ブロックPWM、及び、スイッチング制御ブロックSWTにて構成される。
指示通電量演算ブロックISTは、制動操作量Bpaに基づいて決定された目標押圧力Fbt、及び、予め設定された演算特性(演算マップ)CHs1、CHs2に基づいて、指示通電量Istを演算する。指示通電量Istは、目標押圧力Fbtが達成されるための、電気モータMTRへの通電量の目標値である。指示通電量Istの演算マップは、制動手段BRKのヒステリシスを考慮して、2つの特性CHs1、CHs2で構成されている。
押圧力フィードバック制御ブロックIBTは、目標押圧力(目標値)Fbt、及び、実押圧力(実際値)Fbaに基づいて、押圧力フィードバック通電量Ibtを演算する。押圧力フィードバック通電量Ibtは、目標押圧力Fbtと実押圧力Fbaとの偏差(押圧力偏差)ΔFb、及び、予め設定される演算特性(演算マップ)CHbに基づいて演算される。指示通電量Istは目標押圧力Fbtに相当する値として演算されるが、制動手段BRKの効率変動により目標押圧力Fbtと実押圧力Fbaとの間に誤差が生じる場合がある。そこで、Istが、上記の誤差を減少するように決定される。
通電量調整演算ブロックIMTは、電気モータMTRへの最終的な目標値である目標通電量Imtを演算する。通常ブレーキの場合、通電量調整演算ブロックIMTでは、指示通電量Istが押圧力フィードバック通電量Ibtによって調整され、目標通電量Imtが演算される。具体的には、指示通電量Istに対して、フィードバック通電量Ibtが加えられて、目標通電量Imsが演算される。そして、通電量調整演算ブロックIMT内の選択手段SNTにて、目標通電量Imsが最終的な目標通電量Imtとして選択され、出力される。
パルス幅変調ブロックPWMは、目標通電量Imtに基づいて、パルス幅変調(PWM、Pulse Width Modulation)を行うための指示値(目標値)を演算する。具体的には、パルス幅変調ブロックPWMは、目標通電量Imt、及び、予め設定される特性(演算マップ)に基づいて、パルス幅のデューティ比Dut(周期的なパルス波において、その周期に対するパルス幅(オン状態)の割合)を決定する。併せて、パルス幅変調ブロックPWMは、目標通電量Imtの符号(正符号、或いは、負符号)に基づいて、電気モータMTRの回転方向を決定する。例えば、電気モータMTRの回転方向は、正転方向が正(プラス)の値、逆転方向が負(マイナス)の値として設定される。入力電圧(電源電圧)、及び、デューティ比Dutによって最終的な出力電圧が決まるため、PWMでは、電気モータMTRの回転方向と、電気モータMTRへの通電量(即ち、電気モータMTRの出力)が決定される。
スイッチング制御ブロックSWTは、デューティ比(目標値)Dutに基づいて、ブリッジ回路HBRを構成するスイッチング素子(S1〜S4)に駆動信号を出力する。この駆動信号は、各スイッチング素子が、通電状態とされるか、非通電状態とされるか、を指示する。具体的には、デューティ比Dutに基づいて、電気モータMTRが正転方向に駆動される場合には、S1及びS4が通電状態(オン状態)、且つ、S2及びS3が非通電状態(オフ状態)にされるとともに、Dutに対応する通電時間(通電周期)で、S1及びS4の通電/非通電の状態が切替られる。同様に、電気モータMTRが逆転方向に駆動される場合には、S1及びS4が非通電状態(オフ状態)、且つ、S2及びS3が通電状態(オン状態)に制御され、S2及びS3の通電状態(オン/オフの切替周期)が、デューティ比Dutに基づいて調整される。そして、Dutが大きいほど、単位時間当りの通電時間が長くされ、より大きな電流が電気モータMTRに流される。
次に、駐車ブレーキに係る機能ブロックについて説明する。駐車ブレーキでは、運転者が制動操作部材BPを操作していない場合に車両の停止状態が維持される。駐車ブレーキには、駐車ブレーキの非作動状態から作動状態に切り替えられる「開始作動」、及び、作動状態から非作動状態に遷移する「解除作動」の2つの作動が存在する。開始、及び、解除は、指示信号FLpkの変化(0→1、又は、1→0)に基づいて決定される。駐車ブレーキ機能は、駐車ブレーキ制御ブロックIPK、通電量調整演算ブロックIMT、パルス幅変調ブロックPWM、スイッチング制御ブロックSWT、及び、ソレノイド制御ブロックSCTにて構成される。
