JP2015145158A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この電動ブレーキ装置は、電動モータ2と、直動機構と、ブレーキ部材と、制御装置9とを備える。制御装置9は、ブレーキ操作手段の操作量からブレーキ力の指令値Ftを出力するブレーキ力指令手段31aと、このブレーキ力指令手段31aから出力されるブレーキ力の指令値Ftに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内で、電動モータ2の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力F(θ´)、となるように電動モータ2を制御するモータ回転角制御手段42とを有する。
【選択図】 図3
Description
1.遊星ローラねじ機構を使用した電動式直動アクチュエータが提案されている(特許文献1)。
2.ブレーキペダルを踏み込むことで、モータの回転運動を直動機構を介して直線運動に変換して、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧接触させて制動力を負荷する(特許文献2)。
前記理由により、前記電動ブレーキ装置の消費電力を低減するためには、単位ブレーキ力当たりの電流値を下げることが有効である。
ブレーキ操作手段32の操作量から前記ブレーキ力の指令値Ftを出力するブレーキ力指令手段31aと、
このブレーキ力指令手段31aから出力されるブレーキ力の指令値Ftに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内で、前記電動モータ2の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力F(θ´)、となるように前記電動モータ2を制御するモータ回転角制御手段42とを有することを特徴とする。
前記電動モータ2として、所望の分解能があり、角度制御可能な永久磁石式のモータが適用される。
前記ブレーキ力許容誤差ΔFの範囲は、例えば、ユーザー等の感覚や、ブレーキ力F(θ´)を決定するときの車速等の条件により定められる。
電流損失は、電流の二乗に比例するため、最終的にブレーキ力に対する電動モータの電流損失の相関は、ブレーキ力の二乗成分およびトルクリプルの二乗成分の加算値となる。
電動モータ2に電流を流して回転させたときに発生するトルク変動成分、すなわちトルクリプルは、特に高速回転時において機器の振動や騒音等の問題を引き起こす場合がある。トルクリプルを制御のみで完全に抑制することは困難である為、ハードウェアの対策としてモータ回転時の磁束密度分布を均一化するようなステータやロータ形状設計が一般に用いられるが、体積当たりのトルク密度が低下する場合が多く、モータが大型化する問題がある。このため、電動ブレーキ装置のようにモータ搭載スペースが限られ、かつ主に低速回転で使用される場合、ある程度トルクリプルを許容した上でトルク密度を優先する設計が有効である。
この構成では、電動モータ2に発生するトルクリプルを積極的に利用して、ブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内で、電動モータ2における電流損失が最小となるモータ回転角を探索し、その電流損失が最小となるモータ回転角のときのブレーキ力を採用している。この場合のブレーキ力は、本発明の制御を行っていないブレーキ力に比べて大小変動するものの、ブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内であるため、必要十分な制動力を発揮する。このようにブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内で、電流損失が最小となるモータ回転角およびそのモータ回転角のときのブレーキ力を決定しているため、電動モータ2を大型化することなく電流損失を低減することができ、また、必要十分な応答性を確保することができる。
前記閾値以下とは、車速が例えば数km/h以下の低速時または停車時である。
ブレーキ力許容誤差ΔFが車両運動に影響を及ぼし難い低速時または停車時のとき、モータ回転角制御手段42は、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力F(θ´)を決定し得る。
前記左右のブレーキ力許容誤差ΔFRLは、試験やシミュレーション等の結果に応じて設定される。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置は、ハウジング1と、電動モータ2と、この電動モータ2の回転を減速する減速機構3と、伝達機構である直動機構4と、ロック機構5と、ブレーキロータ6と、ブレーキ部材であるブレーキパッド7と、制御装置9とを有する。ハウジング1の開口端に、径方向外方に延びるベースプレート8が設けられ、このベースプレート8に電動モータ2が支持されている。ハウジング1内には、電動モータ2の出力によりブレーキロータ6、この例ではディスクロータに対して制動力を負荷する直動機構4が組み込まれている。ハウジング1の開口端およびベースプレート8の外側面は、カバー10によって覆われている。
