JP6258531B2

JP6258531B2 - Electric linear actuator and electric brake device

Info

Publication number: JP6258531B2
Application number: JP2017005143A
Authority: JP
Inventors: 唯増田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2017104010A

Description

この発明は、電動モータで発生する回転トルクを運動変換機構で直進力に変換し、その直進力で対象物に押圧力を負荷する電動式直動アクチュエータ、およびこの電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置に関する。 The present invention uses an electric linear actuator that converts rotational torque generated by an electric motor into a linear force by a motion conversion mechanism and applies a pressing force to an object with the linear force, and the electric linear actuator. The present invention relates to an electric brake device.

車両用ブレーキ装置として、油圧シリンダで摩擦パッドをブレーキディスクに押さえ付けて制動力を発生する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。 As a brake device for a vehicle, a hydraulic brake device that generates a braking force by pressing a friction pad against a brake disk with a hydraulic cylinder has been adopted. Recently, with the introduction of brake control such as ABS (anti-lock brake system). Electric brake devices that do not use a hydraulic circuit have attracted attention.

電動ブレーキ装置は、電動モータを駆動源とする電動式直動アクチュエータを有し、この電動式直動アクチュエータで摩擦パッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生する。 The electric brake device has an electric linear actuator using an electric motor as a drive source, and generates a braking force by pressing a friction pad against a brake disk with the electric linear actuator.

このような電動ブレーキ装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、摩擦パッドをブレーキディスクに押し付ける電動式直動アクチュエータとして、電動モータと、その電動モータで発生する回転トルクを直動部材の直進力に変換し、その直動部材で摩擦パッドをブレーキディスクに押し付ける運動変換機構と、ブレーキディスクに負荷される押圧力の大きさを検出する荷重センサとを有するものが採用されている。電動モータの回転トルクは、荷重センサで検出した押圧力の大きさに基づいて制御される。 As such an electric brake device, for example, the one described in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, as an electric linear actuator that presses a friction pad against a brake disk, an electric motor and rotational torque generated by the electric motor are converted into a linear force of the linear member, and the friction pad is moved by the linear member. A mechanism having a motion conversion mechanism that presses against the brake disc and a load sensor that detects the magnitude of the pressing force applied to the brake disc is employed. The rotational torque of the electric motor is controlled based on the magnitude of the pressing force detected by the load sensor.

特開２０１１−２４１８５１号公報JP 2011-241851 A

特許文献１の電動式直動アクチュエータを使用する場合、電動モータに一定の電流を印加し続けることで、直動部材からブレーキディスクに負荷する押圧力を保持することができる。このときの電動モータの駆動電流の大きさを低減することができれば、電動モータの消費電力を効果的に抑えることが可能となる。 When using the electric linear actuator of Patent Document 1, it is possible to maintain the pressing force applied to the brake disk from the linear member by continuing to apply a constant current to the electric motor. If the magnitude of the drive current of the electric motor at this time can be reduced, the power consumption of the electric motor can be effectively suppressed.

この発明が解決しようとする課題は、消費電力が低い電動式直動アクチュエータを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an electric linear actuator with low power consumption.

電動モータの回転トルクを直動部材の直進力に変換し、その直動部材で対象物に押圧力を負荷する運動変換機構においては、対象物から直動部材に作用する反力によって運動変換機構の内部に大きい摩擦力が生じる。この摩擦力はエネルギーロスの原因となり、一般には好ましくないものである。 In the motion conversion mechanism that converts the rotational torque of the electric motor into the linear force of the linear motion member and applies a pressing force to the object with the linear motion member, the motion conversion mechanism is based on the reaction force that acts on the linear motion member from the target object. A large frictional force is generated inside. This frictional force causes energy loss and is generally undesirable.

本願の発明者は、電動式直動アクチュエータの消費電力を低減するために、一般には好ましくないとされる上記摩擦力を押圧力の保持に利用できる可能性に着眼した。すなわち、電動モータの回転トルクを直動部材の直進力に変換し、その直動部材で対象物に押圧力を負荷する運動変換機構は、直動部材から対象物に負荷する押圧力の大きさを変化させたときにヒステリシス特性を示す場合が多い。ヒステリシス特性は、電動モータの回転トルクが増加する過程と電動モータの回転トルクが減少する過程とで、直動部材から対象物に負荷する押圧力の大きさが同じでも、その押圧力を負荷するときの電動モータの回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりも大きくなる特性である。この特性は、主に、運動変換機構の内部の摩擦力に起因して生じる。そして、本願の発明者は、この運動変換機構のヒステリシス特性を考慮して電動モータの駆動電流を制御することにより、電動モータの消費電力を低減できる可能性に気付いた。 In order to reduce the power consumption of the electric linear actuator, the inventor of the present application has focused on the possibility that the above frictional force, which is generally undesirable, can be used for holding the pressing force. That is, the motion conversion mechanism that converts the rotational torque of the electric motor into the linear force of the linear motion member and applies a pressing force to the object with the linear motion member is the magnitude of the pressure applied to the target from the linear motion member. In many cases, hysteresis characteristics are exhibited when the value is changed. Hysteresis characteristics are applied in the process of increasing the rotational torque of the electric motor and in the process of decreasing the rotational torque of the electric motor, even if the pressing force applied to the object from the linear motion member is the same. The magnitude of the rotational torque of the electric motor is not the same, and the former is larger than the latter. This characteristic is mainly caused by the frictional force inside the motion conversion mechanism. The inventor of the present application has realized the possibility of reducing the power consumption of the electric motor by controlling the drive current of the electric motor in consideration of the hysteresis characteristics of the motion conversion mechanism.

この着眼に基づき、本願の発明者は、以下の構成を電動式直動アクチュエータに採用したのである。
駆動電流に応じた大きさの回転トルクを発生する電動モータと、
その電動モータの回転トルクを直動部材の直進力に変換し、その直動部材で対象物に押圧力を負荷する運動変換機構と、
前記対象物に負荷される押圧力の大きさを検出する荷重センサと、
その荷重センサで検出される押圧力の大きさに基づいて前記電動モータの駆動電流を制御するモータ制御装置とを有し、
前記運動変換機構は、前記電動モータの回転トルクが増加する過程と前記電動モータの回転トルクが減少する過程とで、前記直動部材から対象物に負荷する押圧力の大きさが同じでも、その押圧力を負荷するときの電動モータの回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりも大きくなるヒステリシス特性を示すものを採用し、
前記モータ制御装置は、押圧力を対象物に負荷して保持するときに、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが目標値よりも大きい所定値に到達するまで電動モータの回転トルクを増加させてから、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが目標値に到達するまで電動モータの回転トルクを減少させるように前記電動モータの駆動電流を制御する。 Based on this viewpoint, the inventor of the present application has adopted the following configuration for the electric linear actuator.
An electric motor that generates rotational torque of a magnitude according to the drive current;
A motion conversion mechanism that converts the rotational torque of the electric motor into a linear force of the linear motion member, and applies a pressing force to the object with the linear motion member;
A load sensor for detecting the magnitude of the pressing force applied to the object;
A motor control device that controls the drive current of the electric motor based on the magnitude of the pressing force detected by the load sensor;
The motion conversion mechanism has a process in which the rotational torque of the electric motor increases and a process in which the rotational torque of the electric motor decreases. Adopting the hysteresis characteristics that the magnitude of the rotational torque of the electric motor when loading pressure is not the same, the former is greater than the latter,
When the motor control device loads and holds the pressing force on the object, the motor control device adjusts the rotational torque of the electric motor until the pressing force detected by the load sensor reaches a predetermined value larger than a target value. After the increase, the drive current of the electric motor is controlled so as to decrease the rotational torque of the electric motor until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor reaches a target value.