駐車ブレーキ制御ブロックIPKでは、駐車ブレーキの要否を表す制御フラグFLpk、押圧力(実際値)Fba、及び、電気モータMTRの回転角(実際値)Mkaに基づいて、駐車ブレーキ用目標通電量Ipk、及び、ソレノイド用通電指示信号FLsが演算される。
通電量調整演算ブロックIMTでは、通常ブレーキ用の目標通電量Imsと、駐車ブレーキ用の目標通電量Ipkとが調整される。通電量調整演算ブロックIMTには、選択手段SNTが設けられ、Ims及びIpkのうちで、何れか一方が選択され、最終的な目標通電量Imtが出力される。具体的には、選択手段SNTによって、通常ブレーキ用目標値Imsと駐車ブレーキ用目標値Ipkとのうちで、大きい方の値が、最終目標値Imtとして選択される。選択手段SNTによって、通常ブレーキの目標通電量Imsと、駐車ブレーキの目標通電量Ipkとの干渉が抑制され得る。パルス幅変調ブロックPWM、及び、スイッチング制御ブロックSWTは、上述するものと同じであるため、説明を省略する。
ソレノイド制御ブロックSCTでは、ソレノイド駆動指令信号(制御フラグ)FLsに基づいて、スイッチング素子SSの通電、非通電を切り替えるための駆動信号が決定される。具体的には、「FLs=0」に基づいて、スイッチング素子SSが非通電状態とされる駆動信号が出力される。また、「FLs=1」に基づいて、スイッチング素子SSが通電状態とされる駆動信号が出力される。
電気モータMTRとして、ブラシ付モータ(ブラシモータともいう)が採用される。ブラシモータでは、電機子(巻線による電磁石)に流れる電流が、機械的整流子(コミュテータ)CMT、及び、ブラシBLCによって、回転位相に応じて切り替えられる。ブラシモータでは、固定子(ステータ)側が永久磁石で、回転子(ロータ)側が巻線回路(電磁石)で構成される。そして、巻線回路(回転子)に電力が供給されるように、ブラシBLCが整流子CMTに当接されている。ブラシBLCは、ばね(弾性体)によって、整流子CMTに押し付けられ、整流子CMTが回転することにより電流が転流される。
押圧力取得手段FBAは、押圧部材PSNが摩擦部材MSBを押す力(押圧力)Fbaを取得(検出)する。具体的には、押圧力取得手段FBAでは、歪みゲージのように、力を受けた場合に生じる変位(即ち、歪み)に起因する電気的変化(例えば、電圧変化)に基づいて押圧力Fbaが検出される。
キャリパCRPには、電気モータMTR及びソレノイドSOLへの通電が停止されても、押圧力Fba(摩擦部材MSBが回転部材KTBを押す力)が維持されるように、駐車ブレーキ用ロック機構LOKが設けられる。ロック機構LOKは、ソレノイドSOL、つめ部材TSU、及び、ラチェット歯車RCHにて構成される。
図4は、駐車ブレーキ用ロック機構(単に、ロック機構という)LOKの詳細を説明するための概略図である。ロック機構LOKは、ラチェット機構(つめブレーキ)として構成され、一方向の回転(矢印Fwdで示す方向であって、押圧力が増加する方向)を許容するが、他方向の回転(矢印Rvsで示す方向であって、押圧力が減少する方向)を拘束する。図4(a)は、駐車ブレーキが解除されている状態を示し、図4(b)は、駐車ブレーキが作動している状態を示している。ロック機構LOKは、ソレノイドSOL、つめ部材TSU、ガイド部材GID、ラチェット歯車RCH、及び、弾性部材SPRにて構成される。
ソレノイドアクチュエータ(単に、ソレノイドともいう)SOLは、電気エネルギを機械的な直線運動に変換する電磁機能部材である。ソレノイドSOLは、コイルCOL、固定鉄芯(ベースともいう)BAS、可動鉄芯(プランジャともいう)PLN、プッシュバーPBR、ハウジングHSG、及び、エアギャップスペーサAGSにて構成される。
