JP4928080B2 - 電動式のケーブル駆動装置および電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は電動式のケーブル駆動装置およびそれを用いた自動車などの電動式ブレーキ装置に関する。自動車などには、モータバイク、三輪自動車、パワーアシスト式自転車、ゴルフカート、フォークリフトなどが含まれる。

特表２００１−５１３１７９号公報 特開平８−２９５２１０号公報 特開２００４−１６１０６３号公報 特開２００２−２０５６２７号公報 特開２００２−２７２０７６号公報

特許文献１には、図１２に示すような、車両用の駐車ブレーキ１００が開示されている。この駐車ブレーキ１００は、外周に歯車１０１が形成され、内周にスプラインハブが形成されると共に、軸方向に移動しないように、かつ、回転自在に支持される構成部材１０２と、その構成部材の内周のスプラインハブと噛み合い、軸方向に移動自在に設けられる中空のスプライン１０３と、そのスプラインの内周に形成される雌ネジと螺合する雄ネジ部材（スピンドル）１０４とを備えている。スプライン１０３の一端には第１ブレーキケーブル１０５が係止され、雄ネジ部材１０４の一端には第２ブレーキケーブル１０６が係止されている。そして構成部材１０２の外周の歯車１０１はモータＭによって駆動され、モータが一方向に回転すると、スプライン１０３の雌ネジと雄ネジ部材１０４とが相対的に螺進して左右のブレーキケーブル１０５、１０６同士が引き合う。それにより左右のブレーキがかかる。

他方、モータＭが逆方向に回転すると、スプライン１０３の雌ネジと雄ネジ部材１０４が前記とは逆周りに相対的に回転し、左右のブレーキケーブル１０５、１０６同士が引き合う張力を弱める。それによりブレーキが解除される。スプライン１０３と雄ネジ部材１０４とからなるテレスコピック装置は、構成部材１０２に対して軸方向移動自在であるので、左右のブレーキには同一の力が加わる。このように特許文献１の駐車ブレーキは、モータによってパーキングブレーキをかけたり解除したりすることができ、左右のブレーキ力を均等にすることができる。

特許文献２には、図１３に示すような、モータＭと、そのモータの回転によってギヤ１１０を介して回転駆動される軸１１１とを備えた自動車の駐車用制動装置が開示されている。軸１１１の左右には、それぞれ右ネジ１１２と左ネジ１１３が形成され、それらのネジにナット部材１１４、１１５が螺合している。それらのナット部材には、それぞれブレーキケーブル１０５、１０６の一端が係止されている。

このものはモータＭが一方向に回転すると、左右のナット部材１１４、１１５をそれぞれ中心側に移動させ、それにより左右のブレーキをかけることができる。モータＭが逆方向に回転すると、左右のナット部材１１４、１１５が外側に移動する。それによりブレーキを解除することができる。

特許文献３には、図１４に示すような、モータＭによって回転駆動されるネジ軸１１６と、そのネジ軸と螺合するナット１１７と、そのナットに揺動自在に設けられるイコライザ１１８と、そのイコライザに連結される一対の引きケーブル１１９、１２０と、一方のケーブル１１９の向きを１８０度変換するためのプーリ１２１とを備えた電動パーキングブレーキ装置１２２が開示されている。さらに特許文献３には、他方のケーブル１２０の張力を検出するための張力センサＴＳを設け、張力が異常に上昇したときにモータＭを停止させることが記載されている。

特許文献４には、出力シャフトを有する電気モータと、その電気モータを制御する制御モジュールと、リードスクリュー（ネジ）を出力シャフトに接続するトランスミッション（減速機構）とを備えた電気パーキングブレーキアッセンブリが開示されている。リードスクリューにはネジ穴を備えたドライブナットが螺合されており、そのドライブナットにブレーキ操作用のケーブルが連結されている。制御モジュールには電気モータの作動電流などのケーブル張力を示す信号と、電気モータの回転数を検出するホール効果センサからのケーブル移動距離を示す信号とに基づいて、電気モータを制御する。

特許文献５には、固定軸と、その固定軸回りに回転自在に設けられるプーリと、内面に駆動磁石を備え、前記プーリと一緒に回転するカップ状のロータと、固定軸の周囲に取り付けられ、ロータの内部に配置されるコイルと、前記ロータの先端内面に設けられるセンサ磁石と、そのセンサ磁石の接近を検知するホールセンサとを備えたダイレクトドライブ・ブラシレスモータが開示されている。このダイレクトドライブ・ブラシレスモータは、センサ磁石が１個、ホールセンサが１２個設けられ、多パルス検出することができる。

特許文献１の駐車ブレーキ１００は、左右のブレーキケーブル１０５、１０６同士を互いに引っ張り合わせる構成にしているので、両者の張力を均等にすることができ、スペースも小さくて済む。しかしスプラインハブやスプラインを必要とするため、機構が複雑で、組立作業も繁雑である。他方、特許文献２の制動装置は、機構が比較的簡易であり、左右の操作量を均等にすることができる。しかし左右のブレーキ力を均等にすることは困難である。

