JP2020100368A

JP2020100368A - ディスクブレーキ

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Publication number: JP2020100368A
Application number: JP2018241599A
Authority: JP
Inventors: 英明後藤; Hideaki Goto; 藤田　治彦; Haruhiko Fujita; 治彦藤田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-25
Also published as: JP7061558B2

Abstract

【課題】近接センサで利用する２つのコイルの実装面積の低減を図り、搭載性を向上する。【解決手段】本ディスクブレーキは、ピストンの推進による制動部材への押圧力に対する反力を検出する推力センサが、反力の影響を受けて直線的に移動する導電性部材１３０と、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８とを含む、非接触型の近接センサにより構成される。又、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、導電性部材１３０の移動方向視で互いに少なくとも一部が重なる態様で配置されると共に、励磁される期間が互いに重ならないように間欠的に励磁電流が供給される。これにより、２つのコイル１３６、１３８の実装面積を低減して搭載性を向上することが可能となり、更に、コイル同士が磁気的に干渉することなく別個に検出することができ、冗長性を問題なく確保することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、ディスクブレーキに関するものである。

ディスクブレーキには、電動機により発生する駆動力を利用して、制動部材を被制動部材に押圧することで、制動力を発生させるものがあり、更にその制動力を検出するために推力センサを要するものがある（例えば特許文献１参照）。そのような推力センサは、従来、起歪体を使用していたため、搭載性が悪く、又、製作コストも嵩むことから、目標コストの達成が困難であった。そこで、起歪体を必要とせず、低コストで推力を検出する方法として、近接センサを利用することが考えられる。近接センサにより推力を検出するためには、例えば、被制動部材への押圧時に制動部材が受ける反力の影響により移動するターゲットと、このターゲットの変位を検出するコイルとが必要になる。このようなコイルは、省スペース化や制御の容易化等の観点から、ＥＣＵ等の基板上にパターンにより設けられることになる。

特開２００７−４５２７１号公報

ここで、検出された推力が電動機のフィードバック制御に用いられること等を考慮すると、近接センサには冗長性の確保が求められるため、上述したコイルを２系統設ける必要がある。しかしながら、基板上に２系統のコイルを並べて設けると、１系統の場合と比較して２倍以上の実装面積が必要となり、基板が大きくなってしまう。加えて、並べられた２系統のコイルに対応するために、ターゲットも大きくする必要があることから、搭載性が更に悪化してしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、近接センサで利用する２つのコイルの実装面積の低減を図り、搭載性を向上することにある。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、電動機の駆動力によりピストンを推進させて、制動部材を被制動部材に押圧するディスクブレーキであって、前記ピストンの推進による前記制動部材への押圧力に対する反力を検出するための推力センサが、前記反力の影響を受けて移動する導電性部材と、第１のコイル及び第２のコイルとを含み、前記第１のコイルと前記導電性部材との間の距離、及び、前記第２のコイルと前記導電性部材との間の距離を検出する、非接触型の近接センサにより構成され、前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記導電性部材の移動方向視で互いに少なくとも一部が重なる態様で配置されると共に、励磁される期間が互いに重ならないように間欠的に励磁電流が供給されることを特徴とするものである。

本発明はこのように構成したので、近接センサで利用する２つのコイルの実装面積の低減を図ることができ、搭載性を向上することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るディスクブレーキの要部断面図である。図１のディスクブレーキの要部拡大図である。図１のディスクブレーキに搭載された近接センサの模式的な回路図である。図３の近接センサで利用される２つのコイルとターゲットとの位置関係を示すイメージ図である。図３の近接センサで利用される２つのコイルの励磁タイミングを示すタイミングチャートである。図３の近接センサで利用される２つのコイルの各々が励磁されたときの磁束を示すイメージ図である。ピストンの推力と皿ばねのたわみ量との関係を模式的に示すグラフである。皿ばねのたわみ量とコイルのインダクタンスとの関係を模式的に示すグラフである。