このようにすると、運動変換機構のヒステリシス特性によって、電動モータの回転トルクが減少する過程で押圧力が目標値に到達したときと、電動モータの回転トルクが増加する過程で押圧力が目標値に到達したときとで、目標値の大きさが同じでも、押圧力が目標値に到達したときの電動モータの回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりも小さくなる。そして、上記モータ制御装置は、押圧力を対象物に負荷して保持するときに、電動モータの回転トルクが減少する過程で押圧力が目標値に到達するように制御を行なう。そのため、押圧力が目標値に到達したときの電動モータの回転トルクが抑えられ、その後、押圧力を目標値に保持するために要する電動モータの消費電力を低減することができる。 In this way, due to the hysteresis characteristics of the motion conversion mechanism, the pressing force reaches the target value when the pressing force reaches the target value while the rotational torque of the electric motor decreases and when the rotating torque of the electric motor increases. Even when the target value is the same as when the target value is reached, the magnitude of the rotational torque of the electric motor when the pressing force reaches the target value is not the same, and the former is smaller than the latter. The motor control device performs control so that the pressing force reaches the target value in the process of reducing the rotational torque of the electric motor when the pressing force is loaded and held on the object. Therefore, the rotational torque of the electric motor when the pressing force reaches the target value can be suppressed, and then the electric power consumption of the electric motor required to hold the pressing force at the target value can be reduced.

前記目標値は、前記モータ制御装置に外部から入力される荷重指令値とし、前記所定値は、前記荷重指令値よりも所定のオフセット値をもって大きく設定された値とすることができる。すなわち、前記モータ制御装置は、外部から荷重指令値が入力されたときに、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが荷重指令値よりも所定のオフセット値をもって大きく設定された値に到達するまで電動モータの回転トルクを増加させてから、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが荷重指令値に到達するまで電動モータの回転トルクを減少させ、その後、電動モータの回転トルクを保持するように電動モータの駆動電流を制御するものを採用することができる。 The target value may be a load command value input from the outside to the motor control device, and the predetermined value may be a value set larger than the load command value with a predetermined offset value. That is, when the load command value is input from the outside, the motor control device reaches a value in which the magnitude of the pressing force detected by the load sensor is set larger than the load command value with a predetermined offset value. The rotational torque of the electric motor is increased until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor reaches the load command value, and then the rotational torque of the electric motor is decreased. What controls the drive current of an electric motor so that it may hold | maintain can be employ | adopted.

また、前記目標値は、前記モータ制御装置に入力される荷重指令値よりも所定のオフセット値をもって小さく設定された値とし、前記所定値は、前記荷重指令値とすることもできる。すなわち、前記モータ制御装置は、外部から荷重指令値が入力されたときに、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが荷重指令値に到達するまで電動モータの回転トルクを増加させてから、前記荷重センサで検出される押圧力の大きさが荷重指令値よりも所定のオフセット値をもって小さく設定された値に到達するまで電動モータの回転トルクを減少させ、その後、押圧力を保持するように前記電動モータの駆動電流を制御するものを採用することができる。 The target value may be a value set with a predetermined offset value smaller than a load command value input to the motor control device, and the predetermined value may be the load command value. That is, after the load command value is input from the outside, the motor control device increases the rotational torque of the electric motor until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor reaches the load command value. The rotational torque of the electric motor is reduced until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor reaches a value set with a predetermined offset value smaller than the load command value, and then the pressing force is maintained. Further, it is possible to employ a device that controls the drive current of the electric motor.

前記電動モータは、回転可能に支持されたロータと、このロータにトルクを生じさせるステータとを有し、そのロータおよびステータは、ロータがステータに対して１回転する間に、ロータに生じるトルクが最大となる回転位相と、ロータに生じるトルクが最小となる回転位相とが交互にあらわれるように構成したものを採用することができる。さらに、前記ロータの回転位相を検出する位相センサを設けることができる。このとき、前記モータ制御装置は、前記荷重センサで検出される押圧力を目標値に保持するとき、前記ロータに生じるトルクが最大となる回転位相のうち、前記押圧力が目標値に一致するときの位相に最も近い回転位相でロータが停止するように電動モータの駆動電流を制御するように構成すると好ましい。このようにすると、対象物に押圧力を負荷したときに、その押圧力の大きさを安定して保持することが可能となる。 The electric motor includes a rotor that is rotatably supported and a stator that generates torque in the rotor, and the rotor and the stator have torque generated in the rotor while the rotor makes one rotation with respect to the stator. It is possible to adopt a configuration in which the maximum rotational phase and the rotational phase at which the torque generated in the rotor is minimized appear alternately. Furthermore, a phase sensor for detecting the rotational phase of the rotor can be provided. At this time, when the motor control device holds the pressing force detected by the load sensor at a target value, the pressing force coincides with the target value in a rotation phase in which the torque generated in the rotor is maximum. It is preferable that the drive current of the electric motor be controlled so that the rotor stops at the rotational phase closest to this phase. In this way, when a pressing force is applied to the object, the magnitude of the pressing force can be stably maintained.

トルクが最大となる回転位相でロータを停止させる上記制御は、前記押圧力の目標値があらかじめ設定されたしきい値よりも大きいときにのみ行なうようにすることができる。これにより、前記押圧力の目標値が比較的小さいときにも、安定した押圧力を得ることができる。 The above-described control for stopping the rotor at the rotation phase at which the torque is maximum can be performed only when the target value of the pressing force is larger than a preset threshold value. Thereby, even when the target value of the pressing force is relatively small, a stable pressing force can be obtained.

前記運動変換機構としては、前記電動モータの回転トルクが入力される回転軸と、この回転軸の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラと、これらの複数の遊星ローラを囲むように配置された外輪部材と、その外輪部材の内周に設けられた螺旋凸条と、その螺旋凸条と係合するように各遊星ローラの外周に設けられた螺旋溝または円周溝とを有する遊星ローラ機構を採用することができる。このようにすると、遊星ローラ機構は減速機構の機能を有するため、運動変換機構としての遊星ローラ機構が、上記ヒステリシス特性を顕著に示す。そのため、遊星ローラ機構を用いた電動式直動アクチュエータに上記制御を適用することにより、電動モータの消費電力を効果的に低減することができる。 The motion conversion mechanism includes a rotating shaft to which the rotational torque of the electric motor is input, a plurality of planetary rollers that are in rolling contact with the outer peripheral cylindrical surface of the rotating shaft, and arranged so as to surround the plurality of planetary rollers. The outer planetary member, the spiral ridge provided on the inner periphery of the outer ring member, and the spiral groove or the circumferential groove provided on the outer periphery of each planetary roller so as to engage with the spiral ridge. A roller mechanism can be employed. In this case, since the planetary roller mechanism has a function of a speed reduction mechanism, the planetary roller mechanism as the motion conversion mechanism exhibits the above hysteresis characteristics remarkably. Therefore, the power consumption of the electric motor can be effectively reduced by applying the above control to the electric linear actuator using the planetary roller mechanism.

また、この発明では、上記電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置として、前記対象物が、車輪と一体に回転するブレーキディスクであり、このブレーキディスクに摩擦パッドを押圧するアクチュエータとして上記の電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置を提供する。 In the present invention, as the electric brake device using the electric linear actuator, the object is a brake disk that rotates integrally with a wheel, and the electric motor is used as an actuator that presses the friction pad against the brake disk. An electric brake device using a linear actuator is provided.

この発明の電動式直動アクチュエータは、押圧力を対象物に負荷して保持するときに、電動モータの回転トルクが減少する過程で押圧力が目標値に到達するように電動モータの駆動電流を制御するので、電動モータの回転トルクが増加する過程で押圧力を目標値に到達させる通常の制御と比較して、押圧力が目標値に到達したときの電動モータの回転トルクが小さい。そのため、押圧力を目標値に保持するときの電動モータの駆動電流を抑制することができ、電動モータの消費電力が低い。 The electric linear actuator of the present invention is configured to reduce the electric motor drive current so that the pressing force reaches a target value in the process of reducing the rotational torque of the electric motor when the pressing force is applied to an object and held. Since the control is performed, the rotational torque of the electric motor when the pressing force reaches the target value is smaller than in the normal control in which the pressing force reaches the target value in the process of increasing the rotational torque of the electric motor. Therefore, the drive current of the electric motor when holding the pressing force at the target value can be suppressed, and the power consumption of the electric motor is low.