直動機構4は、減速機構3で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ6に対してブレーキパッド7を当接離隔させる機構である。この直動機構4は、スライド部材11と、軸受部材12と、環状のスラスト板13と、スラスト軸受14と、転がり軸受15,15と、回転軸16と、キャリア17と、すべり軸受18,19とを有する。ハウジング1の内周面に、円筒状のスライド部材11が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。スライド部材11の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起11aが設けられている。この螺旋突起11aに、後述する複数の遊星ローラ20が噛合している。
キャリア17のインナ側ディスク17bと、遊星ローラ20の軸方向一端部との間には、ワッシャおよびスラスト軸受(いずれも図示せず)が介在されている。ハウジング1内において、インナ側ディスク17bと軸受部材12との間には、環状のスラスト板13およびスラスト軸受14が設けられている。
図2に示すように、減速機構3は、電動モータ2の回転を、回転軸16に固定された出力ギヤ23に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構3は、電動モータ2のロータ軸2aに取付けられた入力ギヤ24の回転を、ギヤ列25,26,27により順次減速して、回転軸16の端部に固定された出力ギヤ23に伝達可能としている。
ロック機構5は、直動機構4の制動力弛み動作を阻止するロック状態と許容するアンロック状態とにわたって切換え可能に構成されている。前記減速機構3に、ロック機構5が設けられている。ロック機構5は、ケーシング(図示せず)と、ロックピン29と、このロックピン29をアンロック状態に付勢する付勢手段(図示せず)と、ロックピン29を切換え駆動するアクチュエータであるリニアソレノイド30とを有する。前記ケーシングは、ベースプレート8に支持され、このベースプレート8には、ロックピン29の進退を許すピン孔が形成されている。
前記電流損失低減手段41とモータ回転角制御機能部40とでモータ回転角制御手段42が構成される。
この構成では、前記トルクリプルを考慮して電流損失を低減するブレーキ力を決定している。
変数:θ(θMIN<θ<θMAX)
τ:ブレーキ力F(θ)に必要な平均トルク
τripple:トリクリプル成分
θe:機械角θに対応する電気角
τ+d=J×(d2θ/dt2)
この構成によると、ブレーキ力許容誤差ΔFが車両運動に影響を及ぼし難い低速時または停車時のとき、モータ回転角制御手段42は、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力F(θ´)を決定し得る。
電動モータ2の回転運動をブレーキ部材の動作に変換する伝達機構として、ドラム式の押圧機構を採用しても良い。
4…直動機構
7…ブレーキパッド(ブレーキ部材)
9…制御装置
31a…ブレーキコントローラ(ブレーキ指令手段)
32…ブレーキペダル(ブレーキ操作手段)
42…モータ回転角制御手段
43…車速検出手段
Claims (5)
- 電動モータと、車両の車輪にブレーキ力を与えるブレーキ部材と、前記電動モータの回転運動を前記ブレーキ部材の動作に変換する伝達機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置は、
ブレーキ操作手段の操作量から前記ブレーキ力の指令値Ftを出力するブレーキ力指令手段と、
このブレーキ力指令手段から出力されるブレーキ力の指令値Ftに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔFの範囲内で、前記電動モータの電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力F(θ´)、となるように前記電動モータを制御するモータ回転角制御手段と、
を有することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 請求項1記載の電動ブレーキ装置において、前記モータ回転角制御手段は、前記ブレーキ力F(θ´)が前記ブレーキ力の指令値Ftよりも大となるように、前記ブレーキ力許容誤差ΔFの範囲を設定した電動ブレーキ装置。
- 請求項1または請求項2記載の電動ブレーキ装置において、前記モータ回転角制御手段は、前記ブレーキ力の指令値Ftが大きくなる程、前記ブレーキ力許容誤差ΔFが大きくなるように設定した電動ブレーキ装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記車両の速度を検出する車速検出手段を設け、前記モータ回転角制御手段は、前記車速検出手段で検出される車速が閾値以下のときのみ、前記ブレーキ力F(θ´)を決定する電動ブレーキ装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置において、前記モータ回転角制御手段は、左右の車輪に設けられた電動ブレーキ装置A,Bについて、前記ブレーキ力の指令値Ftに対し、一方の電動ブレーキ装置Aのブレーキ力FA(θA)と、他方の電動ブレーキ装置Bのブレーキ力FB(θB)が、設定された左右のブレーキ力許容誤差ΔFRLに対してFA(θA)−FB(θB)<ΔFRLであり、かつ、電動ブレーキ装置Aおよび電動ブレーキ装置Bの電流損失の加算値が最小となるモータ回転角θA,θBに制御する電動ブレーキ装置。
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