JP4389745B2 - ブレーキ制御装置の構造 - Google Patents

Description

本発明は自動車用ブレーキに係り、特にブレーキバイワイヤ装置において各車輪に搭載されるブレーキの制御装置の構成に関するものである。

近年、自動車用ブレーキにおいては、乗員のブレーキ操作を信号線で伝達するブレーキバイワイヤ装置が普及し始めている。このブレーキバイワイヤ装置の利点として、各車輪のブレーキ力を個別に制御することができることから、ブレーキ力制御部を各車輪ごとに搭載する構成が多い。

こうした車両用電動ブレーキ装置では、アクチュエータのコントロールユニットを車室内に配置したものがある。

しかし、車室内に配置されたコントロールユニットと車室外に配置されたブレーキアクチュエータ間とを結ぶハーネスに、アクチュエータの推力や温度や位置といった各種センシングのための信号線を入れることは、ハーネス径の増大を招き、したがって取付性が悪くなり、ひいてはコストの増大につながることとなる。

そこで、該コントロールユニットをアクチュエータと一体にするためのものがある。

しかし、アクチュエータと一体にしたコントロールユニットの具体的な構成までは言及されていない。

特開２００１−１７１４９９号公報 特開２００１−２６３３９５号公報 特開２００３−２８７０６９号公報

解決しようとする問題点は、制動時にブレーキロータ付近は摩擦により約６００℃という高温に達すること、およびアクチュエータの制御のために出力制御装置部が発熱することで、ブレーキ制御装置部内の電子部品が高温にさらされ、動作不安定となる可能性がある点である。

本発明は、ブレーキロータの摩擦熱に対して断熱部を設けたこと、およびアクチュエータの出力制御装置部の発熱に対して放熱部を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明のブレーキ制御装置は、ブレーキロータの摩擦熱に対して断熱部を設けたこと、およびアクチュエータの出力制御装置部の発熱に対して放熱部を設けたことで、熱による電子制御部品の影響を抑え、確実なブレーキ制御を行える効果がある。

また、立体配線による電子部品配置で製造ステップを簡略化したことで、組み立てやすく、かつ小型化に適した制御装置を提供することが出来る。

制御装置の小型化とアクチュエータからの熱の低減、かつ制御装置内部からの熱の放熱といった目的を、製造組み立てがしやすい構成でありながら、装置全体の小型化を実現した。

以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例である電動ブレーキ用コントロールユニットを構成する各部品の一例を示した図である。アクチュエータ側を９とした場合に、図において当該コントロールユニットは、主として断熱樹脂部１，コントロール基板２，基板固定金属板３，出力制御装置部４，接続用樹脂部５および放熱金属板６から構成される。また断熱用樹脂部１および接続用樹脂部５の内部には、導体板８が設置され、コントロール基板２と接続されるほか、出力制御装置部４の端子と溶接される。この導体板８の配線の一例として、１の正面及び側面にて図示した。

なおコントロール基板２および出力制御装置部４に搭載不可能な大型部品類７、例えばコンデンサやコイルなどは、接続用樹脂部５に設置され、かつ当該端子部は接続用樹脂部５の内部に配線された導体板８に溶接される。

以上の組み付けに関する詳細を図２〜図７に示す。

図２は組立例の第一段階である。ここではまず、接続用樹脂部５の内部に配線されている導体板８が接続用樹脂部５の表面に一部を露出させており、その露出部と大型部品類７の端子とを溶接する。端子を溶接するのは、当該コントロールユニットが自動車のサスペンションより下側に取り付けられるものであり、苛酷な振動環境が想定されるためである。このとき大型部品類７自身は、接着剤などで接続用樹脂部５の表面に固定される。本図では大型部品類７として一つの部品の設置方法を示しているが、もちろん複数であったり、ここに示す形状以外であっても同様の接続および固定方法である。

また、図２に示すように大型部品類７を接続用樹脂部５の箱型突起部分に集めたのは、導体板８を配線する距離を短くし、外部ノイズからの影響を最小限に抑えるためである。

また、図２の断面Ａ−Ａに配線の一例が模式的に示されているが、実際には導体板８は回路構成にしたがって樹脂内および樹脂表面を立体的に配線し、各電子部品の端子を結線している。主な結線に関しては後述する。

図３は組立例の第二段階である。ここでは、図２で接続しなかった一部の大型部品類７の端子部を、図２で接続した面の反対側の接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８に溶接する。その様子は断面Ｂ−Ｂに模式的に示されている。