この発明の実施形態の電動式直動アクチュエータを組み込んだ電動ブレーキ装置を示す断面図Sectional drawing which shows the electric brake device incorporating the electric type linear actuator of embodiment of this invention 図１のII−II線に沿った断面図Sectional view along the line II-II in FIG. 図２のIII−III線に沿った断面図Sectional view along line III-III in FIG. 図１の電動式直動アクチュエータ近傍の拡大断面図Fig. 1 is an enlarged sectional view of the vicinity of the electric linear actuator 図４のV−V線に沿った断面図Sectional view along line VV in FIG. 図４の荷重センサ近傍の拡大断面図FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of the load sensor. 図１に示す電動モータの駆動電流を制御するモータ制御装置のブロック図The block diagram of the motor control apparatus which controls the drive current of the electric motor shown in FIG. 図７に示すモータ制御装置による制御例を示すフロー図Flow chart showing an example of control by the motor control device shown in FIG. 図７に示すモータ制御装置による他の制御例を示すフロー図The flowchart which shows the other example of control by the motor control apparatus shown in FIG. 図８に示すに制御フローに従って電動モータの駆動電流を制御したときの電動モータの回転トルクとディスクブレーキに対する押圧力との対応関係を示す図The figure which shows the correspondence of the rotational torque of an electric motor when the drive current of an electric motor is controlled according to the control flow shown in FIG. 8, and the pressing force with respect to a disc brake 図９に示すに制御フローに従って電動モータの駆動電流を制御したときの電動モータの回転トルクとディスクブレーキに対する押圧力との対応関係を示す図The figure which shows the correspondence of the rotational torque of an electric motor when the drive current of an electric motor is controlled according to the control flow shown in FIG. 9, and the pressing force with respect to a disc brake 運動変換機構として滑りねじ機構を採用した例を示す電動式直動アクチュエータの拡大断面図An enlarged cross-sectional view of an electric linear actuator showing an example in which a sliding screw mechanism is adopted as a motion conversion mechanism

図１に、この発明の実施形態の電動式直動アクチュエータ１を用いた車両用の電動ブレーキ装置を示す。 FIG. 1 shows an electric brake device for a vehicle using an electric linear actuator 1 according to an embodiment of the present invention.

電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキディスク２を間に挟んで対向する対向片３，４をブリッジ５で連結した形状のキャリパボディ６と、対向片３，４とブレーキディスク２の間にそれぞれ配置された左右一対の摩擦パッド７，８と、一方の対向片３に組み付けられた電動式直動アクチュエータ１とを有する。 The electric brake device includes a caliper body 6 having a shape in which opposed pieces 3 and 4 that are opposed to each other with a brake disc 5 that rotates integrally with a wheel interposed therebetween by a bridge 5, and between the opposed pieces 3 and 4 and the brake disc 2. And a pair of left and right friction pads 7 and 8, and an electric linear actuator 1 assembled to one opposing piece 3.

キャリパボディ６は、車輪を支持する図示しないナックルに固定されたマウント９（図２参照）でブレーキディスク２の軸方向にスライド可能に支持されている。また、摩擦パッド７，８も、ブレーキディスク２の軸方向に移動可能に支持されている。 The caliper body 6 is supported so as to be slidable in the axial direction of the brake disk 2 by a mount 9 (see FIG. 2) fixed to a knuckle (not shown) that supports the wheel. The friction pads 7 and 8 are also supported so as to be movable in the axial direction of the brake disk 2.

図１に示すように、電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ１０と、電動モータ１０の回転トルクを直進力に変換する運動変換機構１１と、ブレーキディスク２に負荷される押圧力の大きさを検出する荷重センサ１２とを有する。 As shown in FIG. 1, the electric linear actuator 1 includes an electric motor 10, a motion conversion mechanism 11 that converts the rotational torque of the electric motor 10 into a linear force, and the magnitude of the pressing force applied to the brake disk 2. And a load sensor 12 for detecting.

図３に示すように、電動モータ１０は、ロータ１３とステータ１４とを有する。ロータ１３は、軸受１５で回転可能に支持されたモータ軸１６と、モータ軸１６に固定したロータコア１７とで構成されている。ステータ１４は、ロータコア１７を囲むように周方向に等間隔に配置された複数のティース１８と、各ティース１８に巻回された電磁コイル１９とを有する。ステータ１４は、電磁コイル１９に通電したときにティース１８とロータコア１７の間に働く電磁力によって、ロータ１３に回転トルクを生じさせる。このときロータ１３に生じる回転トルクは、電磁コイル１９を流れる駆動電流に応じた大きさとなる。すなわち、電磁コイル１９の駆動電流と電動モータ１０の回転トルクは略比例の相関関係を有し、電磁コイル１９に印加する電流が単調増加するに従ってロータ１３に生じる回転トルクも単調増加する。 As shown in FIG. 3, the electric motor 10 includes a rotor 13 and a stator 14. The rotor 13 includes a motor shaft 16 rotatably supported by a bearing 15 and a rotor core 17 fixed to the motor shaft 16. The stator 14 includes a plurality of teeth 18 arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to surround the rotor core 17, and an electromagnetic coil 19 wound around each tooth 18. The stator 14 generates a rotational torque in the rotor 13 by electromagnetic force acting between the teeth 18 and the rotor core 17 when the electromagnetic coil 19 is energized. At this time, the rotational torque generated in the rotor 13 has a magnitude corresponding to the drive current flowing through the electromagnetic coil 19. That is, the drive current of the electromagnetic coil 19 and the rotational torque of the electric motor 10 have a substantially proportional correlation, and the rotational torque generated in the rotor 13 increases monotonously as the current applied to the electromagnetic coil 19 monotonously increases.

ここで、ロータ１３に生じる回転トルクの大きさは、ロータ１３がステータ１４に対して１回転する間において完全に一定ではなく、ロータ１３の回転位相に応じてわずかに増減する。すなわち、ロータ１３がステータ１４に対して１回転する間に、ロータ１３に生じる回転トルクが最大となる回転位相と、ロータ１３に生じる回転トルクが最小となる回転位相とが、ティース１８とロータコア１７の位置変化に応じて交互にあらわれる。 Here, the magnitude of the rotational torque generated in the rotor 13 is not completely constant while the rotor 13 makes one rotation with respect to the stator 14, and slightly increases or decreases according to the rotational phase of the rotor 13. That is, while the rotor 13 makes one rotation with respect to the stator 14, the rotational phase in which the rotational torque generated in the rotor 13 is maximum and the rotational phase in which the rotational torque generated in the rotor 13 is minimum are the teeth 18 and the rotor core 17. It appears alternately according to the position change.

図２に示すように、運動変換機構１１は、電動モータ１０と平行に配置された回転軸２０を有する。回転軸２０には、歯車２１が取り付けられている。歯車２１は、回転可能に支持された中間歯車２２を介して、電動モータ１０のモータ軸１６に取り付けられた歯車２３に噛み合っており、電動モータ１０で発生した回転トルクが、歯車２３、中間歯車２２、歯車２１を順に伝達して回転軸２０に入力されるようになっている。 As shown in FIG. 2, the motion conversion mechanism 11 has a rotating shaft 20 disposed in parallel with the electric motor 10. A gear 21 is attached to the rotary shaft 20. The gear 21 meshes with a gear 23 attached to the motor shaft 16 of the electric motor 10 via an intermediate gear 22 that is rotatably supported. The rotational torque generated by the electric motor 10 is the gear 23, the intermediate gear. 22 and the gear 21 are transmitted in order and input to the rotary shaft 20.

図４に示すように、運動変換機構１１は、電動モータ１０の回転トルクが入力される回転軸２０と、この回転軸２０を囲むように同軸に設けられた外輪部材２４と、回転軸２０に外接すると同時に外輪部材２４に内接する複数の遊星ローラ２５と、これらの遊星ローラ２５を自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ２６とを有する。 As shown in FIG. 4, the motion conversion mechanism 11 includes a rotary shaft 20 to which rotational torque of the electric motor 10 is input, an outer ring member 24 that is provided coaxially so as to surround the rotary shaft 20, and the rotary shaft 20. A plurality of planetary rollers 25 that are circumscribed and inscribed in the outer ring member 24 at the same time, and a carrier 26 that holds the planetary rollers 25 so as to be capable of rotating and revolving.