以下、実施の形態を図面に基づき説明する。なお、全ての図面にわたって、共通する部分については同一の符号を付しており、又、図１及び図２において、各図における右側（カバー部材３６側）を一端側（インナ側）、図における左側（ディスクロータＤ側）を他端側（アウタ側）として図示している。
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係るディスクブレーキ１は、通常走行時、電動機としての電動モータ４０の駆動によって制動力を発生させる電動ブレーキ装置である。又、ディスクブレーキ１は、一対のインナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３と、キャリパ４とを備え、キャリパ浮動型として構成されている。インナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３は、被制動部材として車両の回転部に取り付けられたディスクロータＤを挟んで、軸方向両側に制動部材として配置されている。なお、一対のインナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３と、キャリパ４とは、車両のナックル等の非回転部に固定されたキャリア５により、ディスクロータＤの軸方向へ移動可能に支持されている。

キャリパ４は、キャリパ４の主体であるキャリパ本体８と、キャリパ本体８のシリンダ部１３内のピストン１８に推力を付与する駆動機構９とを備えている。キャリパ本体８は、インナブレーキパッド２に対向する一端側に配置され、インナブレーキパッド２に対向して開口する円筒状のシリンダ部１３と、シリンダ部１３からディスクロータＤを跨いでアウタ側へ延び、アウタブレーキパッド３に対向する先端側に配置される一対の爪部１４、１４とを備えている。シリンダ部１３の一端側には、貫通孔１５が設けられた底壁２３が形成されており、貫通孔１５と連通するように、小径開口部２１及び大径開口部２２を含むシリンダボア１６が他端側へと延びている。

キャリパ本体８のシリンダ部１３内、すなわちシリンダ部１３のシリンダボア１６には、ピストン１８がシリンダ部１３に対して相対回転不能に、且つ軸方向に移動可能に収容されている。ピストン１８は、インナブレーキパッド２を押圧するものであり、有底のカップ状に形成され、その底部がインナブレーキパッド２に対向するように、シリンダ部１３のシリンダボア１６内に収容されている。ピストン１８は、その底部とインナブレーキパッド２との間の回り止め係合によって、シリンダボア１６（延いてはキャリパ本体８）に対して相対回転不能に支持されている。シリンダ部１３のシリンダボア１６には、その他端側の内周面にシール部材（図示略）が配置されている。そして、ピストン１８は、このシール部材に接触した状態で軸方向に移動可能に、シリンダボア１６に収容されている。又、ピストン１８の底部側の外周面と、シリンダボア１６の他端側の内周面との間には、ダストブーツ２０が介装されている。これらのシール部材及びダストブーツ２０により、シリンダボア１６内への異物の侵入が防がれるようになっている。

キャリパ本体８のシリンダ部１３の底壁２３側（一端側）には、ギヤハウジング２５が一体的に連結され、このギヤハウジング２５の内部に、モータギヤアッシ３０が収容されている。モータギヤアッシ３０は、後述する電動モータ４０、平歯多段減速機構４１及び遊星歯車減速機構４２である。ギヤハウジング２５は、電動モータ４０を収容する第１ギヤハウジング２７と、主に遊星歯車減速機構４２を収容する第２ギヤハウジング２８とを備えている。第１ギヤハウジング２７に、他端側からシリンダ部１３の底壁２３が一体的に連結され、その結果、シリンダ部１３と第１ギヤハウジング２７（電動モータ４０）とが、略平行に並ぶように配置される。第２ギヤハウジング２８には、後述するスピンドル９３を含む遊星キャリア７２の小径円筒状部８６が挿通される挿通孔２９が形成される。

第２ギヤハウジング２８の底面からは、後述するインターナルギヤ７１の径方向の移動を規制する円筒状拘束部３２が突設され、この円筒状拘束部３２の径方向外側には、円筒状拘束部３２と対向する壁面との間に環状溝部３３が形成されている。円筒状拘束部３２と対向する壁面には、周方向に間隔を空けて複数の係合凹部３４が形成されている。又、円筒状拘束部３２には、後述する第１減速歯車４８の大径歯車５３との干渉を避けるように、その大径歯車５３が入り込む切欠き部（図示略）が形成されている。ギヤハウジング２５の一端側開口は、カバー部材３６により閉塞されており、このカバー部材３６は、気密的にギヤハウジング２５に取り付けられている。