つめ部材TSUは、一方の端部に突起部(つめ)Tmeが設けられる。この突起部分Tmeが、ラチェット歯車RCHと咬み合わされる。ここで、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが咬み合わされる場合に、TSUの突起部(つめ)Tmeと、RCHの歯との接触面が、接触部(咬み合い部)Stmと称呼される。つめ部材TSUの他方の端部は、プッシュバーPBRに当接されている。ソレノイドSOLへの通電が行われると、つめ部材TSUはプッシュバーPBRに押されて、ラチェット歯車RCHに向かう方向(咬み合い方向)Dtsに移動される。ここで、プッシュバーPBRの中心軸Jpbとつめ部材TSUの中心軸Jtsは一致しており、咬み合い方向Dtsは、TSUの中心軸Jts(即ち、PBRの中心軸Jpb)と平行であって、ラチェット歯車RCHの回転軸Jrcに近づく方向である。
ガイド部材GIDは、キャリパCRPに固定され、ラチェット歯車RCHに対するつめ部材TSUの移動をガイドする(即ち、案内面として機能する)。具体的には、ガイド部材GIDは、つめ部材TSUを取り囲むように形成され、つめ部材TSUとガイド部材GIDとは、相対的に狭い隙間Sgdをもって摺接される。ここで、隙間Sgdは、隙間Spbよりも小さく設定される(Sgd<Spb)。つめ部材TSUは、咬み合い方向Dts、及び、その反対方向(解除方向)Dtrに限って(即ち、第1直線方向に制限されて)、摺動が許容される。ラチェット歯車RCHがキャリパCRPに位置決めされるとともに、つめ部材TSUがガイド部材GIDによって位置決めされるため、ガイド部材GIDによって、ラチェット歯車RCHとつめ部材TSUとの相対位置が高精度に決定される。これに反して、プッシュバーPBRとつめ部材TSUとは、緩く嵌め合わされ、これらの間では相対的な位置精度が要求されない。
ラチェット歯車RCHは、入力部材INPに固定され、INPと一体となって回転する。ラチェット歯車RCHには、一般的な歯車とは異なり、方向性をもつ歯(のこぎり状の歯)が形成される。この「のこ歯」形状によって、ラチェット歯車RCHの回転軸Jrc回りの回転運動に対する方向性が生じる。具体的には、電気モータMTRの正転方向に対応する動き(PSNがKTBに近づき、Fbaが増加し、制動トルクが増加する方向の動き)Fwdは許容されるが、電気モータMTRの逆転方向に対応する動き(PSNがKTBから離れ、Fbaが減少し、制動トルクが減少する方向の動き)Rvsが拘束(ロック)される。
弾性部材(例えば、復帰スプリング)SPRが、圧縮された状態で、ガイド部材GID(即ち、キャリパCRP)とつめ部材TSUとの間に設けられる。従って、弾性部材SPRは、ガイド部材GID(キャリパCRP)に対して、咬み合い方向Dtsとは反対方向(解除方向)Dtrに、常時、つめ部材TSUを押圧する。ソレノイドSOLに通電されることによってプランジャPLNがソレノイドSOL内に引き込まれ、プッシュバーPBRがつめ部材TSUを咬み合い方向Dtsに押圧する。即ち、ソレノイドSOLの可動部材PBRがつめ部材TSUに及ぼす咬み合い方向Dtsの咬合力が発生される。弾性部材SPRによる押し付け力(ばね力であって、TSUを解除方向Dtrに押す力である解除力)よりもソレノイドSOLの吸引力(咬合力)が大きくなると、つめ部材TSUが位置Pkmに移動され、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが咬み合わされる。しかし、ソレノイドSOLへの通電が停止されると、プランジャPLNの吸引力(保持力)が失われ、弾性部材SPRによって、つめ部材TSU及びプッシュバーPBR(プランジャPLN)が位置Pkjにまで戻される。ここで、位置Pkmはつめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが咬み合わされる位置(咬み合い位置)であり、位置Pkjはつめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが咬み合わされない位置(解除位置)である。