外輪部材２４は、対向片３に形成された収容孔２７内に収容され、この収容孔２７の内面で軸方向に移動可能に支持されている。外輪部材２４の軸方向前端には、係合凸部２８が形成されている。摩擦パッド７の背面には、係合凸部２８に係合する係合凹部２９が形成されている。外輪部材２４は、この係合凸部２８と係合凹部２９の係合によって回り止めされている。 The outer ring member 24 is accommodated in an accommodation hole 27 formed in the facing piece 3, and is supported on the inner surface of the accommodation hole 27 so as to be movable in the axial direction. An engagement convex portion 28 is formed at the front end in the axial direction of the outer ring member 24. An engagement recess 29 that engages with the engagement protrusion 28 is formed on the back surface of the friction pad 7. The outer ring member 24 is prevented from rotating by the engagement of the engagement convex portion 28 and the engagement concave portion 29.

図５に示すように、遊星ローラ２５は、周方向に一定の間隔をおいて複数配置されている。各遊星ローラ２５は、回転軸２０の外周および外輪部材２４の内周にそれぞれ転がり接触している。回転軸２０の外周は円筒面である。回転軸２０が回転したとき、遊星ローラ２５は回転軸２０と外輪部材２４の間を自転しながら公転する。すなわち、遊星ローラ２５は、回転軸２０の外周から受ける回転力によって自転し、これと同時に外輪部材２４の内周を転がることによって公転する。 As shown in FIG. 5, a plurality of planetary rollers 25 are arranged at regular intervals in the circumferential direction. Each planetary roller 25 is in rolling contact with the outer periphery of the rotating shaft 20 and the inner periphery of the outer ring member 24. The outer periphery of the rotating shaft 20 is a cylindrical surface. When the rotating shaft 20 rotates, the planetary roller 25 revolves while rotating between the rotating shaft 20 and the outer ring member 24. That is, the planetary roller 25 rotates by the rotational force received from the outer periphery of the rotating shaft 20 and revolves by rolling the inner periphery of the outer ring member 24 at the same time.

外輪部材２４の内周には、螺旋凸条３０が設けられている。螺旋凸条３０は、円周方向に対して斜めに延びる螺旋状の凸状である。遊星ローラ２５の外周には、螺旋凸条３０と係合する円周溝３１が設けられている。遊星ローラ２５が外輪部材２４の内周を転がるとき、外輪部材２４と遊星ローラ２５は、螺旋凸条３０と円周溝３１の案内作用によって軸方向に相対移動する。この実施形態では遊星ローラ２５の外周にリード角が０度の円周溝３１を設けているが、円周溝３１のかわりに、螺旋凸条３０と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。 A spiral ridge 30 is provided on the inner periphery of the outer ring member 24. The spiral protrusion 30 is a spiral protrusion extending obliquely with respect to the circumferential direction. A circumferential groove 31 that engages with the spiral ridge 30 is provided on the outer periphery of the planetary roller 25. When the planetary roller 25 rolls on the inner circumference of the outer ring member 24, the outer ring member 24 and the planetary roller 25 move relative to each other in the axial direction by the guiding action of the spiral ridge 30 and the circumferential groove 31. In this embodiment, the circumferential groove 31 having a lead angle of 0 degrees is provided on the outer periphery of the planetary roller 25. However, instead of the circumferential groove 31, a spiral groove having a lead angle different from that of the spiral protrusion 30 may be provided. Good.

図４に示すように、キャリヤ２６は、複数の遊星ローラ２５の中心をそれぞれ軸方向に貫通する複数のキャリヤピン２６Ａと、この複数のキャリヤピン２６Ａのそれぞれの軸方向前端を互いに連結する環状のキャリヤプレート２６Ｃと、複数のキャリヤピン２６Ａのそれぞれの軸方向後端を互いに連結する環状のキャリヤ本体２６Ｂとからなる。各キャリヤピン２６Ａは、軸受３２を介して遊星ローラ２５を自転可能に支持している。 As shown in FIG. 4, the carrier 26 has a plurality of carrier pins 26A passing through the centers of the plurality of planetary rollers 25 in the axial direction and an annular shape connecting the respective axial front ends of the plurality of carrier pins 26A to each other. The carrier plate 26C includes an annular carrier body 26B that connects the axial rear ends of the plurality of carrier pins 26A to each other. Each carrier pin 26A supports the planetary roller 25 via a bearing 32 so as to be able to rotate.

各キャリヤピン２６Ａの両端には、それぞれ縮径リングばね３３が取り付けられている。縮径リングばね３３は、周方向に間隔をおいて配置されたすべてのキャリヤピン２６Ａに外接するように装着されている。この縮径リングばね３３は、各キャリヤピン２６Ａを半径方向内方に付勢し、その付勢力によって遊星ローラ２５を回転軸２０の外周に押圧し、回転軸２０と遊星ローラ２５の間の滑りを防止する。 A reduced diameter ring spring 33 is attached to each end of each carrier pin 26A. The reduced-diameter ring spring 33 is mounted so as to circumscribe all the carrier pins 26A arranged at intervals in the circumferential direction. The reduced diameter ring spring 33 urges each carrier pin 26A radially inward, presses the planetary roller 25 against the outer periphery of the rotating shaft 20 by the urging force, and slips between the rotating shaft 20 and the planetary roller 25. To prevent.

キャリヤ本体２６Ｂの内周には、滑り軸受３４が取り付けられている。キャリヤ本体２６Ｂは、この滑り軸受３４を介して回転軸２０で支持され、回転軸２０に対して相対回転可能となっている。キャリヤ本体２６Ｂと各遊星ローラ２５の間には、遊星ローラ２５を自転可能に支持するスラスト軸受３５が組み込まれている。キャリヤプレート２６Ｃとキャリヤ本体２６Ｂは、隣り合う遊星ローラ２５の間を軸方向に延びる連結棒３６で連結され、この連結によって、キャリヤプレート２６Ｃとキャリヤ本体２６Ｂの両者が一体回転するようになっている。 A slide bearing 34 is attached to the inner periphery of the carrier body 26B. The carrier body 26 </ b> B is supported by the rotary shaft 20 via the sliding bearing 34 and is rotatable relative to the rotary shaft 20. A thrust bearing 35 is incorporated between the carrier body 26B and each planetary roller 25 to support the planetary roller 25 so that it can rotate. The carrier plate 26C and the carrier main body 26B are connected between adjacent planetary rollers 25 by a connecting rod 36 extending in the axial direction, and by this connection, both the carrier plate 26C and the carrier main body 26B rotate integrally. .

荷重センサ１２は、軸方向に対向する円環板状のフランジ部材４０および支持部材４１と、磁界を発生する磁気ターゲット４２と、磁界の強さを検出する磁気センサ４３とを有する。磁気ターゲット４２はフランジ部材４０に固定され、磁気センサ４３は支持部材４１に固定されている。ここで、磁気ターゲット４２と磁気センサ４３は、フランジ部材４０に軸方向荷重が入力されたときにフランジ部材４０のたわみ変形によって磁気センサ４３の出力が変化するように対向配置されている。図６に示すように、磁気ターゲット４２は、磁気ターゲット４２と磁気センサ４３の相対変位方向に対して直交する方向を磁化方向とする２個の永久磁石４４，４４を、一方の永久磁石４４のＮ極と他方の永久磁石４４のＳ極とが隣接するように配置したものである。磁気センサ４３は、磁気ターゲット４２を構成する２個の永久磁石４４の隣り合う磁極の境目の近傍に配置されている。 The load sensor 12 includes an annular plate-shaped flange member 40 and a support member 41 that face each other in the axial direction, a magnetic target 42 that generates a magnetic field, and a magnetic sensor 43 that detects the strength of the magnetic field. The magnetic target 42 is fixed to the flange member 40, and the magnetic sensor 43 is fixed to the support member 41. Here, the magnetic target 42 and the magnetic sensor 43 are arranged to face each other so that the output of the magnetic sensor 43 changes due to the bending deformation of the flange member 40 when an axial load is input to the flange member 40. As shown in FIG. 6, the magnetic target 42 includes two permanent magnets 44, 44 having a magnetization direction in a direction perpendicular to the relative displacement direction of the magnetic target 42 and the magnetic sensor 43. The N pole and the S pole of the other permanent magnet 44 are arranged adjacent to each other. The magnetic sensor 43 is disposed in the vicinity of the boundary between adjacent magnetic poles of the two permanent magnets 44 constituting the magnetic target 42.