また、特許文献３の電動パーキングブレーキ装置（図１４参照）は、イコライザ１１８により左右のブレーキ力をほぼ均等にすることができるが、左右のケーブル１１９、１２０の間隔が拡がる。そのため、ハウジング１２３が大きくなり、広い取りつけスペースを要する。さらに２本のケーブル１１９、１２０に力が加わるとき、ハウジング１２３に大きいトルクが加わる。そのためハウジング１２３や取り付けネジなどの強度を高くする必要がある。

特許文献４の電気パーキングブレーキアッセンブリでは、ホール効果センサをどのように設けるか、明らかでないが、購入品のＤＣモータを採用する場合、通常はトランスミッションにおける２段減速の場合の中間ギヤ（あるいはリードスクリューに連結される最終ギヤ）などの回転部材に磁石を取り付けて、ギヤハウジングにホール効果センサ（ホールＩＣ）を設け、減速機内部にロータリエンコーダを構成する。その場合、多数のホール効果素子および検出用の磁石を設けなければケーブルの移動量を精度よく検出することができないので、ロータリエンコーダおよび減速機の構成が煩雑になり、部品点数および製造工数が増加する。

本発明はケーブルの操作を高精度にすることができる、電気駆動のケーブル駆動装置および電動式ブレーキ装置を提供することを技術課題としている。さらに本発明は機構が簡単で、左右のブレーキ力をほぼ均等にすることができ、しかも左右のケーブルに力が加わったときでもハウジングなどに大きいトルクが生じないパーキングブレーキ装置を提供することを課題としている。

本発明のケーブル駆動装置（請求項１）は、自動車のパーキングブレーキを操作するケーブル駆動装置であって、モータと、そのモータの出力軸に連結される減速機と、その減速機の出力側に連結される回転部材と、その回転部材の回転を直進部材の直進運動に変換する変換機構と、前記直進部材に連結されるケーブルと、そのケーブルの張力を検出する手段と、前記モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生手段およびそのパルス発生手段の出力をカウントしてケーブルの操作量に換算する手段を備えたケーブルの操作量を検出する手段と、前記ケーブルの送り出し操作のときに、ケーブルが無負荷になった時点でモータを停止させる制御手段とを備え、前記換算されたケーブル操作量により前記モータを正回転、逆回転あるいは停止させることにより、かつ、得られたケーブルの張力に基づいて前記モータを停止させることにより、前記ブレーキを操作し、前記ケーブルが無負荷になった時点でケーブル位置の基準位置をゼロに再設定することを特徴としている。

また前記ケーブルの張力を検出する手段の出力が所定の許容範囲を逸脱したとき、ワーニング手段を作動させる制御手段を備えるものが好ましい（請求項２）。

前記ケーブル駆動装置においては、前記変換機構の回転部材に雌ネジを設け、前記直進部材をその回転部材の雌ネジと螺合する雄ネジとすることができる（請求項３）。また、前記変換機構の回転部材を雄ネジとし、前記直進部材をその雄ネジと螺合するナット部材とすることができる（請求項４）。直進部材をナット部材とする場合は、そのナット部材にイコライザを揺動自在に設けるのが好ましい（請求項５）。また、前記荷重を検出する手段が、歪みゲージを備えるものが好ましい（請求項６）。

さらに本発明の電動式のケーブル駆動装置においては、前記歪みゲージが取り付けられるプレートをさらに備え、前記ケーブルがその端部に円柱状のケーブルエンド備えており、そのケーブルエンドが前記プレートの端部に回動自在に連結されるものが好ましい（請求項７）。

また、前記荷重を検出する手段が、ケーブルの引っ張り力に対向して弾性変形するバネと、そのバネの変形量を検出する手段とを備えているものが好ましい（請求項８）。さらに、前記バネを収納すると共に、前記ケーブルが連結されたケースを備え、前記直進部材の先端に係止部材が設けられ、その係止部材がケース内に移動自在に収納されると共に、前記バネによりケースに対して付勢されるものが好ましい（請求項９）。

本発明の自動車などの電動式ブレーキ装置（請求項１０）は、前記いずれかのケーブル駆動装置と、前記ケーブルが連結されるブレーキレバーと、そのブレーキレバーをブレーキ解除側に付勢するバネと、ブレーキレバーと連結されるブレーキ用摩擦部材とを備えていることを特徴としている。

本発明のケーブル駆動装置は、モータが一方向に、たとえばケーブルを引く方向に回転すると、回転部材が回転して変換機構により直進部材をケーブルを引く方向に駆動する。また、モータが他方向に回転すると、ケーブルを押したり、あるいは引く力を弱める。それにより、ケーブルの往復操作を行うことができる。そのときのケーブルの操作量は、モータの回転数（ないし回転角度）に対応するので、パルス発生手段はケーブルの操作量に応じた数のパルスを発生する。それにより換算する手段がそのパルス数をカウントして、ケーブルの操作量に換算するので、高精度のケーブルの操作量を検出することができる。

またケーブルブルの張力を検出し、ケーブルの送り出し操作のときに、無負荷になった時点でモータを停止させる。そのため、ケーブルに永久伸びが生じた場合には、余分にケーブルを送り出すことがない。したがってケーブルに弛みが生じにくく、つぎにケーブルを引っ張るときも余分な引っ張り操作が不要である。また、ケーブルに加わる荷重を検出することができるので、ケーブルに過剰な負荷が加わったとき、ただちにモータを停止させるなど、適切な対応をとることができる。それによりケーブルの操作対象あるいは装置自体の安全性を確保することができる。

