JP6013016B2 - 電動パーキングブレーキ - Google Patents

Description

この発明は、監視機能を有する電動パーキングブレーキに関するものである。

電動式のディスクブレーキとして、特許文献１に記載された図８のものがある。
この電動式ディスクブレーキは、電動モータ１と直動機構２が減速機構３を介して接続されたもので、モータ１の回転運動を減速機構３が直動機構２へ伝達する。直動機構２は、伝達された回転運動を直線運動に変換し、ブレーキパッド（摩擦部材）４をブレーキディスク５へ押し付ける。
また、このディスクブレーキには、ロックピン（突棒）を用いたロック機構６を設けて、パーキング（駐車）ブレーキを実現している。
このロック機構６は、直動機構２を構成する遊星歯車装置を形成する遊星キャリア９にロックピンを係合させることで直動機構をロックする。
すなわち、ロック機構６は、ソレノイド７を用いたもので、ソレノイド７は、プランジャー８を収容するボビン内にスプリングを装着したものである。そして、ロックの際には、前記スプリングがプランジャー８をロックピンとして遊星キャリア９に設けた凹部Ｈに係合する。一方、ロックを解除する際は、ソレノイド７が前記プランジャー８をスプリングに抗して吸引し凹部Ｈから離脱させるというものである。
また、これ以外にも、図９のように、先端を円錐形にしたプランジャー８を減速機構のネジ付きローラ装置に円錐状の孔を設けて係合させるようにしたり、図１０のように、プランジャー８を係止爪として、直動機構の遊星キャリア９に設けた突起に係合させたりするものが記載されている。

特表２００１−５２４６４７号公報

しかしながら、上記のように、プランジャーを摺動させるものでは、パーキングブレーキの継続的な使用により、プランジャーが機械的摩耗から摺動特性の劣化や係合不良などの動作不良を起こす。そのため、確実なパーキング動作が実現できない問題がある。

そこで、この発明の課題は、動作不良の監視ができるようにして事故を防止することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させる電動パーキングブレーキに、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた構成を採用したのである。

このような構成を採用することにより、プランジャーの変位（変位を微分したものも含む）を検出することで、プランジャーのソレノイド内の位置を検出する。そして、その検出した位置の変化から係合部材が作動したかどうかを監視できる。このとき、変位を微分したものを検出したり算出したりすれば、プランジャーの速度が判るので、その速度から係合部材が現在作動中であるかどうか監視できる。また、変位と変位の微分したものを検出すれば、位置と速度から作動中の係合部材が監視できる。

このとき、上記変位の検出を、ソレノイドのインダクタンスを検出して行う構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、ソレノイドは、交流電源ｅと接続すると、
ｅ＝（ｒ＋ｊωＬ）ｉ
である。
ここで、交流電源を、例えば、出力抵抗ｒ＞＞｜ｊωＬ｜とする定電流源とすれば、
ｅ＝ωＬｉ （ｉ＝交流電源の定電流）
である。
したがって、
Ｌ＝ｅ／ωｉ＝ｅ／２πｆｉ
となり、定電流ｉと電圧測定手段の検出する電圧ｅとからソレノイドのインダクタンスＬを検出することができる。
このとき、ソレノイドのインダクタンスＬは、ソレノイドに鎖交する磁束数に比例する。
また、ソレノイドを鎖交する磁束は、ソレノイドの中を移動する磁性体であるプランジャーの変位に応じて変化する筈である。
したがって、プランジャーの変位は、インダクタンスＬを測ることで監視することができる。

このとき、上記プランジャーに磁石を備えた構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、磁石は、磁極をソレノイドの磁束の向きに合せて磁束を増加させる向きに取り付けてあるので、プランジャーに鎖交する磁束を増加して、インダクタンスや誘導電流を大きくできるので、検出感度を向上できる。

また、このとき、上記変位に基づいて、係合部材が減速機構または直動機構との係合に達しているかを判定する構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、変位から位置や速度（微分した変位）が分かり移動距離（微分した場合は：速度×時間とから距離が算出できる）が分かるので、移動距離から係合点に達しているかを判定して動作不良を監視できる。

このとき、上記係合に達したと判定した際、ソレノイドの駆動電流をゼロもしくは所定値以下とし、上記変位の検出を行って、その検出値から係合の有無を判定するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、係合点でソレノイドを停止状態（バネによって復帰されない極短時間）として変位を検出する。その際、位置が変化しなければ（微分を採用した場合は、出力ゼロ）、係合完了とし、位置が変化すると（微分の場合は出力有）、未完了と判定することにより、係合状態を監視できる。

また、このとき、上記係合部材を減速機構または直動機構との係合から解除する際、上記変位の検出を行って、電動モータの回転角を制御するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、変位（位置や速度）の変化を監視することにより係合の解消を判定する。例えば、モータの回転角を制御し、減速機構または直動機構を少し動かしてプランジャーの変位が変化すれば係合が解消されたことであり、変位が変化しなければ係合が解消されていないことなので、変位が変化するまで（微分したものが変化するまで）監視することで、係合を解消させることができる。