キャリヤ２６とフランジ部材４０の間には、キャリヤ２６と一体に公転する間座４５と、間座４５とフランジ部材４０の間で軸方向荷重を伝達するスラスト軸受４６とが組み込まれている。フランジ部材４０の内周には、回転軸２０を回転可能に支持する転がり軸受４７が組み込まれている。 A spacer 45 that revolves integrally with the carrier 26 and a thrust bearing 46 that transmits an axial load between the spacer 45 and the flange member 40 are incorporated between the carrier 26 and the flange member 40. A rolling bearing 47 that rotatably supports the rotating shaft 20 is incorporated in the inner periphery of the flange member 40.

図４に示すように、荷重センサ１２は、フランジ部材４０および支持部材４１の外周縁を、収容孔２７の内周に装着した止め輪４８，４９で係止することによって軸方向の前方および後方への移動が規制されている。そして、この荷重センサ１２は、間座４５とスラスト軸受４６を介してキャリヤ本体２６Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ２６の軸方向後方への移動を規制している。また、キャリヤ２６は、回転軸２０の軸方向前端に装着された止め輪５０で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ２６は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ２６に保持された遊星ローラ２５も軸方向移動が規制された状態となっている。 As shown in FIG. 4, the load sensor 12 is configured to lock the outer peripheral edges of the flange member 40 and the support member 41 with retaining rings 48 and 49 attached to the inner periphery of the accommodation hole 27, thereby moving the front and rear in the axial direction. Movement to is restricted. The load sensor 12 supports the carrier body 26 </ b> B in the axial direction via the spacer 45 and the thrust bearing 46, thereby restricting the movement of the carrier 26 rearward in the axial direction. The carrier 26 is also restricted from moving forward in the axial direction by a retaining ring 50 attached to the front end of the rotating shaft 20 in the axial direction. Therefore, the carrier 26 is restricted from moving in the axial direction forward and axially backward, and the planetary roller 25 held by the carrier 26 is also restricted from moving in the axial direction.

上記の運動変換機構１１は、電動モータ１０から回転軸２０に回転トルクが入力されたとき、遊星ローラ２５がキャリヤピン２６Ａを中心に自転しながら回転軸２０を中心に公転する。このとき螺旋凸条３０と円周溝３１の係合によって外輪部材２４と遊星ローラ２５が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ２５はキャリヤ２６と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ２５は軸方向に移動せず、外輪部材２４が軸方向に移動する。このように、運動変換機構１１は、電動モータ１０の回転トルクを外輪部材２４の軸方向の直進力に変換し、その外輪部材２４で摩擦パッド７をブレーキディスク２に押し付けて、ブレーキディスク２に押圧力を負荷する。このとき、外輪部材２４はブレーキディスク２から摩擦パッド７を介して軸方向の反力を受け、その反力は、遊星ローラ２５、キャリヤ２６、間座４５、スラスト軸受４６を介してフランジ部材４０に伝達する。そして、その反力によってフランジ部材４０が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４２と磁気センサ４３の相対位置が変化する。この相対位置の変化に応じて磁気センサ４３の出力信号が変化するので、磁気センサ４３の出力信号に基づいて、ブレーキディスク２に負荷される押圧力の大きさを検出することができる。 When the rotational torque is input from the electric motor 10 to the rotating shaft 20, the motion converting mechanism 11 revolves around the rotating shaft 20 while the planetary roller 25 rotates around the carrier pin 26A. At this time, the outer ring member 24 and the planetary roller 25 move relative to each other in the axial direction due to the engagement between the spiral ridge 30 and the circumferential groove 31, but the planetary roller 25 is restricted from moving in the axial direction together with the carrier 26. The roller 25 does not move in the axial direction, and the outer ring member 24 moves in the axial direction. In this way, the motion conversion mechanism 11 converts the rotational torque of the electric motor 10 into the axially linear force of the outer ring member 24, and the friction pad 7 is pressed against the brake disk 2 by the outer ring member 24, so that the brake disk 2 Apply pressing force. At this time, the outer ring member 24 receives an axial reaction force from the brake disk 2 via the friction pad 7, and the reaction force is transmitted to the flange member 40 via the planetary roller 25, the carrier 26, the spacer 45, and the thrust bearing 46. To communicate. And the flange member 40 bends in the axial direction rearward by the reaction force, and the relative position of the magnetic target 42 and the magnetic sensor 43 changes. Since the output signal of the magnetic sensor 43 changes according to the change in the relative position, the magnitude of the pressing force applied to the brake disk 2 can be detected based on the output signal of the magnetic sensor 43.

電動モータ１０は、図７に示すモータ制御装置５１に接続されている。モータ制御装置５１は、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさに基づいて電動モータ１０の駆動電流を制御するものである。このモータ制御装置５１には、ブレーキＥＣＵ５２から荷重指令値Ｆが入力され、荷重センサ１２から押圧力の大きさを示す信号が入力され、位相センサ５３から電動モータ１０のロータ１３の回転位相を示す信号が入力される。ブレーキＥＣＵ５２は、車両の運転者によるブレーキペダルの操作量等に基づいて各車輪の電動ブレーキ装置を制御する電子制御ユニットである。位相センサ５３は、例えば、電動モータ１０に電力を供給する線間電圧に基づいてロータ１３の回転位相を推定する電源装置である。また、位相センサ５３として、電動モータ１０に組み込んだレゾルバやホール素子を採用することも可能である。 The electric motor 10 is connected to a motor control device 51 shown in FIG. The motor control device 51 controls the drive current of the electric motor 10 based on the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12. The motor control device 51 receives the load command value F from the brake ECU 52, receives a signal indicating the magnitude of the pressing force from the load sensor 12, and indicates the rotational phase of the rotor 13 of the electric motor 10 from the phase sensor 53. A signal is input. The brake ECU 52 is an electronic control unit that controls the electric brake device for each wheel based on the amount of operation of the brake pedal by the driver of the vehicle. The phase sensor 53 is a power supply device that estimates the rotational phase of the rotor 13 based on, for example, a line voltage that supplies power to the electric motor 10. Further, as the phase sensor 53, a resolver or a hall element incorporated in the electric motor 10 can be adopted.

ところで、この電動ブレーキ装置は、電動モータ１０に電流を印加することで、外輪部材２４からブレーキディスク２に押圧力を負荷し、その後、電動モータ１０に一定の電流を印加し続けることで、ブレーキディスク２に負荷される押圧力の大きさを一定に保持することができる。このときの電動モータ１０の駆動電流の大きさを低減することができれば、電動モータ１０の消費電力を効果的に抑えることが可能となる。 By the way, this electric brake device applies a pressing force from the outer ring member 24 to the brake disc 2 by applying a current to the electric motor 10 and then continuously applies a constant current to the electric motor 10 to thereby apply a brake. The magnitude of the pressing force applied to the disk 2 can be kept constant. If the magnitude of the drive current of the electric motor 10 at this time can be reduced, the power consumption of the electric motor 10 can be effectively suppressed.

そこで、電動モータ１０の消費電力を抑えるため、この電動ブレーキ装置では、押圧力をブレーキディスク２に負荷して保持するときに、運動変換機構１１のヒステリシス特性を考慮して電動モータ１０の駆動電流を制御することにより、電動モータ１０の消費電力を抑えることを可能としている。以下具体的に説明する。 Therefore, in order to suppress the power consumption of the electric motor 10, in this electric brake device, when the pressing force is loaded and held on the brake disk 2, the drive current of the electric motor 10 is taken into consideration in consideration of the hysteresis characteristics of the motion conversion mechanism 11. By controlling the above, it is possible to suppress the power consumption of the electric motor 10. This will be specifically described below.