さらにケーブルの操作量の精度が向上することにより、ブレーキ力の微妙な調整が可能となる。そのため従来の電気駆動のパーキングブレーキ装置に比して、さらに適切なブレーキ力でブレーキ操作ができる。
このような電動式のケーブル駆動装置において、ケーブルに加わる荷重を検出することができる場合（請求項２）は、ケーブルに過剰な負荷が加わったとき、ただちにワーニング手段で運転者に異常であることを認知させることができる。また、モータを停止させるなど、適切な対応をとることができる。それによりケーブルの操作対象あるいは装置自体の安全性を確保することができる。

前記変換機構の回転部材が雌ネジを備えており、前記直進部材がその回転部材の雌ネジと螺合する雄ネジである場合（請求項３）は、モータが回転して回転部材が回転すると、それに螺合している雄ネジが軸方向に移動する。それにより雄ネジに連結されたケーブルが軸方向に操作される。そしてネジ機構により回転を直進運動に変換するので、その部分でも大きい減速作用（増力作用）が得られる。また、ケーブルを介して伝わる軸方向の外力は回転部材の回転力に変換されず、減速機やモータに影響しない。

前記変換機構の回転部材が雄ネジであり、前記直進部材がその雄ネジと螺合するナット部材である場合（請求項４）は、モータが回転して雄ネジが回転すると、それに螺合しているナット部材が軸方向に移動する。それによりナット部材に連結されたケーブルが軸方向に操作される。そしてネジ機構により回転を直進運動に変換するので、その部分でも大きい減速作用（増力作用）が得られる。また、ケーブルを介して伝わる軸方向の外力は回転部材の回転力に変換されず、減速機やモータに影響しない。

前記ナット部材にイコライザが揺動自在に設けられている場合（請求項５）は、２本のケーブルを同調して引き操作あるいは緩め操作（押し操作）することができ、しかも２本のケーブルの操作力の差はイコライザによって吸収される。したがって２個所の操作対象物を均等な力で同調して操作することができる。

前記荷重を検出する手段が、歪みゲージを備えている場合（請求項６）は、歪みゲージの出力に基づいてケーブルに加わる荷重を高精度で連続的に検出することができる。そのため、ケーブルなどの保護を一層確実に行うことができる。

また、前記荷重を検出する手段が、ケーブルの引っ張り力に対向して弾性変形するバネと、そのバネの変形量を検出する手段とを備えている場合（請求項８）は、シンプルな構成で安価に、しかも故障しにくい荷重検出手段を構成することができる。

本発明の電動ブレーキ装置（請求項１０）は、前述のケーブル駆動装置を用いているので、構成が簡単で、しかもブレーキ力の制御精度が高い。

つぎに図面を参照しながら本発明のケーブル駆動装置および電動ブレーキ装置の実施の形態を説明する。図１は本発明のケーブル駆動装置の一実施形態を示す一部断面平面図、図２は図１のII-II線断面図、図３は図１のIII-III線断面図、図４は図１のケーブル駆動装置におけるモータの制御回路を示すブロック図、図５は図１のケーブル駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の一実施形態を示す概略平面図、図６は本発明のケーブル駆動装置の他の実施形態を示す概略平面図、図７は図６のVII-VII線断面図、図８は図６におけるイコライザおよびナット部材の要部斜視図、図９ａは本発明に関わるナット部材の他の実施形態を示す斜視図、図９ｂはそのナット部材の断面図、図１０は本発明のケーブル駆動装置に用いられる荷重センサの実施形態を示す斜視図、図１１は本発明のケーブル駆動装置に用いられる荷重センサの他の実施形態を示す一部断面斜視図である。

図１に示すケーブル駆動装置１０は、本体１１とカバー１２とからなるハウジング１３と、そのハウジングに取り付けられるモータＭと、ハウジング１３内に収容され、モータの回転を減速する減速機Ｇと、減速機の出力部に連結されるネジ−ナット機構（回転／直進変換機構）１４と、そのネジ−ナット機構によって往復駆動されるコントロールケーブル１５とを備えている。なお符号１６はハウジング１３を保持するベースブラケットであり、符号１７はコントロールケーブル１５の途中に介在されてコントロールケーブル１５の内索４５の荷重を検出する荷重センサである。

前記ハウジング１３の本体１１には、モータＭを取り付けるための取り付け座２１が設けられ、ネジ（図２の符号２２）によってモータＭが固定されている。本体１１とカバー１２との間には、減速機のギヤを支持する第１軸２３、第２軸２４がモータＭの出力軸２５と平行に配置され、固定されている。さらにハウジング１３には、ネジ−ナット機構１４のナット部材２６が回転自在に支持されている。ナット部材２６の回転中心はモータＭの出力軸２５と平行である。