駆動機構９は、電動モータ４０と、電動モータ４０からの回転トルクを増力する減速機構としての、平歯多段減速機構４１及び遊星歯車減速機構４２と、遊星歯車減速機構４２からの回転を直線運動に変換して、ピストン１８に推力を付与する回転直動変換機構４３と、を備えている。電動モータ４０は、上述したように、第１ギヤハウジング２７内に配置され、その回転軸４０Ａがカバー部材３６（一端側）に向かって延びている。平歯多段減速機構４１は、ピニオンギヤ４７と、減速ギヤとしての第１減速歯車４８と、第２減速歯車４９とを備えている。第１減速歯車４８及び第２減速歯車４９は、金属、あるいは、繊維強化樹脂等の樹脂にて構成される。

ピニオンギヤ４７は、筒状に形成され、電動モータ４０の回転軸４０Ａに圧入固定されている。第１減速歯車４８は、ピニオンギヤ４７に噛合する大径の大径歯車５３と、大径歯車５３から同心状に一端側に向かって軸方向に延びる小径の小径歯車５４とを備えた、段付歯車で構成されている。第１減速歯車４８は、その径方向中央部が第１ギヤハウジング２７と第２ギヤハウジング２８との境目付近に配置される。すなわち、第１減速歯車４８の大径歯車５３は、第１ギヤハウジング２７及び第２ギヤハウジング２８を跨ぐようにして配置される。第１減速歯車４８は、その支持ロッド６０が回転自在に支持されており、支持ロッド６０がギヤハウジング２５の底面に圧入固定されている。小径歯車５４の軸方向長さは、大径歯車５３の軸方向長さよりも相当長く形成されており、後述する第２減速歯車４９の大径歯車５７の軸方向長さと略同じである。

第１減速歯車４８の小径歯車５４は、第２ギヤハウジング２８内に収容された第２減速歯車４９と噛合している。第２減速歯車４９は、第１減速歯車４８の小径歯車５４と噛合する大径の大径歯車５７と、大径歯車５７から同心状に他端側に向かって軸方向に延びる小径のサンギヤ５８とを備えている。第２減速歯車４９の径方向中央部には、軸方向に貫通する支持孔６２が形成され、この支持孔６２に、後述するスピンドル９３の支持軸部９５が回転自在に挿通されている。その結果、第２減速歯車４９は、ギヤハウジング２５に対して回転自在に支持される。サンギヤ５８は、遊星歯車減速機構４２の一部として構成されている。大径歯車５７とサンギヤ５８とは、その軸方向長さが略同じである。大径歯車５７の内周面とサンギヤ５８の外周面との間には、環状の空間６３が形成される。第２減速歯車４９の大径歯車５７の一端とサンギヤ５８の一端とは、環状の円環状壁部６５により接続されている。円環状壁部６５の他端側の面でその外周端寄りに、遊星歯車減速機構４２側（他端側）に突出する環状のストッパ部６６が形成されている。

遊星歯車減速機構４２は、第２減速歯車４９のサンギヤ５８と、複数個のプラネタリギヤ７０と、インターナルギヤ７１とを備えている。遊星歯車減速機構４２からの回転、すなわち各プラネタリギヤ７０からの回転が、遊星キャリア７２に伝達される。各プラネタリギヤ７０は、サンギヤ５８に噛合する歯車７５と、遊星キャリア７２から立設されるピン９０が回転自在に挿通される孔部７６とを有しており、サンギヤ５８の周りに周方向に沿って等間隔に配置されている。詳しくは、プラネタリギヤ７０の各々は、サンギヤ５８に噛合しつつ、大径歯車５７の内周面とサンギヤ５８の外周面との間の環状の空間６３に、周方向に沿って等間隔で配置されている。

インターナルギヤ７１は、各プラネタリギヤ７０の歯車７５と噛合する内歯７８と、この内歯７８の一端から連続して径方向中心に延び、各プラネタリギヤ７０の軸方向の移動を規制する環状壁部７９と、内歯７８から他端側に向かって延びる円筒状壁部８０とを備えている。インターナルギヤ７１の内歯７８の部位は、第２減速歯車４９の大径歯車５７の内周面と、各プラネタリギヤ７０との間に配置される。なお、インターナルギヤ７１の内歯７８の部位の他端側の面と、各プラネタリギヤ７０の他端側の面と、サンギヤ５８の他端側の面とは、略同一平面上に位置する。インターナルギヤ７１の円筒状壁部８０には、径方向外方に突設する係合凸部８２が、周方向に間隔を空けて複数形成されている。