運動変換機構１１は、外輪部材２４からブレーキディスク２に負荷する押圧力の大きさを変化させたときにヒステリシス特性を示す。ヒステリシス特性は、電動モータ１０の回転トルクが増加する過程と電動モータ１０の回転トルクが減少する過程とで、外輪部材２４からブレーキディスク２に負荷する押圧力の大きさが同じでも、その押圧力を負荷するときの電動モータ１０の回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりも大きくなる特性である。この特性は、主に、運動変換機構１１の内部の摩擦力に起因して生じる。 The motion conversion mechanism 11 exhibits a hysteresis characteristic when the magnitude of the pressing force applied from the outer ring member 24 to the brake disk 2 is changed. The hysteresis characteristic is a process in which the rotational torque of the electric motor 10 increases and a process in which the rotational torque of the electric motor 10 decreases, even if the pressure applied to the brake disk 2 from the outer ring member 24 is the same. The rotational torque of the electric motor 10 when the load is applied is not the same, and the former is larger than the latter. This characteristic is mainly caused by the frictional force inside the motion conversion mechanism 11.

そして、上記のモータ制御装置５１は、押圧力をブレーキディスク２に負荷して保持するときに、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが目標値よりも大きい所定値に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを増加させてから、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが目標値に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを減少させるように電動モータ１０の駆動電流を制御する。 And when said motor control apparatus 51 loads and hold | maintains pressing force to the brake disc 2, it is electrically operated until the magnitude | size of the pressing force detected by the load sensor 12 reaches a predetermined value larger than a target value. After increasing the rotational torque of the motor 10, the drive current of the electric motor 10 is controlled so that the rotational torque of the electric motor 10 is decreased until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 reaches the target value. .

例えば、図８に示すように、モータ制御装置５１は、ブレーキＥＣＵ５２からモータ制御装置５１に荷重指令値Ｆが入力されたとき（ステップＳ_１）、まず、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが荷重指令値Ｆよりも所定のオフセット値ｄｆをもって大きく設定された値（Ｆ＋ｄｆ）に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを増加させ（ステップＳ_２、Ｓ_３）、続いて、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが荷重指令値Ｆに到達するまで電動モータ１０の回転トルクを減少させ（ステップＳ_４、Ｓ_５）、その後、電動モータ１０の回転トルクを保持するように電動モータ１０の駆動電流を制御する（ステップＳ_６）。ここで、オフセット値ｄｆは、荷重指令値Ｆに比べて十分に小さく設定される微小値である。 For example, as shown in FIG. 8, when the load command value F is input from the brake ECU 52 to the motor control device 51 (step S ₁ ), the motor control device 51 first detects the pressing force detected by the load sensor 12. The rotational torque of the electric motor 10 is increased until the magnitude reaches a value (F + df) set larger than the load command value F with a predetermined offset value df (steps S ₂ and S ₃ ). The rotational torque of the electric motor 10 is decreased until the magnitude of the pressing force detected at 12 reaches the load command value F (steps S ₄ and S ₅ ), and then the rotational torque of the electric motor 10 is maintained. controlling the driving current of the electric motor 10 (step _S 6). Here, the offset value df is a minute value set sufficiently smaller than the load command value F.

この制御により、電動モータ１０の消費電力を低減することが可能となる。すなわち、図１０に示すように、電動モータ１０の回転トルクをゼロから増加させると、正効率を示す直線Ｌ_１に沿って押圧力が上昇する。その後、電動モータ１０の回転トルクが減少に転じると、直線Ｌ_２に沿って状態が推移し、直線Ｌ_３に到達するまで押圧力の大きさがほとんど変化しない非線形のヒステリシス特性を示す。更に、電動モータ１０の回転トルクを減少させると、逆効率を示す直線Ｌ_３に沿って押圧力が減少する。ここで、電動モータ１０の回転トルクが減少する過程Ｌ_３で押圧力が荷重指令値Ｆに到達したときと、電動モータ１０の回転トルクが増加する過程Ｌ_１で押圧力が荷重指令値Ｆに到達したときとで、荷重指令値Ｆの大きさが同じでも、押圧力が荷重指令値Ｆに到達したときの電動モータ１０の回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりもΔＴの分小さくなる（運動変換機構１１のヒステリシス特性）。そのため、電動モータ１０の回転トルクが減少する過程Ｌ_３で押圧力が荷重指令値Ｆに到達するように制御を行なうことで、押圧力が荷重指令値Ｆ（目標値）に到達したときの電動モータ１０の回転トルクが抑えられ、その後、押圧力を保持するために要する電動モータ１０の消費電力を低減することができる。 This control can reduce the power consumption of the electric motor 10. That is, as shown in FIG. 10, increasing the rotational torque of the electric motor 10 from zero, the pressing force is increased along a straight line L ₁ showing the normal efficiency. Thereafter, when the rotational torque of the electric motor 10 turns to decrease, and the state remained along line L _2, showing a non-linear hysteresis characteristic magnitude of the pressing force is hardly changed until it reaches the straight line L _3. Furthermore, reducing the rotational torque of the electric motor 10, the pressing force is reduced along a straight line L ₃ showing a negative efficiency. Here, the case where the pressing force has reached the load command value F in the process L ₃ where the rotational torque of the electric motor 10 is reduced, the pressing force is a load command value F in the process L ₁ of rotation torque increases of the electric motor 10 Even when the load command value F is the same as when the load command value F is reached, the magnitude of the rotational torque of the electric motor 10 when the pressing force reaches the load command value F is not the same. (The hysteresis characteristic of the motion conversion mechanism 11). Therefore, by pressing force in the course L ₃ where the rotational torque of the electric motor 10 is reduced performs control so as to reach the load command value F, the electric when the pressing force reaches the load command value F (target value) The rotational torque of the motor 10 can be suppressed, and then the power consumption of the electric motor 10 required to maintain the pressing force can be reduced.

ここで、モータ制御装置５１は、荷重センサ１２で検出される押圧力を荷重指令値Ｆに保持するとき、ロータ１３に生じるトルクが最大となる回転位相のうち、押圧力が荷重指令値Ｆに一致するときの位相に最も近い回転位相でロータ１３が停止するように電動モータ１０の駆動電流を制御すると好ましい。すなわち、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが荷重指令値Ｆに到達するまで電動モータ１０の回転トルクを減少させるときに、荷重センサ１２で検出される押圧力が荷重指令値Ｆに完全に一致するときの回転位相でロータ１３を停止させるのではなく、ロータ１３がステータ１４に対して１回転する間にロータ１３に生じるトルクが最大となる回転位相のうち、押圧力が荷重指令値Ｆに一致するときの位相に最も近い回転位相でロータ１３が停止するように電動モータ１０の駆動電流を制御する。これにより、ブレーキディスク２に押圧力を負荷した後、その押圧力の大きさを安定して保持することが可能となる。 Here, when the motor control device 51 holds the pressing force detected by the load sensor 12 at the load command value F, the pressing force is set to the load command value F in the rotation phase in which the torque generated in the rotor 13 becomes maximum. It is preferable to control the drive current of the electric motor 10 so that the rotor 13 stops at the rotational phase closest to the phase when they coincide. That is, when the rotational torque of the electric motor 10 is decreased until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 reaches the load command value F, the pressing force detected by the load sensor 12 becomes the load command value F. Rather than stopping the rotor 13 at the rotational phase when it completely coincides, the pressing force is the load command in the rotational phase where the torque generated in the rotor 13 becomes maximum while the rotor 13 makes one rotation with respect to the stator 14. The drive current of the electric motor 10 is controlled so that the rotor 13 stops at the rotational phase closest to the phase when the value F matches. Thereby, after applying a pressing force to the brake disc 2, it becomes possible to stably hold the magnitude of the pressing force.

トルクが最大となる回転位相でロータ１３を停止させる上記制御は、荷重指令値Ｆがあらかじめ設定されたしきい値よりも大きいときにのみ行なうようにすることができる。これにより、荷重指令値Ｆが比較的小さいときにも、安定した押圧力を得ることができる。 The above-described control for stopping the rotor 13 at the rotational phase at which the torque is maximum can be performed only when the load command value F is larger than a preset threshold value. Thereby, a stable pressing force can be obtained even when the load command value F is relatively small.