減速機Ｇは、モータＭの出力軸２５に固定されているピニオン２７と、第１軸２３によって回転自在に支持され、ピニオン２７と噛み合う第１ギヤ２８と、前記第２軸２４によって回転自在に支持され、第１ギヤ２８と噛み合う第２ギヤ２９と、ナット部材２６の外周に固定され、第２ギヤ２９と噛み合う第３ギヤ３０とからなる。図２に示すように、第１ギヤ２８はピニオン２７と噛み合う大径ギヤ２８ａと、その大径ギヤと一体に回転する小径ギヤ２８ｂとを備えている。第２ギヤ２９は第１ギヤの小径ギヤ２８ｂと噛み合う大径ギヤ２９ａと、その大径ギヤと一体に回転して第３ギヤ３０と噛み合う小径ギヤ２９ｂとを備えている。なお図２では、煩雑さを避けるために各ギヤは一点鎖線で有効径のみを示している。

前記減速機Ｇでは、モータＭの回転は、ピニオン２７から第１ギヤの大径ギヤ２８ａへ伝達されるとき、第１ギヤの小径ギヤ２８ｂから第２ギヤの大径ギヤ２９ａに伝達されるとき、および第２ギヤの小径ギヤ２９ｂから第３ギヤ３０に伝達されるときにそれぞれ減速され、全体として３段減速の作用が奏される。ギヤ比がたとえばそれぞれ１／３であれば、全体の減速比は１／２７となる。

図１に戻って、前記ネジ−ナット機構１４は、前述のナット部材２６と、そのナット部材２６と螺合するロッド３２と、そのロッドに固定される角形のスライダ３３と、ロッドの回転を拘束するため、スライダ３３を摺動自在にガイドするガイド部材３４とを備えている。ナット部材２６は円筒状を呈しており、ハウジングの本体１１に設けられる筒状の受け部１１ａによって回転自在に支持される。ナット部材２６の先端の内面には雌ネジ３５が形成されている。長手方向の中心部の外周には、ケーブル操作の時のスラスト荷重、とくにケーブルを引っ張るときの反力を支持するフランジ３６が形成されている。なお、符号３７、３８はスラスト荷重を受けるワッシャ３９、４０を保持するＣリングであり、ナット部材２６の外周に形成される環状溝に嵌合している。

第３ギヤ３０の内周は回り止めのための四角形の貫通孔が形成されており、ナット部材２６の第３ギヤ３０と嵌合する表面には、その貫通孔と嵌合する４個所の平坦面４１が形成されている。さらにナット部材２６の基端、すなわち雌ネジ３５が形成されている側と反対側の端部はカバー１２から突出しており、その端部内に、手動でブレーキ解除操作を行うための係合部材４２がカシメなどで固定されている。係合部材４２はいわゆる六角レンチと嵌合する断面六角形の係合穴４２ａを備えている。さらに係合部材４２の内面には、ゴムなどからなるストッパ４３が取り付けられている。

前記ロッド３２の一端近辺にはナット部材２６の雌ネジ３５と螺合する雄ネジ４４が形成されている。他端にはコントロールケーブル１５の内索４５の端部を嵌入してカシメなどで固定する穴４６が形成されている。穴の周囲は薄肉の筒状部とされ、カシメ加工のときに角形に成形されて角形部４７となる。その角形部の外周には前記スライダ３３が嵌合され、固定されている。スライダ３３の外周は図３に示すように、略四角形とされており、筒状のガイド部材３４の内面と回転しないように、軸方向に摺動自在に嵌合している。ガイド部材３４の基端はハウジングの本体１１に設けられる前記受け部１１ａの外周に嵌合固定されている。

前記コントロールケーブル１５は、可撓性を有する導管４９と、その導管内に摺動自在に収容される前述の内索４５とからなる公知のものである。導管４９は断面角形の金属線を密に螺旋状に巻いた鎧層とその外周に設けられる合成樹脂製の被覆とからなる。内面に合成樹脂製のチューブ状のライナが設けられる場合もある。内索４５は金属素線を撚り合わせたものであり、この実施形態ではその外周に合成樹脂製のコートを設けている。

導管４９の端部には筒状のケーシングキャップ５０がカシメなどで固定され、そのケーシングキャップに設けられているフランジ部が前記ガイド部材３４の自由端のフランジ部（図３の符号３４ａ）に固定されている。ケーシングキャップ５０の内側の端部には、筒状のクッションラバー５１が設けられている。内索４５の端部は前述のようにロッド３２の穴４６に嵌入され、カシメなどによって固定されている。この実施形態ではコントロールケーブル１５は引き力を伝達するプルコントロールケーブルを採用している。ただし用途によってはプッシュプルコントロールケーブルであってもよい。

前記のように構成されるネジ−ナット機構１４とコントロールケーブル１５においては、第３ギヤ３０が回転するとナット部材２６も一緒に回転する。そしてナット部材２６と螺合しているロッド３２は、ガイド部材３４およびスライダ３３によって回転が拘束されているので、ナット部材２６に対して相対的に回転し、軸方向に移動する。それによりロッド３２に連結されている内索４５が軸方向に操作される。ネジ−ナット機構１４では、ナット部材２６が一回転するときにロッド３２がネジの１ピッチ分（１リード分）移動するので、この機構でも減速作用が奏される。