このとき、上記変位の検出値からプランジャーの動作速度を算出し、その算出した動作速度に基づいてソレノイドへの印加電圧を制御するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、プランジャーの動作速度を変位または変位を微分したものから求めて監視し、動作速度が低下しないようにソレノイドの印加電圧をフィードバック制御することで、摺動不良を補償できる。

このとき、上記変位の検出値の変化からプランジャーの摺動性を検出し、その検出した摺動性に基づいて動作に要する制御の時間を設定するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、プランジャーの変位または変位を微分したものから摺動性を監視し、プランジャーの係合を判定する時間を調整する。例えば、ソレノイドの駆動電流や電動モータの回転角を制御する際に、ソレノイドへの通電時間や係合不良の判定時間を延長する。こうすることで、摺動性の劣化に対処できる。また、このとき駆動電流を増加したり、モータの回転数や回転角を増加したりする前に前記時間の設定を調整することを行って摺動性を改善できれば、駆動電流を増加したり、モータの回転数や回転角を増加したりしなくてもよいため、電力消費を抑制することもできる。

また、このとき、上記検出値を予め設定した値と比較し、比較した値が設定値よりも劣化した場合は、動作不良としてロックアラーム（ＡＬ）信号を出力するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、動作不良を監視して報知できる。

このとき、上記ソレノイドの非作動時に、係合部材が減速機構または直動機構に係合できない微少電流を、所定時間ごとにソレノイドへ供給し、上記変位を検出し、その検出値からプランジャーの摺動状態を定期的に監視するという構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、作動していないときに定期的に監視できるので、動作不良の発生を未然に防止できる。

また、このとき、上記変位の検出を、ソレノイドのインダクタンスに替えてソレノイドの誘導電流を検出して行うという構成を採用できる。

このような構成を採用することにより、ソレノイドに通電すると、ソレノイドに吸引されたプランジャーは変位する。その際、ソレノイドの磁束は、磁性体であるプランジャーの変位に応じて変化する筈である。このとき、磁束の変化を妨げるように誘導電流が発生する。この誘導電流の極性は印加電圧と逆となるため、この誘導電流を検出すれば、プランジャーの変位はセンサを設けずに監視することができる。

この発明は、上記のように構成したことにより、電動パーキングブレーキの状態を監視し、動作不良による事故を防止できる。

実施形態の断面図 図１の直動機構の断面図 図２のIII−III断面図 図１のロック機構の断面図 （ａ）、（ｂ）図１の中間ギヤの作用説明図 実施形態のロック機構の制御回路の模式図 実施例１のロック機構の制御回路の模式図 従来例の断面図 従来例の他の態様の断面図 従来例の他の態様の作用説明図

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の電動パーキングブレーキは、図１に示すように、自動車用の電動式ディスクブレーキに、ソレノイド１３を用いたロック機構１４を設けたもので、前記ロック機構１４に制御手段（ＥＣＵ）１５を接続する構成となっている。

自動車用のディスクブレーキは、電動モータ１０と直動機構１１が減速機構１２を介して接続され、前記直動機構１１に装着したブレーキパッド１６ａをブレーキディスク６１に押し付ける構造となっている。

電動モータ１０は、ここでは、直流モータを採用して、モータ１０の可逆運転が電源の極性を反転させるだけで簡単にできるようにしてある。

直動機構１１は、外輪部材１７と軸受部材１８及びキャリア１９で構成されおり、円筒状のハウジング２０に収容されている。また、円筒状のハウジング２０の一端には、径方向外方に向けてベースプレート２１が設けられ、そのベースプレート２１の外側面及びハウジングの一端の開口がカバー２２によって被われる構造となっている。さらに、ベースプレート２１にはモータ１０が取り付けられ、モータ１０の回転は、前記カバー内に組み込まれた減速機構１２によって回転軸２３に伝達されるようになっている。

外輪部材１７は、スライド部材として組み込まれたもので、回り止めされて、ハウジング２０の内径面に沿って軸方向へ移動自在となっている。また、その内径面には、図２に示すように、断面がＶ字形で螺旋状の突条２４が設けられている。

軸受部材１８は、中央部にボス部を設けた円盤状の部材で、先の外輪部材１７の軸方向の一端側に組み込まれている。また、この軸受部材１８の中央部のボス部内には、一対の転がり軸受２５が間隔を置いて組み込まれ、その転がり軸受２５によって外輪部材１７の軸心上に配置された回転軸２３を回動自在に支持する。この組み込まれた軸受部材１８は、ハウジング２０の内周面に取り付けたストッパリング２６により、ハウジング２０の開口端を覆うカバー側への移動が防止されている。