このように、接続用樹脂部５の両面に大型部品類７が分散されているが、導体板８は接続用樹脂部５内部を最短距離で結線することが出来るため、装置の小型化が可能となる。

図４は組立例の第三段階である。ここでは、放熱金属板６を接続用樹脂部５に組み付ける。この組み付け時には、接続用樹脂部５の開口部に設けた溝２５において、ゴムシールを挟むなどして開口部のシールを行う。

図５は組立例の第四段階である。ここではアクチュエータの出力制御装置部４を組み付ける。まず、放熱金属板６と出力制御装置部４の放熱部が接するように、例えばネジなどの締結部品を用いるなどして、出力制御装置部４を固定する。このとき、接する面の粗さを吸収するために、放熱グリースや放熱シートなどのやわらかい部材を間に挟むと放熱効果が高い。その後、接続用樹脂部５内部に配線された導体板８のうち、接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８について、導体板−出力制御装置部の端子溶接部１９にて溶接する。

本図における端子溶接部１９は一例であり、端子の本数や太さ、形状などは図示したものにとどまらない。しかしながら、出力制御装置部４の端子と、接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８の位置などは、なるべく合わせた方が端子接続箇所が多数になった場合にも溶接のための位置決めが簡易である。

続いて図６は組立例の第五段階、図７は組立例の第六段階である。ここでは接続用樹脂部５の表面に、基板固定金属板３を固定する。固定には接着剤等を用いて、制御装置全体の厚みを抑えるよう配慮している。この基板固定金属板３は、図７で示すコントロール基板２と密着させることで、コントロール基板２から発生する熱を放熱させるほか、コントロール基板２の変形を抑えることでコントロール基板２上の実装部品の損傷を防ぐ目的がある。また、出力制御装置部４を固定するネジなどの締結部品の高さが高い場合には、逃げ穴等をあけることも、制御装置全体の厚みを抑える効果がある。

コントロール基板２自身は前記の基板固定金属板３に接着させる。接着は、基板と基板固定金属板３との密着性をあげることでの放熱性の向上と、基板の変形を基板固定金属板３によって抑えることで基板上の実装部品の損傷を防ぐ目的がある。

また、コントロール基板２上のパッド２６からは接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８に対してワイヤボンディング１８により結線する。これにより、コネクタおよびケーブルなどによる結線に比べて制御装置全体を小型化することが可能である。

なお本図におけるワイヤボンディング１８は一例であり、端子の本数や太さ、形状などは図示したものにとどまらない。しかしながらコントロール基板２上のパッド２６は、接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８の位置などとなるべく合わせた方が、ボンディング箇所が多数になった場合にもワイヤボンディングを容易に行うために重要である。

以上のように図２〜図７に記述したものをブレーキキャリパ部に組みつけることで、ブレーキキャリパを含む本制御装置全体が構成される。これを示した一実施例が図８である。

本図において電動ブレーキを概説すれば、電動ブレーキ装置自体は、大まかにアクチュエータ１２とブレーキパッド１４、およびそれらを保持するブレーキキャリパ１３で構成され、ハーネス１７により供給される電源及び信号をもとにしたブレーキ力を、当該発明品であるコントロールユニット１６がアクチュエータ１２を制御することによりブレーキパッド１４をブレーキロータ１５に押し付けて発生させる装置である。

ここで図２〜図７にて説明しなかったハーネス１７の組み付けたが、一例としては図２におけるハーネス取出口２７に差し込まれ、他の大型部品類７の端子と同様に、電源や信号といった各線は接続用樹脂部５表面に露出させた導体板８に溶接することが考えられる。このとき、密閉構造のためにハーネス１７は、ハーネス取出口２７においてハーネス固定金具などと接続用樹脂部５との間にゴムシールを挟み込む構造とすることが望ましい。また、ハーネスおよび大型部品類７を接続した後、接続用樹脂部５の箱型突起部分は接着剤などを用いて蓋をすることで、装置の密閉性が保たれる。

当然本図８におけるコントロールユニット１６とブレーキキャリパ１３およびアクチュエータ１２との間にもシールは必要であり、それは図１に示した断熱樹脂部１のシール用溝２８にゴムシールを挟むことで実現できる。