前記モータＭは、たとえば３相のコイル相を備えたＤＣブラシレスモータが用いられる。図４に示す回路では、モータＭのロータとそのロータと対向する固定要素（たとえばモータハウジングなど）との間に、コイル相の磁極を反転励磁させるための位置検出用センサＳｅ１〜３が設けられる。

そのようなセンサとしては、ロータに設けられる３個の検出用磁石とモータハウジングに設けられるホールＩＣセンサ（ホール効果素子センサ）との組み合わせが好適である。検出用磁石に代えて、コイルＣｏ１〜３と作用する駆動用の磁石を用いることもできる。そのほうが構成が簡単である。３個のホールＩＣセンサのほか、光センサなど、他のセンサを用いることもできる。それらのセンサの出力はコンパレータなどの増幅回路５２、コイルの磁極を反転させる転流回路５３などを備えたモータドライバ５４に送られる。

本発明のケーブル駆動装置では、前記センサのパルス出力をケーブル操作位置検出回路５５に送り、パルス数をカウントし、ケーブル位置を示す信号に換算する。得られたケーブル位置信号は、基本的にケーブルによる操作対象の位置信号として、マイクロプロセッサ５６に送られ、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦ操作などのための操作スイッチＳＷ、各種のインターロック信号に基づいてモータＭの正転、停止、逆転の制御、回転数の制御信号を作成し、モータドライバ５４を介してモータＭを回転／停止させる。

また、内索の永久伸びの補償、ブレーキ用摩擦部材の摩耗などによるケーブル基準位置の変化は、毎回あるいは数回のブレーキ操作のたびに演算され、記憶され、適切なブレーキ操作のために用いることができる。内索の永久伸びの補償をする場合、たとえば後述するように、ケーブルを送り出す操作において荷重センサが無負荷状態を検出したときにモータを停止させると共に、ケーブル位置の基準位置をゼロに再設定するなどにより行うことができる。

上記のケーブル駆動装置１０では、モータＭが１回転すると、減速機Ｇでたとえば１／２７に減速されてナット部材２６が１／２７回転する。それによりネジの１ピッチの１／２７だけ内索４５を操作する。そして第２ギヤ２９に検出用磁石をたとえば１０個設け、ハウジングのカバー１２にそれらの磁石を検知するホールＩＣ素子を設けるとすると、モータ１回転当たり、パルスが１０／９パルス発生する。しかしモータＭに内蔵されている励磁センサをカウントすると、モータＭの１回転で３パルスとしても、３／１０×９で２．７倍の分解能となる。

つぎに図５を参照して前記ケーブル駆動装置を備えた電動ブレーキ装置の実施形態を説明する。この電動ブレーキ装置６０は、前述のケーブル駆動装置１０と、そのコントロールケーブル１５の内索４５の途中に介在される荷重センサ１７と、内索４５の他端側に揺動自在に連結されるイコライザ６１と、そのイコライザに連結される左右の第２コントロールケーブル６２、６２と、第２コントロールケーブル６２の他端側に連結されるブレーキ機構６３とからなる。ブレーキ機構６３は、ブレーキドラム６４と、そのブレーキドラムに取り付けられるブレーキシュー６５と、ブレーキドラム６４を戻し方向（矢印Ｒ方向）に付勢するリターンスプリング６６と、第２コントロールケーブル６２で作動するパーキングレバー６７とを備えた公知のものである。

この電動ブレーキ装置６０は、通常の状態ではリターンスプリング６６の付勢力でブレーキドラム６４が矢印Ｒ方向に回動してブレーキ解除の状態になっている。そして運転者がスイッチＳＷを入れるとケーブル駆動装置１０のモータＭが一方向に回転し、図１のナット部材２６が回転し、ロッド３２をナット部材の内部に引き込む。それによりロッドに連結されているコントロールケーブル１５の内索４５が引っ張られ、図５のイコライザ６１を介して２本の第２コントロールケーブル６２の内索を引く。それによりパーキングレバー６７がブレーキ作動方向（矢印Ｋ）に回動してブレーキがかかる。

このブレーキ作用のときは、前述のケーブル操作位置検出回路であらかじめ記憶されているデータと比較して停止信号が出され、モータが停止する。さらにケーブルの荷重センサ１７の出力が制御回路に送られ、所定の上限の値を超えたときに、モータを停止させるように構成している。そして前記ケーブルの操作量の検出回路がケーブルの位置を検出し、ブレーキが掛かっているまでケーブルが移動していないにも関わらず、ケーブルの荷重が所定値を越えたときは、システム異常と判断し、ワーニングランプやワーニングブザーなどで運転者に故障を認知させることができる。

運転者がブレーキを解除する場合は、スイッチ（図４の符号ＳＷ）の操作によりモータＭを逆方向に回転させ、ナット部材２６からロッド３２を送り出す。それにより内索４５は図５の２本の第２コントロールケーブル６２の内索およびイコライザ６１を介してブレーキ機構６３のリターンスプリング６６の付勢力により引き戻される。モータＭを停止させるタイミングでは、ブレーキが充分に掛かっている状態で、しかも内索４５などに弛みが生じない状態である必要がある。そこで前記制御回路では、ケーブルの送り出し操作のときに、無負荷になった時点でモータを停止させるようにしている。そのため、ケーブルに永久伸びが生じた場合には、余分にケーブルを送り出すことがない。したがってケーブルに弛みが生じにくく、つぎにケーブルを引っ張るときも余分な引っ張り操作が不要である。さらに前述のようにケーブル駆動装置１０のモータＭの制御は高精度であるので、ブレーキ操作は適切に行われ、摩擦部材の無駄な摩耗が抑制されると共に、内索４５の弛みや張り過ぎに基づく損耗が抑制される。