キャリア１９は、図２、図３に示すように、軸方向で対向する一対のディスク２７ａ、２７ｂと複数の間隔調整部材２８、複数のローラ軸２９で構成されている。複数のローラ軸２９には、遊星ローラ３０が回動自在に支持されており、外輪部材１７の内側に回転軸２３を中心にして回転可能に組み込まれている。
すなわち、キャリア１９は、一方のディスク２７ａの片面外周部に他方のディスク２７ｂに向けて複数の間隔調整部材２８が周方向に間隔を置いて設けられたもので、その間隔調整部材２８の端面にねじ込まれるネジの締め付けによって対向する一対のディスク２７ａ、２７ｂを連結したものである。
この一対のディスク２７ａ、２７ｂのうち、軸受部材１８側に位置するインナー側ディスク２７ｂは、回転軸２３との間に組み込まれたすべり軸受３１ａによって回動自在に、かつ、軸方向へ移動自在に支持されている。
一方、アウター側ディスク２７ａは、中心部に段付き孔からなる軸挿入孔が形成され、その軸挿入孔内に嵌合されたすべり軸受３１ｂが回転軸２３で回動自在に支持されている。この回転軸２３には、すべり軸受３１ｂのアウター側端面に隣接してスラスト荷重を受ける金属ワッシャ３３が嵌合されており、そのワッシャ３３は回転軸２３の軸端部に取り付けられた止め輪３４によって抜け止めされている。

ローラ軸２９は、それぞれ、一対のディスク２７ａ、２７ｂに形成された長孔からなる軸挿入孔３２内に軸端部が挿入されて径方向に移動自在に支持されたもので、そのローラ軸２９を巻き込むようにして架け渡された弾性リング３５によって径方向に向けて付勢されている。この複数のローラ軸２９のそれぞれには、遊星ローラ３０が回動自在に支持されている。

遊星ローラ３０は、図３に示すように、それぞれ、回転軸２３の外径面と外輪部材１７の内径面間に配置され組み込まれる構成となっており、先述したとおり、外輪部材１７の内径面間に組み込まれたローラ軸２９は、軸端部に掛け渡された弾性リング３５によって回転軸２３の外径面に押し付けられて弾性接触するようになっている。そのため、上記回転軸２３が回転すると、その回転軸２３の外径面に対する接触摩擦によって回転するようになっている。
また、遊星ローラ３０の外径面には、図２に示すように、断面Ｖ字状の複数の螺旋溝が軸方向に等間隔に形成されている。この螺旋溝のピッチは、先述した外輪部材１７に設けられた螺旋突条２４のピッチと同一となっており、その螺旋突条２４に螺合している。なお、螺旋溝に替えて、複数の円周溝を螺旋突条２４と同一ピッチで軸方向に等間隔に形成してもよい。

これらの遊星ローラ３０とキャリア１９のインナー側ディスク２７ｂの軸方向の対向部間には、図２のように、ワッシャ３７およびスラスト軸受３８が組み込まれている。さらに、キャリア１９と軸受部材１８の軸方向の対向部間には、環状のスラスト板３９が組み込まれ、そのスラスト板３９と軸受部材間１８にスラスト軸受４０が組み込まれている。

外輪部材１７のハウジング２０の他端部の開口から外部に位置する他端の開口には、シールカバー４１の取り付けにより閉塞され、内部に異物が侵入するのを防止するようになっている。また、ハウジング２０の他端の開口部にはベローズ４２の一端部が連結され、そのベローズ４２の他端部は外輪部材１７の他端部に連結される構造となっており、前記ベローズ４２によってハウジング２０への異物の侵入を防止するようにしてある。

減速機構１２は、図２に示すように、モータ１０のロータ軸に取り付けられた入力ギヤの回転を一次減速ギヤ列Ｇ１→二次減速ギヤ列Ｇ２→三次減速ギヤ列Ｇ３により、順次減速して回転軸の輪端部に取り付けられた出力ギヤ４３へ伝達し、回転軸２３を回転させる。
この減速機構１２に、モータ１０のロータ軸をロック及びアンロック可能なロック機構１４が設けられている。

ロック機構１４は、係合部材である係止ピン（ロックピン）５０とピン駆動用ソレノイド１３とで構成されている。ピン駆動用ソレノイド１３は、図４に示すように、リニアソレノイド（ＤＣ：直流）にリターンスプリング５２を内蔵してプッシュ型としたアクチュエータで、プランジャー５３の先端に、マグネット５５を介してロックピン５０を装着した構造（ロックピン５０とプランジャー５３を一体にしたものでも可）となっている。
そのため、ソレノイド１３に通電すると、プランジャー５３は、ソレノイドコイルに吸引され、スプリング５２に抗して先端のロックピン５０がボビンから突出する。このとき、プランジャー５３に備えたマグネット５５は、磁極の向きをソレノイド１３の磁束の向きに合わせて磁束が増加する方向にして取り付けてあるので、プランジャー５３に鎖交する磁束を増やしてインダクタンスＬの値を大きくする。
また、通電を停止すると、プランジャー５３はスプリング５２に引っ張られ、スプリング５２に引っ張られたプランジャー５３の先端のロックピン５０はボビンに収容される。

このソレノイド１３は、フロントプレートにロックピン５０をスライド自在に支持するピン孔５８が形成された保護カバー５７に収容されていて、図２のように、ベースプレート２１に支持されてハウジング２０とモータ１０間に配置されている。