インターナルギヤ７１の円筒状壁部８０には、その周方向の一部に、第１減速歯車４８の大径歯車５３との干渉を避けるように、大径歯車５３が入り込む切欠き部（図示略）が形成されている。そして、インターナルギヤ７１の円筒状壁部８０の一端面が第２ギヤハウジング２８の底面に当接しつつ、その円筒状壁部８０の内周面が第２ギヤハウジング２８の円筒状拘束部３２の外周面に当接すると共に、円筒状壁部８０から突設された各係合凸部８２が第２ギヤハウジング２８の壁面に設けられた各係合凹部３４に係合する。又、インターナルギヤ７１の一端側の面には、第２減速歯車４９の円環状壁部６５に設けられた環状のストッパ部６６が当接される。その結果、インターナルギヤ７１は、その径方向及び軸方向の移動が規制されると共に、ギヤハウジング２５に対して相対回転不能に支持される。

遊星キャリア７２は、大径円環板状部８５と、大径円環板状部８５から同心状に他端側に突設される小径円筒状部８６とを備えている。遊星キャリア７２は、その径方向略中央にスプライン孔部８７が軸方向に貫通するように形成されている。大径円環板状部８５は、第２ギヤハウジング２８の円筒状拘束部３２の内側に配置される。遊星キャリア７２の大径円環板状部８５の外周側には、周方向に沿って間隔を空けて、各プラネタリギヤ７０と対応するように複数のピン用孔部８９が形成されている。そして、各ピン用孔部８９にピン９０の夫々が圧入固定されており、ピン９０の各々が、各プラネタリギヤ７０の孔部７６に回転自在に挿通されている。遊星キャリア７２の小径円筒状部８６は、第２ギヤハウジング２８の挿通孔２９に挿通されている。なお、それら小径円筒状部８６と挿通孔２９とは、その軸方向長さが略同じである。

遊星キャリア７２の外径は、インターナルギヤ７１の内歯７８の内径よりも小径である。遊星キャリア７２の大径円環板状部８５の厚みは、第２ギヤハウジング２８に設けられた円筒状拘束部３２の高さと略同じである。又、遊星キャリア７２の大径円環板状部８５の厚みは、第１減速歯車４８の大径歯車５３の歯幅（厚み）よりも若干厚く形成されている。遊星キャリア７２、詳しくは遊星キャリア７２の大径円環板状部８５と、第１減速歯車４８の大径歯車５３とは、径方向で重なるように配置される。換言すれば、遊星キャリア７２の軸方向の範囲内に、詳しくは遊星キャリア７２の大径円環板状部８５の軸方向の範囲内に、第１減速歯車４８の大径歯車５３が位置する。第１減速歯車４８の大径歯車５３は、第２ギヤハウジング２８の円筒状拘束部３２に設けられた切欠き部（図示略）と、インターナルギヤ７１の円筒状壁部８０に設けられた切欠き部（図示略）とに入り込むように配置されている。その結果、遊星キャリア７２の大径円環板状部８５の外周面と、第１減速歯車４８の大径歯車５３の外周面とが、対向して近接して配置されている。

スピンドル９３は、遊星キャリア７２からの回転が伝達され、その回転トルクを回転直動変換機構４３に伝達するものである。具体的に、スピンドル９３は、第２減速歯車４９の支持孔６２に挿通される支持軸部９５と、この支持軸部９５と一体的に接続され、遊星キャリア７２のスプライン孔部８７と係合するスプライン軸部９６と、このスプライン軸部９６と一体的に接続されて貫通孔１５を通ってシリンダボア１６内に延び、回転直動変換機構４３の一部として機能する主軸部９７と、を備えている。スピンドル９３の支持軸部９５が、第２減速歯車４９の支持孔６２に回転自在に挿通されることで、第２減速歯車４９が、ギヤハウジング２５に対して回転自在に支持されている。又、スピンドル９３のスプライン軸部９６が、遊星キャリア７２のスプライン孔部８７に係合することで、遊星キャリア７２とスピンドル９３との間で互いに回転トルクが伝達される。