ここまで電動ブレーキ装置の構成、および当該電動ブレーキの制御装置の組み立ておよび構成について記述した。

以下の図９〜図１３においては、当該電動ブレーキの制御装置の結線および熱的考え方について記述する。

図９には本制御装置の断面模式図を示す。アクチュエータ側を９としたときに、模式的な断面構成では本図のようになる。すなわちアクチュエータ側９に近い側に断熱樹脂部１、遠い側に出力制御装置部４の接触した放熱金属板６、それら間をつなぐ接続用樹脂部５と、該樹脂部に載った基板固定金属板３と、該金属板に接着されたコントロール基板２である。

図１０は、図５および図７で記述した組み付け手順に関する、コントロール基板２と出力制御装置部４との接続の一実施例である。

このように、一端が導体板−出力制御装置の端子溶接部１９において溶接されている導体板８は、接続用樹脂部５の内部に立体配線されており、その他方の一端においてコントロール基板２から導体板８に対してワイヤボンディング１８によって結線している。

これにより、大きな発熱を伴うために放熱が必要な出力制御装置部４は放熱金属板６に密着させることができ、かつ変形させないように基板固定金属板３上に設置されたコントロール基板２とも短い距離で大きなスペースを占有することなく結線できる。したがって本制御装置を小型化することが可能となる。

図１１は、図１と図７および図８に関する、コントロール基板２とアクチュエータ側９との接続の一実施例である。

このように、一端がアクチュエータからの導体板と導体板溶接部２１にて溶接された断熱樹脂部１内部に立体配線された導体板８は、導体板接続端子２０により接続用樹脂部５の内部に立体配線された導体板８と接続している。

また接続用樹脂部５の内部に立体配線された導体板８の他方の一端においては、コントロール基板２からワイヤボンディング１８によって結線している。

これにより、アクチュエータとコントロール基板２との間にコネクタおよびケーブル等による部品を用いた配線スペースを確保する必要がなく結線できるため、本制御装置を小型化することが可能となる。

一方で、電気的な信号がこのように導体板を通過することで、断熱樹脂部１の開口部を極力少なくすることが出来るため、アクチュエータによる伝熱を抑えることも可能となる。

なお導体板接続端子２０は、一例として断熱樹脂部１の導体板８と接続用樹脂部５の導体板８とが両端に挿入できるような開口部を持つ金属端子や、それと同等の機能を持つ断熱樹脂部１もしくは接続用樹脂部５の導体板８の端部が考えられる。

図１２は、図１と図５および図８に関する、出力制御装置部４とアクチュエータ側９との接続の一実施例である。

このように、一端がアクチュエータからの導体板と導体板溶接部２１で溶接された断熱樹脂部１内部に立体配線された導体板８は、導体板接続端子２０により接続用樹脂部５の内部に立体配線された導体板８と接続している。

また接続用樹脂部５の内部に立体配線された導体板８の他方の一端においては、導体板−出力制御装置部４の端子溶接部１９において接続している。

これにより、アクチュエータと出力制御装置部４との間にコネクタおよびケーブル等による部品を用いた配線スペースを確保する必要がなく結線できるため、本制御装置を小型化することが可能となる。

一方で、アクチュエータの駆動電力がこのように導体板を通過することで、断熱樹脂部１の開口部を極力少なくすることが出来るため、アクチュエータによる伝熱を抑えることも可能としつつ、同時に大きな発熱を伴うために放熱が必要な出力制御装置部４を放熱金属板６に密着させることができる。

なお導体板接続端子２０は、前記図１１の説明と同様である。

図１３は、本実施例における電動ブレーキ装置全体の熱の流れを模式的に示した図である。装置全体における大きな熱の流れとしては、ブレーキパッド１４とブレーキロータ
１５による摩擦熱がキャリパを伝わってくる熱２３と、出力制御装置部４における発熱がある。本制御装置においては電子部品を内蔵していることから、これらの熱からコントロール基板を守る手段を考える必要がある。

そこで一実施例として、本図に示すようにコントロールユニット１６を構成する部品のうちキャリパ１３と接触する断熱樹脂部１については、その表面のうち接続およびシールに必要な最低限の面積を残して、それ以外の部分の肉を削り、キャリパ１３との間に空気断熱層２２を設けると、樹脂よりも熱伝達率の低い空気によって、より一層断熱効果が高まる。また、信号線などとしてキャリパ側から導かざるを得ない導体板８については、コントロールユニット１６内部にて、一度放熱金属板６付近を経由して外部に熱を逃がすような立体配線も考えられる。また、前記したように出力制御装置部４は放熱金属板６に接触させ、積極的に熱２４を外部へ逃がすことが考えられる。