このように、ソレノイド１３は、ハウジング２０とモータ１０間に配置されたことにより、プランジャー５３の先端のロックピン５０が、二次減速ギヤ列Ｇ２の出力側の中間ギヤ５４に対して進退可能になっている。
この中間ギヤ５４は、図５（ａ）に示すように、側面に複数の係止孔５６が等間隔で同一円状に設けられたもので、その複数の係止孔５６に対してロックピン５０をソレノイド１３で進退させるのである。そして、図５（ｂ）に示すように、係止孔５６に対するロックピン５０の係合によって、中間ギヤ５４をロックする構造としている。
ここで、係止孔５６は、孔にロック面５６ａとテーパ面５６ｂを形成して方向性を持たせたラチェット構造となっている。
すなわち、ロック面５６ａは、係止孔５６の周方向の一端部に設けられたもので、ロックピン５０に対する係合によって中間ギヤ５４を矢印（ア）の制動解除方向へ回転させるのを防止する。一方、テーパ面５６ｂは、矢印（イ）で示す中間ギヤ５４の制動方向への回転によってロックピン５０を係止孔５６から抜け出る方向に移動させる。
その結果、中間ギヤ５４は、ロックピン５０の係合時に制動方向へスムースに回転させることができ、係合後は、ブレーキディスク６１に駐車に必要な既定の押圧力を確実に負荷することができる。

また、ハウジング２０の他端部には、図１に示すように、キャリバボディ６０が一体に取り付けられている。このキャリバボディ６０は、外周部の一部が配置されたブレーキディスク６１の両側に、固定ブレーキパッド１６ｂと可動ブレーキパッド１６ａを設け、その可動ブレーキパッド１６ａを外輪部材１７の他端部に連結して一体化した構造となっている。

次に、ＥＣＵ１５は、ＣＰＵを備えたブレーキ制御用のマイクロコントローラとして設けられたものである。このＥＣＵ１５は、図６の模式図に示すように、ソレノイド１３の駆動用直流電源７０を備えている。
また、ＥＣＵ１５は、変位検出手段７１とスイッチ手段７２を備えており、スイッチ手段７２を介して、変位検出手段７１と駆動用直流電源７０がピン駆動用ソレノイド１３に接続する構成になっている。
このスイッチ手段７２は、ここでは、例えば、高速でオン・オフできるトランジスタなどの半導体スイッチを採用している。

変位検出手段７１は、交流電源手段７３と電圧測定手段７４とで構成されている。
電圧測定手段７４は、交流電源手段７３とスイッチ手段７２間に設けられており、交流電源手段７３と並列に接続される構成となっている。
ここで、交流電源手段７３は、出力抵抗ｒ（ｒ＞＞｜ｊωＬ｜） （Ｌ：ソレノイドのインダクタンス）とする定電流源である。
そのため、スイッチ手段７２が接点ｂに接続すると、ソレノイド１３は、交流電源手段７３と接続されて、
ｅ＝（ｒ＋ｊωＬ）ｉ
となる。ここで、先述したように、ｒ＞＞｜ｊωＬ｜なので、
ｅ＝ωＬｉ （ｉ＝交流電源の定電流）
である。
したがって、
Ｌ＝ｖ／ωｉ＝ｖ／２πｆｉ
となり、
電流ｉ（定電流で既知）と電圧測定手段７４の検出する電圧ｅとから、ソレノイド１３のインダクタンスＬを検出することができる。
このとき、ソレノイド１３のインダクタンスＬは、ソレノイド１３に鎖交する磁束数に比例する。また、ソレノイド１３を鎖交する磁束は、ソレノイド１３の中を移動する磁性体であるプランジャー５３の変位に応じて変化する筈である。
したがって、インダクタンスＬを測ることでプランジャー５３の変位を検出することができるのである。

この形態は、上記のように構成されており、ＥＣＵ１５は、センサ素子を用いること無く、ソレノイド１３自体をセンサとして使用する。そして、ロック機構（パーキングブレーキ）の動作不良の監視、判定、補償、事前報知などを制御プログラムに基づいて実行する。
このように、ソレノイド１３自体をセンサとして使用し、センサ素子を用いないため、センサ故障による事故のリスクを低減できる。

まず、動作不良の監視と監視に基づく判定機能について説明する。
この電動パーキングブレーキでは、走行中など、ロック機構１４の解除中は、図６の符号（イ）で示すように、ＥＣＵ１５が、スイッチ手段７２を接点ｂに切り換え、ソレノイド１３を変位検出手段７１と接続する。そのため、前記ソレノイド１３はオフ状態（直流ソレノイドなので、変位検出手段７１から供給される交流電源では動かない）なので、ソレノイド１３のプランジャー５３はスプリング５２に吸引され、吸引されたプランジャー５３先端のロックピン５０は、減速機構１２の二次減速ギヤ列Ｇ２の中間ギヤ５４との係合を解消する。
このとき、変位検出手段７１は、基準となるプランジャー５３の解除位置でのインダクタンスＬを検出しており、検出値は、ＥＣＵ１５が記憶する。