シリンダ部１３のシリンダボア１６の一端側には、円環状のスラストベアリング１２０が軸方向に移動可能に配置されており、このスラストベアリング１２０の内側孔を通って、スピンドル９３の主軸部９７が他端側へと延びている。スラストベアリング１２０は、シリンダボア１６の小径開口部２１に内側から当接する一端側玉受部１２２と、スピンドル９３の主軸部９７の外周に嵌合する円環状の他端側玉受部１２４と、複数のボール１２６とを備え、複数のボール１２６は、一端側玉受部１２２及び他端側玉受部１２４の互いに対向する面に設けられた、ボール溝の間に介装されている。このような構成により、スピンドル９３は、スラストベアリング１２０を介して、シリンダボア１６内で回転自在に支持される。一方、シリンダボア１６内であって、スラストベアリング１２０の一端側玉受部１２２とシリンダ部１３の底壁２３との間には、それら両者に当接して皿ばね１２８が配置されている。スピンドル９３の主軸部９７は、皿ばね１２８の内側開口部を通って延びている。このような構成により、スピンドル９３及びスラストベアリング１２０は、皿ばね１２８が変形可能な距離だけ、一端側へ向かって変位可能になっている。

スピンドル９３の支持軸部９５は、第２減速歯車４９の厚みよりも長く、支持孔６２から第２減速歯車４９よりも一端側に突出している。そして、支持軸部９５の先端には、後述する近接センサ１３４の一部を構成するターゲットとして、導電性部材１３０が取り付けられている。本実施形態における導電性部材１３０は円板状を成しており、導電性部材１３０の一方の面１３０ａの中心近傍が、支持軸部９５の先端に固定されている。又、ギヤハウジング２５（第２ギヤハウジング２８）内であって、導電性部材１３０の他方の面１３０ｂと対向する位置に、制御基板１１６が設置されている。制御基板１１６には、図３に示すような、ピストン１８からインナブレーキパッド２への推力に対する反力を検出するための、推力センサ１３２を構成する近接センサ１３４の回路が実装されている。

本実施形態の近接センサ１３４は、図１及び図２に示した導電性部材１３０に加えて、図３に示すように、第１のコイル１３６、第２のコイル１３８、第１のセンサＩＣ１４０、及び、第２のセンサＩＣ１４２を含んでいる。第１のセンサＩＣ１４０は、同じく制御基板１１６に実装されているマイクロコンピュータ１４４との通信インタフェース機能と、第１のコイル１３６への励磁電流の供給機能と、第１のコイル１３６における励磁電流の変化を検出する機能とを備えている。同様に、第２のセンサＩＣ１４２は、マイクロコンピュータ１４４との通信インタフェース機能と、第２のコイル１３８への励磁電流の供給機能と、第２のコイル１３８における励磁電流の変化を検出する機能とを備えている。図３の例において、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２は、マイクロコンピュータ１４４から供給されるクロックを利用して、マイクロコンピュータ１４４とＳＰＩ通信を行い、このＳＰＩ通信を介して情報のやり取りを行う。又、図３の例では、低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）１４６から、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２とマイクロコンピュータ１４４とに対して、５Ｖから各部品の動作電圧まで下げられた電圧が供給されている。

本実施形態において、図１及び図２に示す制御基板１１６は、その２つの面１１６ａ、１１６ｂの双方にパターンが形成される２層式の基板（両面基板）により構成されている。そして、制御基板１１６の一方の面１１６ａに第１のコイル１３６が、制御基板１１６のもう一方の面１１６ｂに第２のコイル１３８が、夫々パターンにより形成されている。更に、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、図４のイメージ図に示すように、導電性部材１３０の移動方向視（図４における上下方向視）で、互いに少なくとも一部が重なる態様、本実施形態では同軸状にコイルの略全領域同士が重なる態様で、制御基板１１６の２つの面１１６ａ、１１６ｂに形成されている。図４のイメージ図では、導電性部材１３０と第１のコイル１３６との間の距離が、導電性部材１３０と制御基板１１６との間の距離に相当し、第１のコイル１３６と第２のコイル１３８との間の距離が、制御基板１１６の厚みに相当する。

上記のような構成の近接センサ１３４は、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８のインダクタンスが大きくなるほど、分解能が高くなるという特徴を有しており、必要とされる推力の分解能から、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８の実装面積が決定される。又、ターゲットである導電性部材１３０の大きさは、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８の直径以上の大きさであることが好ましい。なお、制御基板１１６は、後述するように、電動モータ４０の制御を行う回路構成や、電動モータ４０の回転軸４０Ａの回転角度の算出を行う回路構成等も含んでいる。