本構造は、周囲に熱源があり、かつ自身も発熱するようなアクチュエータの制御装置構造にも適用出来る。

電動ブレーキ用コントロールユニットの組立前の構成図である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第一段階である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第二段階である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第三段階である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第四段階である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第五段階である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの組立例の第六段階である。 ブレーキキャリパを含む本制御装置全体の構成を示した一実施例である。 電動ブレーキ用コントロールユニットの断面模式図である。 基板と出力制御装置部との接続の一実施例である。 基板とアクチュエータとの接続の一実施例である。 出力制御装置部とアクチュエータとの接続の一実施例である。 ブレーキキャリパを含む本制御装置全体の熱を示した説明図である。

符号の説明

１…断熱樹脂部、２…コントロール基板、３…基板固定金属板、４…出力制御装置部、５…接続用樹脂部、６…放熱金属板、７…大型部品類、８…導体板、９…アクチュエータ側、１０…導体板−出力制御部端子接続箇所、１１…出力制御部固定ネジ、１２…アクチュエータ、１３…ブレーキキャリパ、１４…ブレーキパッド、１５…ブレーキロータ、
１６…コントロールユニット、１７…ハーネス、１８…ワイヤボンディング、１９…導体板−出力制御装置の端子溶接部、２０…導体板接続端子、２１…導体板溶接部、２２…空気断熱層、２３…キャリパから伝わる熱、２４…外部へ逃がす熱、２５…接続樹脂部の開口部のシール用溝、２６…パッド、２７…ハーネス取出口、２８…断熱樹脂部のシール用溝。

Claims (7)

1. 車両に搭載され、運転者によるブレーキ操作量に基づきブレーキ力の制御信号を出力するブレーキ力コントロールユニットと、前記ブレーキ力コントロールユニットからの信号により電気的に駆動されるブレーキアクチュエータと、を有し、前記ブレーキ力コントロールユニットが前記ブレーキアクチュエータを制御することによりブレーキパッドをブレーキロータに押し付けてブレーキ力を発生させる電動ブレーキ装置において、
   前記ブレーキ力コントロールユニットは、
   前記ブレーキアクチュエータに近い側から、断熱樹脂部と、コントロール基板と、基板固定金属板と、出力制御装置部と、接続用樹脂部と、放熱金属板と、を順に配置した構成であって、
   前記放熱金属板は、開口部にシール部品が挟まれた前記接続用樹脂部と組み付けられ、且つ前記出力制御装置部と締結部品にて固定され、
   前記接続用樹脂部は、各電子部品の端子間を電気的に接続する導体板が立体配線され、
   前記出力制御装置部は、前記接続用樹脂部の前記導体板と接続され、
   前記基板固定金属板は、前記接続用樹脂部表面に固定され、
   前記コントロール基板は、前記基板固定金属板と接着され、
   前記断熱樹脂部は、各電子部品の端子間を電気的に接続する導体板が立体配線され、
   前記断熱樹脂部の前記導体板は、前記接続用樹脂部の前記導体板と接続され
   たことを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記電子部品の端子は、前記接続用樹脂部の前記導体板の一端に溶接されたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
3. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記出力制御装置部は前記放熱金属板と固定する際に、ネジ組みつけにより、位置決めをして固定されたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
4. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記コントロール基板は前記基板固定金属板に密着させることを特徴とする電動ブレーキ装置。
5. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記コントロール基板は、前記接続用樹脂部内部に立体配線された前記導体板に対してワイヤボンディングにより結線されたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
6. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記断熱樹脂部の前記導体板は、前記ブレーキアクチュエータの導体板と導体板溶接部にて溶接され、且つ前記接続用樹脂部の前記導体板の一端と導体板接続端子により接続され、
   前記接続用樹脂部の前記導体板の他端は、前記コントローラ基板とワイヤボンディングにより結線されたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
7. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、
   前記断熱樹脂部の前記導体板は、前記ブレーキアクチュエータの導体板と導体板溶接部にて溶接され、且つ前記接続用樹脂部の前記導体板の一端と導体板接続端子により接続され、
   前記接続用樹脂部の前記導体板の他端は、前記出力制御装置部と端子溶接部により接続されたことを特徴とする電動ブレーキ装置。

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