また、例えば、図９に示すように、モータ制御装置５１は、ブレーキＥＣＵ５２からモータ制御装置５１に荷重指令値Ｆが入力されたとき（ステップＳ_１）、まず、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが荷重指令値Ｆに到達するまで電動モータ１０の回転トルクを増加させ（ステップＳ_２、Ｓ_３）、続いて、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが荷重指令値Ｆよりも所定のオフセット値ｄｆをもって小さく設定された値（Ｆ−ｄｆ）に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを減少させ（ステップＳ_４、Ｓ_５）、その後、電動モータ１０の回転トルクを保持するように電動モータ１０の駆動電流を制御するようにしてもよい（ステップＳ_６）。 For example, as shown in FIG. 9, when the load command value F is input from the brake ECU 52 to the motor control device 51 (step S ₁ ), the motor control device 51 first detects the pressing detected by the load sensor 12. The rotational torque of the electric motor 10 is increased until the pressure reaches the load command value F (steps S ₂ and S ₃ ), and then the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 is the load command value. The rotational torque of the electric motor 10 is decreased until it reaches a value (F-df) set smaller than the F with a predetermined offset value df (steps S ₄ and S ₅ ), and then the rotational torque of the electric motor 10 is reduced. It may be controlled driving current of the electric motor 10 so as to hold (step S _6).

このように電動モータ１０の駆動電流を制御しても、図１１に示すように、電動モータ１０の回転トルクが減少する過程Ｌ_３で押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に到達したときと、電動モータ１０の回転トルクが増加する過程Ｌ_１で押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に到達したときとで、目標値（Ｆ−ｄｆ）の大きさが同じでも、押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に到達したときの電動モータ１０の回転トルクの大きさが同じにならず、前者が後者よりもΔＴの分小さくなる（運動変換機構１１のヒステリシス特性）。そのため、上述のように、電動モータ１０の回転トルクが減少する過程Ｌ_３で押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に到達するように制御を行なうことで、押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に到達したときの電動モータ１０の回転トルクが抑えられ、その後、押圧力を保持するために要する電動モータ１０の消費電力を低減することができる。 Also controls the driving current of the thus electric motor 10, as shown in FIG. 11, and when the pressing force in the course L ₃ where the rotational torque of the electric motor 10 is decreased has reached the target value (F-df) , pressing force target value in the course L ₁ of rotation torque increases of the electric motor 10 at the time it reaches the (F-df), also the magnitude of the target value (F-df) is the same, the pressing force target value The magnitude of the rotational torque of the electric motor 10 when reaching (F-df) is not the same, and the former is smaller by ΔT than the latter (hysteresis characteristic of the motion conversion mechanism 11). Therefore, as described above, by pressing force in the course L ₃ where the rotational torque of the electric motor 10 is reduced performs control so as to reach the target value (F-df), the pressing force target value (F-df ), The rotational torque of the electric motor 10 can be suppressed, and thereafter, the power consumption of the electric motor 10 required to maintain the pressing force can be reduced.

ここでも、モータ制御装置５１は、荷重センサ１２で検出される押圧力を荷重指令値Ｆよりも所定のオフセット値ｄｆをもって小さく設定された目標値に保持するとき、ロータ１３に生じるトルクが最大となる回転位相のうち、押圧力が目標値（Ｆ−ｄｆ）に一致するときの位相に最も近い回転位相でロータ１３が停止するように電動モータ１０の駆動電流を制御すると好ましい。これにより、ブレーキディスク２に押圧力を負荷した後、その押圧力の大きさを安定して保持することが可能となる。 Again, when the motor control device 51 holds the pressing force detected by the load sensor 12 at a target value set smaller than the load command value F by a predetermined offset value df, the torque generated in the rotor 13 is maximum. It is preferable to control the drive current of the electric motor 10 so that the rotor 13 stops at the rotation phase closest to the phase when the pressing force coincides with the target value (F-df). Thereby, after applying a pressing force to the brake disc 2, it becomes possible to stably hold the magnitude of the pressing force.

また、トルクが最大となる回転位相でロータ１３を停止させる上記制御は、押圧力の目標値（Ｆ−ｄｆ）があらかじめ設定されたしきい値よりも大きいときにのみ行なうようにすることができる。これにより、押圧力の目標値が比較的小さいときにも、安定した押圧力を得ることができる。 Further, the above-described control for stopping the rotor 13 at the rotational phase at which the torque is maximum can be performed only when the target value (F-df) of the pressing force is larger than a preset threshold value. . Thereby, a stable pressing force can be obtained even when the target value of the pressing force is relatively small.

上述の電動ブレーキ装置は、ブレーキディスク２に押圧力を負荷し、その押圧力を目標値に保持するときに、電動モータ１０の回転トルクが減少する過程Ｌ_３で押圧力が目標値に到達するように電動モータ１０の駆動電流を制御するので、電動モータ１０の回転トルクが増加する過程Ｌ_１で押圧力を目標値に到達させる通常の制御と比較して、押圧力が目標値に到達したときの電動モータ１０の回転トルクが小さい。そのため、押圧力を目標値に保持するときの電動モータ１０の駆動電流を抑制することができ、電動モータ１０の消費電力が低い。 Above the electric braking device, loaded with pressing force to the brake disc 2, when holding the pressing force to a target value, the pressing force in the course L ₃ where the rotational torque of the electric motor 10 is reduced to reach the target value and controls the driving current of the electric motor 10 as compared with the normal control to reach the target value the pressing force in the course L ₁ of rotation torque of the electric motor 10 is increased, the pressing force has reached the target value The rotational torque of the electric motor 10 is small. Therefore, the drive current of the electric motor 10 when holding the pressing force at the target value can be suppressed, and the power consumption of the electric motor 10 is low.

また、上記実施形態では、電動モータ１０の回転トルクを直動部材の直進力に変換する運動変換機構１１として、電動モータ１０の回転トルクが入力される回転軸２０と、この回転軸２０の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ２５と、これらの複数の遊星ローラ２５を囲むように配置された外輪部材２４と、その外輪部材２４の内周に設けられた螺旋凸条３０と、その螺旋凸条３０と係合するように各遊星ローラ２５の外周に設けられた螺旋溝または円周溝３１とを有する遊星ローラ機構を採用している。このようにすると、遊星ローラ機構は、回転軸２０を１回転させたときに生じる直動部材（ここでは外輪部材２４）の軸方向の移動量が小さく、減速機構の機能を有するため、ヒステリシス特性を顕著に示す。そのため、遊星ローラ機構を用いた電動ブレーキ装置に上記制御を適用することにより、電動モータ１０の消費電力を効果的に低減することができる。 Moreover, in the said embodiment, as the motion conversion mechanism 11 which converts the rotational torque of the electric motor 10 into the linear force of a linear motion member, the rotating shaft 20 into which the rotating torque of the electric motor 10 is input, and the outer periphery of this rotating shaft 20 A plurality of planetary rollers 25 that are in rolling contact with the cylindrical surface, an outer ring member 24 disposed so as to surround the plurality of planetary rollers 25, and a spiral ridge 30 provided on the inner periphery of the outer ring member 24, A planetary roller mechanism having a spiral groove or a circumferential groove 31 provided on the outer periphery of each planetary roller 25 so as to engage with the spiral ridge 30 is employed. In this case, the planetary roller mechanism has a small amount of axial movement of the linear motion member (here, the outer ring member 24) generated when the rotation shaft 20 is rotated once, and has a function of a speed reduction mechanism. Markedly. Therefore, the power consumption of the electric motor 10 can be effectively reduced by applying the above control to the electric brake device using the planetary roller mechanism.