図１及び図２を参照し、電動モータ４０の回転軸４０Ａは、ピニオンギヤ４７から一端側に突出している。電動モータ４０の回転軸４０Ａの一端には、ラチェットギヤ１００が圧入固定されている。このラチェットギヤ１００にレバー部材（図示略）が係合することで、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への推力が保持される。ラチェットギヤ１００の一端側に回転角検出手段１０３が配置されている。回転角検出手段１０３は、電動モータ４０の回転軸４０Ａの回転角度を検出するものであり、磁石部材１０６と、磁気検出ＩＣチップ１０７とを備えている。電動モータ４０の回転軸４０Ａの一端面には、圧入用凹部１０９が形成され、この圧入用凹部１０９に支持ロッド１１０が圧入固定されている。そして、この支持ロッド１１０により、カップ状の支持部材１１３内に配置されたリング状の磁石部材１０６が支持されている。又、磁石部材１０６の一端側に対向するように磁気検出ＩＣチップ１０７が配置されている。磁気検出ＩＣチップ１０７は、磁石部材１０６から発生する磁界の変化を検出するものであり、制御基板１１６の一方の面１１６ａに取り付けられている。そして、回転軸４０Ａの回転に伴って回転する磁石部材１０６からの磁束の変化を、磁気検出ＩＣチップ１０７により検出することで、制御基板１１６により、電動モータ４０の回転軸４０Ａの回転角度を演算して検出している。

回転直動変換機構４３は、平歯多段減速機構４１及び遊星歯車減速機構４２からの回転運動、すなわちスピンドル９３の回転運動を直線運動（以下、便宜上直動という）に変換し、その直動部材（図示略）の移動によりピストン１８に推力を付与するものである。回転直動変換機構４３は、シリンダボア１６内であって、その底面とピストン１８との間に配置される。そして、遊星キャリア７２の回転に伴ってスピンドル９３が回転すると、回転直動変換機構４３により、その直動部材が他端側に向かって前進することで、ピストン１８が前進し、このピストン１８によってインナブレーキパッド２がディスクロータＤに押し付けられる。
電動モータ４０は、その駆動が制御基板１１６からの指令により制御される。通常走行における制動時には、制御基板１１６により、運転者の要求を検出する検出センサやブレーキが必要な様々な状況を検出する種々の検出センサ等からの検出信号、回転角検出手段１０３からの検出信号、及び、推力センサ１３２（近接センサ１３４）等からの検出信号に基づき、電動モータ４０の駆動が制御される。

次に、本実施形態に係るディスクブレーキ１における、通常走行での制動及び制動解除の作用について説明する。
通常走行における制動時には、制御基板１１６からの指令により電動モータ４０が駆動され、その正方向、すなわち制動方向の回転が、平歯多段減速機構４１を介して遊星歯車減速機構４２のサンギヤ５８に伝達される。遊星歯車減速機構４２のサンギヤ５８の回転により、各プラネタリギヤ７０が自身の回転軸線を中心に自転しながら、サンギヤ５８の回転軸線を中心に公転することで、遊星キャリア７２が回転する。すなわち、電動モータ４０からの回転が、平歯多段減速機構４１及び遊星歯車減速機構４２を経由することで、所定の減速比で減速、増力されて遊星キャリア７２に伝達される。そして、遊星キャリア７２からの回転が、スピンドル９３に伝達される。

続いて、遊星キャリア７２の回転に伴ってスピンドル９３が回転すると、回転直動変換機構４３の作用により、その直動部材が前進してピストン１８を前進させる。このピストン１８が前進することで、インナブレーキパッド２がディスクロータＤに押し付けられる。そして、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力により、キャリパ本体８がキャリア５に対してインナ側に移動して、各爪部１４、１４によってアウタブレーキパッド３がディスクロータＤに押し付けられる。この結果、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３により挟みつけられて摩擦力が発生し、車両の制動力が発生することになる。