以上、ロック機構LOKの各部材の概要について説明した。次に、図4(a)(b)を参照して、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが、咬み合っていない状態から咬み合う状態に移り変わる場合について説明する。
図4(b)に示すように、電気モータMTR、及び、ソレノイドSOLへの通電が行われていない状態でも、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとが咬み合わされる状態が維持される。この咬み合い状態を解除するために、電気モータMTRへの通電が行われる。このとき、ソレノイドSOLへの通電は停止されたままである。
〔各部名称の説明、及び、定義〕
先ず、図5を参照して、つめ部材TSU、及び、ラチェット歯車RCHの各部位の名称について説明する。ここで、ラチェット歯車RCHの外形は円弧で形成されるが、説明を分かり易くするため、便宜的に直線形状として表現している。
図6を参照して、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとの咬み合いが開始される作動(ロック機構LOKの咬み合い開始作動)について説明する。咬み合い開始作動は、駐車ブレーキの開始に相当する。状態〔J1〕〜〔J3〕は、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとの相対的な位置関係を、順を追って図示するものである。図5と同様に、ラチェット歯車RCHの外形は円弧で形成されるが、便宜的に直線形状として表現している。
図7を参照して、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとの咬み合いが解除される作動(ロック機構LOKの咬み合い解除作動)について説明する。咬み合い解除作動は、駐車ブレーキの解除に相当する。状態〔J4〕〜〔J5〕は、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとの相対的な位置関係を、順を追って図示するものである。状態〔J4〕は、図6の状態〔J3〕に対応している。図5と同様に、ラチェット歯車RCHの外形が、直線形状として表現されている。
図8の時系列線図を参照して、ロック機構LOKの咬み合い開始作動、及び、その解除作動についての実施態様を説明する。図8(a)が、解除状態から咬み合い状態に遷移する咬み合い開始作動を示す。また、図8(b)が、咬み合い状態から、その状態が解消される咬み合い解除作動を示す。なお、時系列線図において、値の大小関係、及び、増加/減少を表現する際に、値の符号を考慮すると、それらが煩雑になる。このため、以下の説明では、値の大小・増減は、値の大きさ(絶対値)に基づいて表現される。
次に、図8(b)を参照して、ロック機構LOKの咬み合い解除作動について説明する。駐車ブレーキが作動している状況で、運転者による駐車スイッチMSWの操作によって、その作動が解除される場合について説明する。
図9の概略図を参照して、つめ部材TSUとラチェット歯車RCHとの接触部Stmと、ラチェット歯車RCHの傾き角(第2斜面Hs2の傾斜角)βとの関係について説明する。
摩擦部材MSBの摩耗によって、駐車ブレーキが作動する場合の、ラチェット歯車RCHにおける咬み合い位置は変化する。即ち、つめ部材TSUにおいては、接触部(咬み合い面)Stmは常に同じ部位であるのに対し、ラチェット歯車RCHにおいては、摩擦部材MSBが磨耗するに伴い、異なる歯にて咬み合いがなされる(ラチェット歯車RCHの接触部Stmが順次変化していく)。つめ部材TSU、及び、ラチェット歯車RCHの疲労強度には、この事象が考慮される必要がある。
図11〜図14を参照して、車輪WHLに入力される路面凹凸による振動に対する、つめ部材TSUの適切な配置について説明する。