いま、駐車のため、ブレーキ部分で制動をかけて停車した状態でロック機構（パーキングブレーキ）を作動する。すると、図６の符号（ロ）で示すように、ＥＣＵ１５は、スイッチ手段７２を接点ａに切り換え、駆動用直流電源７２とソレノイド１３を接続してソレノイド１３を作動する。すると、作動したソレノイド１３は、プランジャー５３を吸引し先端のロックピン５０を保護カバー５７のピン孔５８から突出させて減速機構１２の二次減速ギヤ列Ｇ２の中間ギヤ５４の係止孔５６に係合させる。
このロックピン５０がピン孔５８から突出して中間ギヤ５４に達するまでの係合処理の実行中に、ＥＣＵ１５は、スイッチ手段７２を極めて短く接点ｂに切り換えてインダクタンスＬの検出を行う。ここで、短く切り換える時間とは、スプリング５２の作用によってプランジャー５３の動作が止められない程度の短時間である。
また、このサンプリングを行う期間は、プランジャー５３が中間ギヤ５４と係合するのに要する時間である。
その際、プランジャー５３に設けたマグネット５５による磁束の増加は検出感度を向上させるので精度を高めることができる。
このとき、検出した結果は、記憶した基準の値と比較して変化していれば、プランジャー５３が変位したことである。そのため、この変位を監視してソレノイド１３が正常に作動したかどうか監視できる。
また、このとき、変位の微分したものを検出（変位の差から算出も可）すれば、プランジャー５３の速度が分かるので、動作していることが監視できる。加えて、変位と微分したものとからは、プランジャー５３の位置と速度が分かるので、作動中のプランジャー５３の監視ができる。

さらに、ロックピン５０が中間ギヤ５４の係止孔５６と係合した際のインダクタンスＬの値を設定しておくことで、ロックピン５０が係止孔５６に挿入できているかどうかを監視する。
すなわち、設定値と検出値を比較して差が検出されるとプランジャー５３が変位していることなので、この変位を検出する。そして、変位が検出された場合は、その変位が許容できる程度の範囲内であれば、係止孔５６に挿入できていると判定し、範囲外であれば挿入不良と判定する。

このとき、係止孔５６への挿入が成功していると、再度、ソレノイド１３への通電を停止してインダクタンスＬの値を検出する。そして、ロックが完了したことを監視する。
すなわち、インダクタンスＬの値が先の値から変化していると係止孔５６と係合したプランジャー５３の位置が変化していることなので、この変位の有無を検出する。

このように、プランジャー５３の変位を検出することにより、ソレノイド１３の動作時の摺動不良とロック時の係合不良に基づいて動作不良を監視する。

次に、補償機能について説明する。
補償機能は、ソレノイド１３の動作時の摺動不良と、ロック解除時の係合不良に対応したものである。
摺動不良に対する補償は、先の摺動不良の監視の際、検出した変位から摺動速度を算出し、その算出した摺動速度が低下傾向にある場合に、それを補償するようにソレノイド１３の駆動電流をフィードバック制御するというものである。
そのため、摺動速度が低下したことを判定するため、算出した摺動速度は、時系列で記憶するようにすることが好ましい。
また、摺動速度の算出は、例えば、前回の変位と今回の変位の差を繰り返し検出する際のサンプリング周期で変位を割れば、容易に算出できる。このとき、変位の微分（速度）したものを監視することにすれば、微分値の変化を検出するだけで係合の状態がわかるので制御の応答を早くできる。

一方、係合不良に対する補償は、直動用の電動モータ１０を使用する。
すなわち、ロック機構（パーキングブレーキ）１４を解除する場合は、図６の符号（イ）のように、ＥＣＵ１５が、スイッチ手段７２を接点ｂに切り換えて、ソレノイド１３を変位検出手段７１と接続する。そのため、ソレノイド１３はオフ状態となる。すると、ソレノイド１３のプランジャー５３はスプリング５２に吸引されるため、先端のロックピン５０は、減速機構１２の中間ギヤ５４との係合を解消する。
このとき、中間ギヤ５４の係止孔５６は、ロック面５６ａとテーパ面５６ｂを有するラチェット構造なので、テーパ面５６ｂと対向するロック面５６ａにロックピン５０の先端が引っ掛かることが考えられる。
このため、ＥＣＵ１５は、インダクタンスＬの検出を逐次行って変位を監視することにより、中間ギヤ５４との係合の解消を制御する。
すなわち、逐次検出した変位（位置）の変化を検出することにより係合の解消を監視する。そして、解消時に変位が変化しなければ、例えば、図５（ａ）のものでは、モータ１０を矢印（イ）の制動方向への回転角を増加し、テーパ面５６ｂを利用して中間ギヤ５４との係合を解消させる制御を行うのである。
このとき、変位の微分（速度）したものを検出（コンデンサなどの微分要素を使用）すれば、応答を早くできる。
このように、係合を解消する補償を行うことにより、中間ギヤ５４との係合を解消し、図２に示すように、プランジャー５３をソレノイド１３のオフ時の位置に戻すのである。