ここで、上記の制動時において、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力は、推力センサ１３２（近接センサ１３４）により検出される。すなわち、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力を受けると、スピンドル９３及びスラストベアリング１２０が一端側へと移動して、スラストベアリング１２０とシリンダ部１３の底壁２３との間に配置された皿ばね１２８が変形する。このとき、導電性部材１３０は、スピンドル９３の指示軸部９５の先端に取り付けられているため、皿ばね１２８の変形に追従して一端側へと変位する。このため、導電性部材１３０との近接度が、制御基板１１６に実装された第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８を利用して検出されることで、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力が検出されるものである。

図３及び図４を参照して、具体的に、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、マイクロコンピュータ１４４からの指令を受けた、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２から励磁電流が供給される。励磁電流を受けて励磁されると、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、導電性部材１３０と磁気的に結合する。このとき、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８と導電性部材１３０との間の距離が変化すると、磁気的な結合状態も変化し、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化により、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８へ供給される励磁電流が変化するため、この励磁電流の変化を第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２により検出することで、導電性部材１３０と第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８との近接度を検出する。

本実施形態において、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２から、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８に対して供給される励磁電流は、図５に示すように制御されている。すなわち、２つのコイル１３６、１３８へ供給される励磁電流は、励磁される期間（図５におけるｏｎの期間）が互いに重ならないように、間欠的に供給される。より詳しくは、第１のコイル１３６への励磁電流の立ち上がりのタイミングと、第２のコイル１３８への励磁電流の立ち下がりのタイミングとが略一致するように、且つ、第２のコイル１３８への励磁電流の立ち上がりのタイミングと、第１のコイル１３６への励磁電流の立ち下がりのタイミングとが略一致するように、互いに反転した波形状に制御される。

上記のような励磁電流の制御により、第１のコイル１３６に対してのみ励磁電流が供給されている期間は、図６（ａ）に示すように、第１のコイル１３６により交番磁界が発生し、第１のコイル１３６と導電性部材１３０とが磁気的に結合する。このため、この期間中は、第１のコイル１３６と導電性部材１３０との近接度が検出される。一方、第２のコイル１３８に対してのみ励磁電流が供給されている期間は、図６（ｂ）に示すように、第２のコイル１３８により交番磁界が発生し、第２のコイル１３８と導電性部材１３０とが磁気的に結合する。このため、この期間中は、第２のコイル１３８と導電性部材１３０との近接度が検出される。従って、第１のコイル１３６と導電性部材１３０との近接度、及び、第２のコイル１３８と導電性部材１３０との近接度が、別個に検出される。

ところで、ピストン１８からインナブレーキパッド２への推力に対する反力によって変形する皿ばね１２８のたわみ量は、ピストン１８がインナブレーキパッド２を押圧する推力と、皿ばね１２８のばね係数との関係から、図７に示すグラフのように一意に決定する。又、ピストン１８の推力の反力を受けた皿ばね１２８のたわみ量は、第１のコイル１３６或いは第２のコイル１３８のインダクタンスと、例えば図８に示すグラフのような関係にある。このため、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２により検出される励磁電流の変化から、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８のインダクタンスの変化が求められ、更にその結果と図７及び図８に示すような関係とから、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力が求められることになる。これらの計算は、例えばマイクロコンピュータ１４４により実行される。

一方、ディスクブレーキ１における制動解除の説明に移ると、制動解除時には、制御基板１１６からの指令により、電動モータ４０の回転軸４０Ａが逆方向、すなわち制動解除方向に回転すると共に、その逆方向の回転が平歯多段減速機構４１及び遊星歯車減速機構４２を介してスピンドル９３に伝達される。その結果、スピンドル９３の逆方向への回転を受けた、回転直動変換機構４３の作用により、その直動部材が後退して初期状態に戻り、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が解除される。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るディスクブレーキ１は、図１から図３に示すように、ピストン１８の推進によるインナブレーキパッド２（制動部材）への押圧力に対する反力を検出するための推力センサ１３２が、導電性部材１３０と第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８とを含む、非接触型の近接センサ１３４により構成されたものである。導電性部材１３０は、上記の反力の影響を受けて直線的（図１及び図２における右方向）に移動するように、本実施形態ではスピンドル９３の支持軸部９５の先端に取り付けられている。又、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、電動モータ４０の回転軸４０Ａの回転角度を検出する回路と共に、図３に示すような回路構成で、制御基板１１６上に実装されている。