上記のような電動ブレーキ装置６０は、通常はパーキングブレーキの操作に用いられる。ただし緊急時にサービスブレーキに代わる非常用ブレーキとして操作できるようにしておくのが好ましい。前記実施形態ではモータＭとして３相のブラシレスモータを用いているが、ブラシ付きのモータであってもよく、３相以上の励磁形式のモータも使用しうる。

ブラシ付きのモータのように、内部にパルス発生手段を備えていないモータを用いる場合は、モータの出力軸、あるいは減速機のギヤ、ナット部材などの回転によってパルスを発生する手段を設けるのが好ましい。そのようなパルス発生手段は、回転軸やギヤなどの回転部材に設けられる検出用磁石（基本的に多極磁石１個）と、ケーシングなどの固定要素に設けられるホールＩＣセンサ（ホール効果素子センサ）との組み合わせが好適である。

本発明のケーブル操作装置は、ブレーキ操作のほか、種々のケーブルを押し引きするリニアアクチュエータとして種々の用途などにも使用することもできる。ケーブルを押し引きして用いる場合は、プッシュプルケーブルが用いられる。

図６および図７に示すケーブル駆動装置７０は、２本のコントロールケーブル１５、１５を同調して引き操作および戻し操作をするネジ−ナット機構を備えている。モータＭおよび減速機Ｇは図１および図２のケーブル駆動装置１０と実質的に同一であるので、同じ符号を付して説明を省略する。ケーブルの荷重センサ１７は、片方のコントロールケーブル１５の内索４５の途中に介在させている。このケーブル駆動装置７０では、第３ギヤ３０を支持するスクリューシャフト７１に雄ネジ４４が形成されており、その雄ネジにナット部材２６が螺合されており、両者でネジ−ナット機構を構成している。

ナット部材２６は図７および図８に示すように、合成樹脂製の円柱状の本体２６ａと、その本体内にインサート成形により固定された金属製の角柱状のナット２６ｂとからなる。ナット部材２６は図７に示すように、イコライザ６１の有底円筒部６１aによって回動自在に抱持されている。イコライザ６１は図８に示すように、金属板を折り曲げないし絞り成形した部品であり、中央部は２個の有底円筒部６１aを向かい合わせにした形態で、上端および下端は２枚の金属板が向かい合わせに配置された形態である。上端の２枚の金属板同士はつながっている。イコライザ６１の有底円筒部６１aは筒状のガイド部材７２の内面によってケーブルの移動方向に摺動自在にガイドされている。

ハウジング１１に固定される筒状のガイド部材７２の先端には、２本のコントロールケーブル１５、１５の導管がケーシングキャップ５０、５０によって固定されている。ケーシングキャップ５０、５０の一端はガイド部材７２の内部に入り込んでおり、それらの先端に支持プレート７３が固定されている。その支持プレート７３は前記スクリューシャフト７１の先端を回転自在に支持している。２本のコントロールケーブル１５、１５の内索４５、４５の先端は、それらの先端に固着したケーブルエンド７４、７４によってイコライザ６１の上端および下端に形成された係止孔７５、７５に保止されている。

このケーブル駆動装置７０は２本のコントロールケーブル１５、１５の内索４５、４５を同調して引き操作および戻し操作をすることができるので、それらのコントロールケーブル１５、１５は図５の第２コントロールケーブル６２、６２のように、直接ブレーキ機構６３に連結することができる。

図９ａおよび図９ｂはナット部材２６にグリース溜まり７６を設ける場合を示している。グリース溜まり７６は上面側に開口しており、その前後に突出する突出部７７に雌ネジ７８を形成している。ナット部材２６は図９ｂに示すように、イコライザ６１を介してガイド部材７２によって回動しないように拘束されているので、その上面側に開口するグリース溜まり７６を設けてもグリースは流れない。さらにグリース溜まり７６の開口はイコライザ６１によって塞がれているので、グリースが保護される。なお、図７の断面図は、通常は図面の左側は上側になる。図２についても同様である。ただし他の向きにすることもできる。

グリースは半固形でもよく、流動体であってもよい。上記のようにグリース溜まり７６を設けることにより、グリース給油の間隔を大幅に延ばすことができる。そのため、ガイド部材７２によって囲まれているナット部材２６へのグリース給油が楽になる。

図６のケーブル駆動装置７０では、荷重センサ１７が片方のコントロールケーブル１５の内索４５に設けられている。すなわちイコライザ６１の作用で両方のコントロールケーブル１５の内索４５の張力は均等になっているので、片方のみを検出すれば足りるからである。しかし両方のコントロールケーブル１５の内索４５に設け、両者の平均によって張力を検出することもできる。