なお、実施形態では、係止孔５６にテーパ面５６ｂが形成されたものについて述べたが、テーパ面５６ｂを有しないものの場合は、モータ１０の回転を正・逆に動かして回転角を少しだけ増減させて中間ギヤ５４との係合を解消させる制御を行うことで、係合の解消を図ることができる。

また、前述のように、プランジャー５３の変位あるいは変位の微分からソレノイド１３の摺動性を判定できるので、ソレノイド１３の駆動電流や中間ギヤ５４の回転角を制御する前に、ソレノイド１３への通電時間や係合不良の判定時間を調整しても良い。
その結果、駆動電流を増加したり、モータ１０の回転数を増加したりしなくても摺動性の劣化に対処できれば、電力消費を抑制することができる。
このとき、通電時間や係合不良の判定時間を調整しても、ダメな場合は、駆動電流や回転角を増加する。加えて、通電時間や係合不良の判定時間を調整することで対処する。

加えて、本パーキングブレーキは、摺動の異常が限界まで達したときに警報を出力するようにもなっている。
すなわち、前記変位あるいは変位の微分の検出した値が改善されない場合は（例えば、予め上限値を設定し、その設定値よりも劣化しているかどうかで判定しても良い）、パーキングブレーキ動作不良としてＡＬ信号（ロックアラーム「警報」信号）を出力する。

また、この電動パーキングブレーキは、ロック機構１４の故障予測機能を備えている。
この故障予測機能は、ロック機構１４のソレノイド１３へ通電して摺動性をテストする。
すなわち、ＥＣＵ１５は、ロック機構の非動作時（例えば、信号待ちなどの停車時）に、スイッチ手段７２を接点ｂからａに切り換えてソレノイド１３に通電し、プランジャー５３を作動する。
そして、ＥＣＵ１５は、スイッチ手段７２をｂ接点に繰り返し切り換えてインダクタンスＬの検出を行う。ここで、繰り返し切換える時間は、スプリング５２の作用によって動作が止められない程度の短時間である。そして、プランジャー５３が中間ギヤ５４の係止孔５６に達する前にスイッチ手段７２を接点ｂに切り換え、ソレノイド１３への通電を停止する。通電の停止されたプランジャー５３は、中間ギヤ５４の係止孔５６に達することなく、スプリング５２に引き戻されてオフの位置に戻る。
なお、この通電を停止する切換えの時間は、十分安全な時間に予め設定しておくことは当然である。
このようにしてインダクタンスＬの検出を行うことにより、プランジャー５３の変位する量が判る。また、この検出を定期的に行って、そのデータから変位する量の低下傾向を監視したり、変位を微分した値（プランジャー５３の速度）を求めて、その低下の度合いを監視したりすることにより、動作不良の発生を予測して事故を未然に防止するのである。

この実施例１は、実施形態のインダクタンスＬに替えて、誘導電流を用いてプランジャー５３の変位の監視を行うものについて述べる。図７に誘導電流を用いるＥＣＵ１５´の模式図を示す。

ＥＣＵ１５´は、ＣＰＵを備えた実施形態と同じディスクブレーキ制御用のマイクロコントローラで、図７の模式図に示すような、短時間の間欠出力を行うソレノイド１３の駆動用直流電源７０´を備えている。
また、ＥＣＵ１５´は、変位検出手段７１´とスイッチ手段７２´を備えている。
前記変位検出手段７１´は、誘導電流を検出するための電流検出手段である。
また、スイッチ手段７２´は、スイッチ用のダイオードで、ダイオードのアノード端子と変位検出手段７１´を接続して直列回路を形成し、その直列回路のカソード端子を駆動用直流電源７０´の正極側に接続して、ソレノイド１３と並列に駆動用直流電源７０´に接続する構成になっている。

このような構成を採用することにより、ソレノイド１３の磁束を妨げるように発生する誘導電流を検出する。
すなわち、ソレノイド１３に通電すると、ソレノイド１３に吸引されたプランジャー５３は変位する。その際、ソレノイド１３を鎖交する磁束は、磁性体であるプランジャー５３の変位に応じて変化する筈である。そのため、磁束の変化を妨げるように誘導電流が発生する。この誘導電流の極性は印加電圧と逆になるため、スイッチ手段７２´のダイオードを介して変位検出手段７１´の電流検出手段で検出するのである。
また、このとき、ソレノイド１３の駆動用直流電源７０´を間欠出力として、間欠出力がゼロ出力（欠出力）の時の誘導電流（位相がπ／２ずれる）を検出することでソレノイド１３の駆動電流と峻別するようにしてある。