より詳しくは、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、図４に示す位置関係になるように、両面基板である制御基板１１６の２つの面１１６ａ、１１６ｂの夫々に、導電性部材１３０の移動方向視（図４における上下方向視）で、互いに重なる態様で配置されている。これにより、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８が、同一平面上に並べて実装される場合と比較して、実装面積を大幅に低減することができ、更に、距離検出のターゲットである導電性部材１３０の大きさも低減することができる。このため、各コイル１３６、１３８の大きさを小さくして分解能を低減することなく、近接センサ１３４により構成される推力センサ１３２の搭載性を向上することが可能となる。

しかも、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８は、図５に示すように、励磁される期間が互いに重ならないように、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２から間欠的に励磁電流が供給される。これにより、共に制御基板１１６上に実装されているにも関わらず、図６に示すように、コイル同士が磁気的に干渉することなく、第１のコイル１３６と導電性部材１３０との間の距離、及び、第２のコイル１３８と導電性部材１３０との間の距離を、別個に検出することが可能となる。従って、推力センサ１３２を非接触型の近接センサ１３４で構成しながらも、冗長性を問題なく確保することができ、例えば、第１のコイル１３６を使用した検出結果と、第２のコイル１３８を使用した検出結果とを比較することにより、一方の検出系統の故障等を迅速に検知することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係るディスクブレーキ１は、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８の各々へ供給される励磁電流が、任意に制御されるものである。すなわち、本実施形態では、マイクロコンピュータ１４４からの指令により、第１のセンサＩＣ１４０及び第２のセンサＩＣ１４２から供給される励磁電流が任意に制御される。このとき、例えば、図５のタイミングチャートに示すように、一方のコイルの励磁期間が終わるタイミング（ｏｆｆとなるタイミング）と、他方のコイルの励磁期間が始まるタイミング（ｏｎとなるタイミング）とが、略同時になるように励磁電流を制御するものとする。このような制御により、第１のコイル１３６と第２のコイル１３８との磁気的な干渉を回避しつつ、常に何れかの検出系統により推力を検出することができるため、信頼性を向上することが可能となる。

ここで、本実施の形態では、電動ブレーキ装置としてのディスクブレーキ１に適用されたが、通常走行の制動時には、キャリパ本体８のシリンダボア１６内に供給されるブレーキ液圧にて、ピストン１８を前進させることで、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３により制動力を発生させ、駐車時等の駐車ブレーキ時には、駆動機構９すなわち電動モータ４０からの駆動力を、平歯多段減速機構４１、遊星歯車減速機構４２及び回転直動変換機構４３を介してピストン１８に伝達することで、ピストン１８を前進させて、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３により制動力を発生させる、ディスクブレーキに適用することも可能である。又、第１のコイル１３６と第２のコイル１３８とは、必ずしも同軸状に配置されている必要はなく、少なくとも一部が重なって配置されていればよい。更に、第１のコイル１３６及び第２のコイル１３８が形成される制御基板１１６は、２層式の基板に限定されることなく、２層よりも多くの層を有する多層式基板であってもよい。

１：ディスクブレーキ、２：インナブレーキパッド（制動部材）、３：アウタブレーキパッド（制動部材）、１８：ピストン、４０：電動モータ（電動機）、１３０：導電性部材（ターゲット）、１３２：推力センサ、１３４：近接センサ、１３６：第１のコイル、１３８：第２のコイル、Ｄ：ディスクロータ（被制動部材）

Claims

電動機の駆動力によりピストンを推進させて、制動部材を被制動部材に押圧するディスクブレーキであって、
前記ピストンの推進による前記制動部材への押圧力に対する反力を検出するための推力センサが、前記反力の影響を受けて移動する導電性部材と、第１のコイル及び第２のコイルとを含み、前記第１のコイルと前記導電性部材との間の距離、及び、前記第２のコイルと前記導電性部材との間の距離を検出する、非接触型の近接センサにより構成され、
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記導電性部材の移動方向視で互いに少なくとも一部が重なる態様で配置されると共に、励磁される期間が互いに重ならないように間欠的に励磁電流が供給されることを特徴とするディスクブレーキ。
前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、各々へ供給される励磁電流が任意に制御されることを特徴とする請求項１記載のディスクブレーキ。