図11は、車両が、路面凹凸が大である道路を走行する場合に、その車輪WHLに作用する加速度(車輪加速度)Gwを、実際に測定した実験結果である。図11(a)の上図に示すように、車輪WHLは回転しながら前進し、路面GRNの凸部に衝突する。このとき、路面から力を受け、車輪加速度Gwが生じる。互いに直交する2軸方向の加速度Gh(水平方向)、Gv(鉛直方向)を計測することができる加速度計GSを車輪WHLに装着し、実際に計測を実施した。具体的には、サスペンションアーム上に、回転部材KTBに可能な限り近接して加速度計GSを取り付け、車輪加速度Gwの各成分Gh、Gvの計測を実施した。
車輪WHLを側面視する、図12、及び、図13を参照して、つめ部材TSUの中心軸Jtsの適切な配置について説明する。
図14を参照して、つめ部材TSUの中心軸Jtsを適切な範囲に設定した場合における、つめ部材TSUの移動方向に作用する車輪加速度(加速度のJts方向成分)Gtsの低減効果について説明する。図14は、車輪加速度Gwが、図11(b)の一点鎖線Bnpにて示す加速度分布を想定し、つめ部材TSUの中心軸方向(つめ部材TSUの移動方向であって、咬み合い方向Dts)に入力される加速度成分Gtsをプロットしている。具体的には、図14は、つめ部材TSUの中心軸Jtsと水平面上の車両進行方向(水平方向)Dshとのなす角度ψを変化させた場合における、車輪加速度Gwの方向φと、車輪加速度GwのJts方向成分Gtsとの関係を示している。
Claims (4)
- 車両の車輪側に設けられる電気モータと、
前記車輪側に設けられるキャリパと、
前記キャリパに設けられ、前記車輪と一体回転する回転部材に摩擦部材を押し付ける押圧部材と、
前記キャリパに回転可能に支持され、前記電気モータによって回転駆動されて前記押圧部材を駆動する動力伝達部材と、
前記動力伝達部材に固定されるラチェット歯車と、
前記キャリパに対して第1直線方向に移動可能に配置され、前記ラチェット歯車と咬み合い可能なつめ部材と、
前記キャリパの一部であり、又は、前記キャリパに固定され、前記つめ部材の前記第1直線方向への移動をガイドするガイド部材と、
前記キャリパに固定される固定部材と、前記固定部材に対して前記第1直線方向に移動可能に配置されるとともに別体の前記つめ部材と係合する可動部材と、を備えたソレノイドであって、通電時に前記可動部材が前記つめ部材を、前記第1直線方向における前記つめ部材が前記ラチェット歯車に近づく咬み合い方向に押すソレノイドと、
前記つめ部材を、前記第1直線方向における前記咬み合い方向とは反対の解除方向に常時押す弾性部材と、
を備えた、車両の電動制動装置。 - 請求項1に記載の車両の電動制動装置であって、
複数の前記動力伝達部材の間の動力伝達経路内に介装され、前記電気モータの回転を減速する減速機を備え、
前記ラチェット歯車は、
前記複数の動力伝達部材のうち、前記減速機に対して前記電気モータに近い側にある前記動力伝達部材に固定される、車両の電動制動装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の車両の電動制動装置において、
前記つめ部材と前記可動部材との係合部が、互いに嵌め合い可能な凹凸形状によって構成され、
前記つめ部材と前記可動部材とが嵌め合う隙間が、前記つめ部材と前記ガイド部材との間の隙間より大きい、車両の電動制動装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の車両の電動制動装置において、
前記ガイド部材における、前記つめ部材の前記第1直線方向への移動をガイドするガイド面について、
前記つめ部材に設けられたつめから遠い側の前記ガイド面の前記第1直線方向の長さが、前記つめ部材に設けられた前記つめに近い側の前記ガイド面の前記第1直線方向の長さより長い、車両の電動制動装置。
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