この実施例１は、上記のように構成されており、ソレノイド１３のインダクタンスＬに替えて誘導電流の検出を行うことで、プランジャー５３の変位を検出し、動作不良を監視する。
そのため、ＥＣＵ１５´は、センサ素子を用いること無く、ソレノイド１３自体をセンサとして使用して、ロック機構（パーキングブレーキ）の動作不良の監視、判定、補償、事前報知などを制御プログラムに基づいて実行する。その結果、センサ故障による事故のリスクを低減できるものである。

まず、動作不良の監視と判定機能について説明する。
この電動パーキングブレーキでは、走行中など、ロック機構１４の解除中は、ソレノイド１３はオフ状態となっている。このとき、ソレノイド１３のプランジャー５３はスプリング５２で吸引され、先端のロックピン５０は、減速機構１２の二次減速ギヤ列Ｇ２の中間ギヤ５４との係合を解消している。

いま、駐車のため、電動ブレーキで制動をかけて停車した状態でロック機構（パーキングブレーキ）を作動する。すると、ＥＣＵ１５´は、図７のように、駆動用直流電源７０´からソレノイド１３へ給電してソレノイド１３を作動する。この作動したソレノイド１３は、プランジャー５３を吸引し、先端のロックピン５０を保護カバー５７のピン孔５８から突出させて減速機構１２の二次減速ギヤ列Ｇ２の中間ギヤ５４の係止孔５６に係合させる。
その際、前記直流電源７０´の出力を間欠出力として、間欠出力のゼロ出力（欠出力）の時にスイッチ手段７２´のダイオードを介して誘導電流を検出する。
このとき、プランジャー５３に設けたマグネット５５による磁束の増加は誘導電流を増加させるため、検出感度を向上し精度を高めることに貢献する。
そして、このとき、検出した誘導電流が変化していれば、プランジャー５３が変位したことなので、この変位を検出してソレノイド１３が正常に作動したかどうか監視する。
このとき、変位を微分したものを使用して監視することもできる。変位を微分したものを採用した場合は、出力の有無で作動中かどうかも検出できる。
さらに、誘導電流の検出を継続する。そして、ロックピン５０が中間ギヤ５４の係止孔５６と係合するのに十分な時間が経過したのち、誘導電流が検出されなくなるかどうか監視する。このとき、誘導電流が検出されなければ、プランジャー５３が変位していないので、係合が完了したことである。したがって、この変位を監視して係止孔５６に挿入できているかどうかを判定する。
これに反して誘導電流が検出され続ければ、係合に失敗していることであると判定できる。

さらに、係合が成功したときに、ソレノイド１３への通電をゼロもしくは作動電流以下として誘導電流の値を検出する。このとき、誘導電流の値が変化すると、係止孔５６と係合が解除され、プランジャー５３が変位していることである。よって、係合に失敗していることになる。このように、この変位を監視することで、係合が完了しているかどうかを監視する。

次に、動作不良の補償機能について説明する。
補償機能は、ソレノイド１３の動作時の摺動不良と、ロック解除時の係合不良に対応したものである。
摺動不良に対する補償は、実施形態の場合と同様に、先の摺動不良の監視の際、検出した変位から摺動速度を算出する。そして、その算出した摺動速度が低下傾向にある場合に、それを補償するようにソレノイド１３の駆動電流を制御する。
そのため、摺動速度が低下したことを判定するため、算出した摺動速度は、時系列で記憶することが好ましい。
また、摺動速度の算出は、前回の変位と今回の変位の差から算出できる。このとき、変位の微分（速度）したものを監視すれば、微分値の変化を検出するだけで速度の変化から係合状態がわかるので制御の応答を早くできる。

一方、係合不良に対する補償は、直動用の電動モータ１０を使用する。
すなわち、ロック機構（パーキングブレーキ）１４を解除する場合は、ＥＣＵ１５´が、駆動用直流電源７０´からソレノイド１３への給電を停止する。すると、ソレノイドはオフ状態となり、ソレノイド１３のプランジャー５３はスプリング５２に吸引されるため、先端のロックピン５０は、減速機構１２の二次減速ギヤ列Ｇ２の中間ギヤ５４との係合を解消する。
このとき、ＥＣＵ１５´は、誘導電流の検出を逐次行って変位を監視することにより、中間ギヤ５４との係合の解消を制御する。
すなわち、逐次検出した変位（位置）の変化を監視することにより係合の解消を判定する。変位が変化しなければ、例えば、図５（ａ）のものでは、モータ１０を矢印（イ）の制動解除方向への回転角を増加し、テーパ面５６ｂを利用して中間ギヤ５４との係合を解消させる制御を行うのである。
このとき、変位の微分（速度）したものを監視することにすれば、先に述べたように、制御の応答を早くできる。
このように、係合を解消する補償を行うことにより、中間ギヤ５４との係合を解消し、図２に示すように、プランジャー５３をソレノイド１３のオフ時の位置に戻すことができる。