図１０ａ、図１０ｂはブレーキ操作用のケーブル（図１や図６の内索４５）の途中に介在させる荷重センサ１７の一実施形態を示している。この荷重センサ８０は、市販の歪みゲージで構成することができ、内索が連結されるプレート８１と、そのプレート８１の表面に取りつけた歪みゲージ８２と、その歪みゲージ８２から延びる電線８３とを備えている。また、プレート８１の両端には、内索４５の端部にダイカストなどで形成・固着されるケーブルエンド７４を係止するための係止部８１ａ、８１ｂが設けられている。

これらの係止部８１ａ、８１ｂは、プレート８１の両端から側方に延びている部分を隙間をあけて折り曲げ、折り曲げた上板８１ｃと元のプレート（下板）の対応する部分にそれぞれダイカストなどで形成したケーブルエンド７４を係止する係止孔７５を形成し、上板８１ｃの係止孔７５は側方に延びる導入溝８１ｄによって外部と連通させている。なお、ケーブルに加わるテンションによって弾性伸びが生じやすいように、プレート８１の途中を細くしてもよい。

この荷重センサ７１は、ケーブルに荷重が加わり、プレート８１が弾性伸び変形すると、歪みゲージ８２の電気抵抗が変化する。その変化をホイーストンブリッジなどで精密に測定することにより、荷重を検出することができる。

図１１に示す荷重センサ８４は、箱状のケース８５と、その内部に軸方向移動自在に収容されるケーブル４５ａないしロッドと、そのケーブル４５ａの先端に固定したピストン状の係止部材８７と、その係止部材８７とケース８５の内面の間に介在され、ケーブル４５ａの周囲に配置される圧縮バネ８８と、係止部材８７のケース８５に対する相対位置を検出する位置センサ８９とを備えている。位置センサ８９としては、係止部材８７に取りつけた磁石９０と、ケース８５に取りつけたホールＩＣ９１などがあげられる。リミットスイッチを用いることもできる。図１１の場合は圧縮バネ８８として、圧縮コイルバネを採用している。ただし多数枚重ねた皿バネを採用することもできる。ケース８５の一端にはケーブル４５ａが貫通する貫通孔８５ａが形成されている。

上記のように構成されるストローク検出タイプの荷重センサ８４は、ケース８５の他端あるいは他の部位に係止部８５ｂを設け、その係止部にブレーキ操作用ケーブル１５の内索４５をケーブルエンド７４によって係止する。また、ケーブル４５ａの他端は、図１の雄ネジ付きのロッド３２の端部あるいはスライダ３３に連結する。図６の場合は、ケーブル４５ａの端部にケーブルエンド７４を固着してイコライザ６１に連結する。それによりブレーキを操作する内索４５の張力を荷重センサ８４で検出することができる。すなわちロッド８６と内索４５の間に加わる張力が小さい場合は、圧縮バネ８８の作用で係止部材８７が図１１の左側に移動している。そして内索４５に大きい張力が加わったとき、係止部材８７が圧縮バネ８８の付勢力に抗して右側に移動する。それによりホールＩＣ９０が磁石９１の磁気を検出し、内索４５の張力が過大になったこと、あるいは無負荷になったことを検知することができる。

図１０および図１１の荷重センサ８０、８４は、たとえば図１のケーブル駆動装置１０および図６のケーブル駆動装置７０における内索４５の途中に介在させる荷重センサ１７として用いることができる。それにより、パーキングブレーキの操作時に内索４５に過大な張力が加わっていないか、検出することができる。ブレーキをかける操作の時にこのような過大な張力が検出された場合は、一時モータＭを停止させ、２〜３回程度ブレーキをかける操作をしても過大な張力が残る場合は、異常が発生したとして、ドライバーに知らせるべく表示灯を点灯し、あるいはブザーを鳴らす。さらにモータＭを停止させるようにしてもよい。

前記実施形態では荷重センサ８０、８４はケーブル（内索４５）の途中に介在させているが、図１のロッド３２と内索４５の間、あるいは図６の内索４５とイコライザ６１の間に介在させることもできる。さらに前記実施形態では、荷重センサはケーブル駆動機構のハウジング１３の内部に設けているが、外部に設けることもできる。ただし荷重センサの保護のため、ハウジング１３の内部に設ける方が好ましい。

本発明のケーブル駆動装置の一実施形態を示す一部断面平面図である。 図１のII-II線断面図である。 図１のIII-III線断面図である。 図１のケーブル駆動装置におけるモータの制御回路を示すブロック図である。 図１のケーブル駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の一実施形態を示す概略平面図である。 図１のケーブル駆動装置のほかの実施形態を示す概略平面図である。 図６のVII-VII断面図である。 図６におけるイコライザおよびナット部材の要部斜視図である。 図９ａは本発明に関わるナット部材の他の実施形態を示す斜視図、図９ｂはそのナット部材の断面図である。 図１０は本発明のケーブル駆動装置に用いられる荷重センサの実施形態を示す斜視図である。 本発明のケーブル駆動装置に用いられる荷重センサの他の実施形態を示す一部断面斜視図である。 従来のパーキングブレーキ装置の一例を示す斜視図である。 従来のパーキングブレーキ装置の他の例を示す断面図である。 従来のパーキングブレーキの他の例を示す平面図である。

符号の説明

１０ ケーブル駆動装置
１１ 本体
１１ａ 受け部
１２ カバー
１３ ハウジング
１４ ネジ−ナット機構
１５ コントロールケーブル
１６ ベースブラケット
１７ 荷重センサ
２１ 取り付け座
２２ ネジ
Ｍ モータ
Ｇ 減速機
２３ 第１軸
２４ 第２軸
２５ 出力軸
２６ ナット部材
２６ａ 本体
２６ｂ ナット
２７ ピニオン
２８ 第１ギヤ
２８ａ 大径ギヤ
２８ｂ 小径ギヤ
２９ 第２ギヤ
２９ａ 大径ギヤ
２９ｂ 小径ギヤ
３０ 第３ギヤ
３２ ロッド
３３ スライダ
３４ ガイド部材
３４ａ フランジ部
３５ 雌ネジ
３６ フランジ
３７、３８ Ｃリング
３９、４０ ワッシャ
４１ 平坦面
４２ 係合部材
４２ａ 係合穴
４３ ストッパ
４４ 雄ネジ
４５ 内索
４６ 穴
４７ 角形部
４９ 導管
５０ ケーシングキャップ
５１ クッションラバー
Ｓｅ１〜３ センサ
Ｃｏ１〜３ コイル
５２ 増幅回路
５３ 転流回路
５４ モータドライバ
５５ ケーブル操作位置検出回路
５６ マイクロプロセッサ
ＳＷ スイッチ
６０ 電動ブレーキ装置
６１ イコライザ
６１a 有底円筒部
６２ 第２コントロールケーブル
６３ ブレーキ機構
６４ ブレーキドラム
６５ ブレーキシュー
６６ リターンスプリング
６７ パーキングレバー
７０ ケーブル駆動装置
７１ スクリューシャフト
７２ ガイド部材
７３ 支持プレート
７４ ケーブルエンド
７５ 係止孔
７６ グリース溜まり
７７ 突出部
７８ 雌ネジ
８０ 荷重センサ
８１ プレート
８１ａ、８１ｂ 係止部
８１ｃ 上板
８１ｄ 導入溝
８２ 歪みゲージ
８３ 電線
８４ 荷重センサ
８５ ケース
８５ａ 貫通孔
８６ ロッド
８７ 係止部材
８８ 圧縮バネ
８９ 位置センサ
９０ 磁石
９１ ホールＩＣ

Claims (10)

1. 自動車のパーキングブレーキを操作するケーブル駆動装置であって、
   モータと、
   そのモータの出力軸に連結される減速機と、
   その減速機の出力側に連結される回転部材と、
   その回転部材の回転を直進部材の直進運動に変換する変換機構と、
   前記直進部材に連結されるケーブルと、
   そのケーブルの張力を検出する手段と、
   前記モータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生手段およびそのパルス発生手段の出力をカウントしてケーブルの操作量に換算する手段を備えたケーブルの操作量を検出する手段と、
   前記ケーブルの送り出し操作のときに、ケーブルが無負荷になった時点でモータを停止させる制御手段とを備え、
   前記換算されたケーブル操作量により前記モータを正回転、逆回転あるいは停止させることにより、かつ、得られたケーブルの張力に基づいて前記モータを停止させることにより、前記ブレーキを操作し、
   前記ケーブルが無負荷になった時点でケーブル位置の基準位置をゼロに再設定する、電動式のケーブル駆動装置。
2. 前記ケーブルの張力を検出する手段の出力が所定の許容範囲を逸脱したとき、ワーニング手段を作動させる制御手段を備えている、
   請求項１記載の電動式のケーブル駆動装置。
3. 前記変換機構の回転部材が雌ネジを備えており、前記直進部材がその回転部材の雌ネジと螺合する雄ネジである請求項１または２に記載のケーブル駆動装置。
4. 前記変換機構の回転部材が雄ネジであり、前記直進部材がその雄ネジと螺合するナット部材である請求項１または２に記載のケーブル駆動装置。
5. 前記ナット部材にイコライザが揺動自在に設けられている請求項４記載のケーブル駆動
   装置。
6. 前記荷重を検出する手段が、歪みゲージを備えている請求項１または２に記載のケーブル駆動装置。
7. 前記歪みゲージが取り付けられるプレートをさらに備え、
   前記ケーブルがその端部に円柱状のケーブルエンド備えており、
   そのケーブルエンドが前記プレートの端部に回動自在に連結される請求項６記載のケーブル駆動装置。
8. 前記荷重を検出する手段が、ケーブルの引っ張り力に対向して弾性変形するバネと、そのバネの変形量を検出する手段とを備えている請求項１または２に記載のケーブル駆動装置。
9. 前記バネを収納すると共に、前記ケーブルが連結されたケースを備え、
   前記直進部材の先端に係止部材が設けられ、
   その係止部材がケース内に移動自在に収納されると共に、前記バネによりケースに対して付勢されている請求項８記載のケーブル駆動装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のケーブル駆動装置と、前記ケーブルが連結されるブレーキレバーと、そのブレーキレバーをブレーキ解除側に付勢するバネと、ブレーキレバーと連結されるブレーキ用摩擦部材とを備えている自動車などの電動式ブレーキ装置。