また、前述のように、プランジャー５３の変位あるいは変位の微分からソレノイド１３の摺動性を判定できるので、実施形態の場合と同様に、ソレノイド１３の駆動電流や中間ギヤ５４の回転角を制御する前に、ソレノイド１３への通電時間や係合不良の判定時間を調整しても良い。こうすることで摺動性の劣化に対処できる。その結果、駆動電流を増加したり、モータ１０の回転数や回転角を増加したりしなくても対処できれば、電力消費を抑制することができる。
このとき、通電時間や係合不良の判定時間を調整しても改善できない場合は、駆動電流や回転角を増加したのち、通電時間や係合不良の判定時間を調整することで対処する。

加えて、本パーキングブレーキは、摺動の異常が限界まで達したときに警報を出力するようにもなっている。
すなわち、前記変位あるいは変位の微分の検出した値を予め設定した値と比較して、設定した値よりも劣化しているがどうかを判定する。劣化している場合は、パーキングブレーキの動作不良としてＡＬ信号（ロックアラーム「警報」信号）を出力する。

また、この電動ブレーキユニットは、ロック機構１４の故障予測機能を備えている。この故障予測機能では、ロック機構１４のソレノイド１３へ通電して摺動性をテストする。
すなわち、ＥＣＵ１５´は、パーキング機構の非動作時（例えば、信号待ちなどの停車時）に、ソレノイド１３へ通電してプランジャー５３を作動させて誘導電流の検出を行う。そして、プランジャー５３が中間ギヤ５４の係止孔５６に達する前にソレノイド１３への通電を停止する。この通電を停止するタイミングは、予め安全な値に設定しておくことは当然である。
こうすることで、通電の停止されたプランジャー５３は、中間ギヤ５４の係止孔５６に達することなく、スプリング５２に引き戻されてオフの位置に戻る。
このようにして誘導電流の検出を行うことにより、プランジャー５３の変位する量が判る。また、この検出は定期的に行って、そのデータから変位する量の低下傾向を監視したり、変位量を微分した値（プランジャー５３の速度）を算出して、その低下の度合いを監視したりすることにより、動作不良の発生を予測して事故を未然に防止する。

なお、実施形態及び実施例１では、係合部材にロックピン５０を使用したものについて述べたが、これに限定されるものではない。プランジャー５３によって動かされるのであれば、係合部材は、例えば図１０に示すような係止爪８を使用したものでも構わない。
また、実施形態及び実施例１では、係合部材を減速機構１２に係合させるものについて述べたが、これに限定されるものではない。係合部材を、例えば図９に示すように直動機構２に係合させる構造のものであっても良い。
また、実施形態及び実施例１では、プッシュ型ソレノイド１３を用いたロック機構１４について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、従来例のようにプル型を用いたロック機構６においても、ソレノイドがプランジャーを吸引したときのインダクタンスあるいは誘導電流を検出すればよいので適用可能であることは明白である。

１０ 電動モータ
１１ 直動機構
１２ 減速機構
１３ ソレノイド
１４ ロック機構
１５ ＥＣＵ
１６ａ ブレーキパッド
１６ｂ ブレーキパッド
１７ 外輪部材
１８ 軸受部材
５０ ロックピン
５２ スプリング
５３ プランジャー
５４ 中間ギヤ
５５ マグネット
５６ 係止孔
５８ ピン孔
７０ 駆動用直流電源
７１ 変位検出手段
７２ スイッチ手段
７３ 交流電源手段
７４ 電圧測定手段

Claims (10)

1. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記プランジャーに磁石を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ。
2. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記変位に基づいて、係合部材が減速機構または直動機構との係合に達しているかを判定することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
3. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記係合に達したと判定した際、ソレノイドの駆動電流をゼロもしくは所定値以下として、上記変位の検出を行って、その検出値から係合完了を判定することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
4. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記係合部材を減速機構または直動機構との係合から解除する際、上記変位の検出を行って、電動モータの回転角を制御することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
5. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記変位の検出値からプランジャーの動作速度を算出し、その算出した動作速度に基づいてソレノイドへの印加電圧を制御することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
6. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記変位の検出値の変化からプランジャーの摺動性を検出し、その検出した摺動性に基づいて動作に要する制御の時間を設定することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
7. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記変位の検出値を予め設定した値と比較し、比較した値が設定値よりも劣化した場合は、動作不良としてロックアラーム（ＡＬ）信号を出力することを特徴とする電動パーキングブレーキ。
8. 電動モータと直動機構が減速機構を介して接続され、前記モータの回転によって直動機構に装着した摩擦材をブレーキディスクに押し付けて制動し、かつ、その制動を行った直動機構または減速機構に係合部材をソレノイドによって係合させ、前記ソレノイドのプランジャーの変位を検出して、その検出した変位から係合部材の動作を監視する監視手段を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   上記変位の検出を、ソレノイドの誘導電流を検出して行うことを特徴とする電動パーキングブレーキ。
9. 上記変位の検出を、ソレノイドのインダクタンスを検出して行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の電動パーキングブレーキ。
10. 上記ソレノイドの非作動時に、係合部材が減速機構または直動機構に係合できない微少電流を、所定時間ごとにソレノイドへ供給し、上記変位を検出して、その検出値からプランジャーの摺動状態を定期的に監視することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の電動パーキングブレーキ。

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