上記モータ制御装置５１は、所定の時間毎に、電動モータ１０で発生する回転トルクを増加させた後に減少させる動作を実行するように電動モータ１０の駆動電流を制御することができる。そして、このとき荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさと電動モータ１０の駆動電流の大きさとの対応関係に基づいて、電動モータ１０で発生する回転トルクが増加するときの電動モータ１０の駆動電流とそのときブレーキディスク２に負荷される押圧力との対応関係（正効率）と、電動モータ１０で発生する回転トルクが減少するときの電動モータ１０の駆動電流とそのときブレーキディスク２に負荷される押圧力との対応関係（逆効率）とを推定し、それを記憶することができる。更に、この記憶した両対応関係に基づいて電動モータ１０の駆動電流を制御するように構成することができる。正効率と逆効率を推定して記憶する動作は、モータ制御装置５１に電源が投入された直後に行なってもよい。 The motor control device 51 can control the drive current of the electric motor 10 so as to execute an operation of increasing and decreasing the rotational torque generated in the electric motor 10 every predetermined time. Then, based on the correspondence between the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 and the magnitude of the driving current of the electric motor 10 at this time, the driving of the electric motor 10 when the rotational torque generated by the electric motor 10 increases. Correspondence (positive efficiency) between the current and the pressing force applied to the brake disk 2 at that time, the drive current of the electric motor 10 when the rotational torque generated by the electric motor 10 decreases, and the load on the brake disk 2 at that time It is possible to estimate the correspondence (reverse efficiency) with the pressed force and store it. Further, the drive current of the electric motor 10 can be controlled based on the stored correspondence relationship. The operation of estimating and storing the normal efficiency and the reverse efficiency may be performed immediately after the motor control device 51 is turned on.

上記実施形態では、電動モータ１０の回転トルクを直動部材（外輪部材２４）の直進力に変換する運動変換機構１１として、遊星ローラ機構を採用した電動式直動アクチュエータを例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の運動変換機構１１（例えば、滑りねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構など）を採用した電動式直動アクチュエータにも同様に適用することができる。特に、運動変換機構１１として、上述の遊星ローラ機構や後述の滑りねじ機構を採用すると、電動モータ１０の消費電力を効果的に低減することが可能である。 In the above embodiment, the electric linear actuator that employs a planetary roller mechanism has been described as an example of the motion conversion mechanism 11 that converts the rotational torque of the electric motor 10 into the linear force of the linear motion member (outer ring member 24). However, the present invention can be similarly applied to an electric linear actuator that employs a motion conversion mechanism 11 (for example, a sliding screw mechanism, a ball screw mechanism, a ball ramp mechanism, etc.) having another configuration. In particular, when the above-described planetary roller mechanism or a later-described sliding screw mechanism is employed as the motion conversion mechanism 11, the power consumption of the electric motor 10 can be effectively reduced.

運動変換機構１１として滑りねじ機構を採用した電動式直動アクチュエータの例を図１２に示す。以下、上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。 An example of an electric linear actuator that employs a sliding screw mechanism as the motion conversion mechanism 11 is shown in FIG. Hereinafter, portions corresponding to the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図１２の電動式直動アクチュエータは、電動モータ１０の回転トルクが入力される回転軸６１と、回転軸６１と一体に回転するねじ軸６２と、ねじ軸６２にねじ係合するナット６３と、ナット６３の軸方向後方に配置された荷重センサ１２とを有する。ねじ軸６２は、雄ねじ６４を外周に形成した軸体であり、ナット６３は、雌ねじ６５を内周に形成した筒体である。雄ねじ６４と雌ねじ６５は互いに摩擦接触している。雄ねじ６４および雌ねじ６５は、例えば、ねじ山の断面形状が台形の台形ねじを採用することができる。 The electric linear actuator shown in FIG. 12 includes a rotary shaft 61 to which the rotational torque of the electric motor 10 is input, a screw shaft 62 that rotates integrally with the rotary shaft 61, a nut 63 that is screw-engaged with the screw shaft 62, And a load sensor 12 disposed behind the nut 63 in the axial direction. The screw shaft 62 is a shaft body in which a male screw 64 is formed on the outer periphery, and the nut 63 is a cylindrical body in which a female screw 65 is formed on the inner periphery. The male screw 64 and the female screw 65 are in frictional contact with each other. As the male screw 64 and the female screw 65, for example, a trapezoidal screw having a trapezoidal cross-sectional shape can be adopted.

ナット６３は、キャリパボディ６の対向片３に設けられた収容孔２７内に、キャリパボディ６に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸６２の軸方向後端にはねじ軸６２と一体に回転する間座４５が設けられ、その間座４５がスラスト軸受４６を介して荷重センサ１２で支持されている。ここで、荷重センサ１２は、間座４５とスラスト軸受４６とねじ軸６２とを介してナット６３を軸方向に支持することで、ナット６３の軸方向後方への移動を規制している。 The nut 63 is accommodated in the accommodation hole 27 provided in the facing piece 3 of the caliper body 6 so as to be slidable in the axial direction while being prevented from rotating with respect to the caliper body 6. A spacer 45 that rotates integrally with the screw shaft 62 is provided at the rear end in the axial direction of the screw shaft 62, and the spacer 45 is supported by the load sensor 12 via a thrust bearing 46. Here, the load sensor 12 supports the nut 63 in the axial direction via the spacer 45, the thrust bearing 46, and the screw shaft 62, thereby restricting the movement of the nut 63 in the axial rearward direction.

この電動式直動アクチュエータは、電動モータ１０の回転トルクを回転軸６１に入力することによって、ねじ軸６２とナット６３を相対回転させて、ナット６３を軸方向前方に移動させ、そのナット６３で摩擦パッド７をブレーキディスク２に押圧することで、制動力を発生させる。このとき、直動部材としてのナット６３は、軸方向後方への反力を受け、その反力は、ねじ軸６２、間座４５、スラスト軸受４６を介して荷重センサ１２に伝達する。 In this electric linear actuator, the rotational torque of the electric motor 10 is input to the rotary shaft 61, whereby the screw shaft 62 and the nut 63 are relatively rotated, and the nut 63 is moved forward in the axial direction. A braking force is generated by pressing the friction pad 7 against the brake disc 2. At this time, the nut 63 as the linear motion member receives a reaction force in the axially rearward direction, and the reaction force is transmitted to the load sensor 12 via the screw shaft 62, the spacer 45, and the thrust bearing 46.

この滑りねじ機構を運動変換機構１１として採用した電動ブレーキ装置も、押圧力をブレーキディスク２に負荷して保持するときに、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが目標値よりも大きい所定値に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを増加させてから、荷重センサ１２で検出される押圧力の大きさが目標値に到達するまで電動モータ１０の回転トルクを減少させるように電動モータ１０の駆動電流を制御することで、押圧力を目標値に保持するときの電動モータ１０の駆動電流を抑制することができ、電動モータ１０の消費電力を低減することができる。 Also in the electric brake device adopting this sliding screw mechanism as the motion conversion mechanism 11, when the pressing force is loaded and held on the brake disk 2, the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 is larger than the target value. The electric motor 10 increases the rotational torque of the electric motor 10 until the predetermined value is reached, and then decreases the rotational torque of the electric motor 10 until the magnitude of the pressing force detected by the load sensor 12 reaches the target value. By controlling the drive current of 10, the drive current of the electric motor 10 when the pressing force is held at the target value can be suppressed, and the power consumption of the electric motor 10 can be reduced.

２ブレーキディスク
７摩擦パッド
１０電動モータ
１１運動変換機構
１２荷重センサ
１３ロータ
１４ステータ
２０回転軸
２４外輪部材
２５遊星ローラ
２６キャリヤ
３０螺旋凸条
３１円周溝
５１モータ制御装置
５２ブレーキＥＣＵ
５３位相センサ 2 Brake disc 7 Friction pad 10 Electric motor 11 Motion conversion mechanism 12 Load sensor 13 Rotor 14 Stator 20 Rotating shaft 24 Outer ring member 25 Planetary roller 26 Carrier 30 Spiral ridge 31 Circumferential groove 51 Motor controller 52 Brake ECU
53 Phase sensor

Claims

An electric motor that generates rotational torque of a magnitude according to the drive current;
A motion conversion mechanism that converts the rotational torque of the electric motor into a linear force of the linear motion member, and applies a pressing force to the object with the linear motion member;
A load sensor for detecting the magnitude of the pressing force applied to the object;
A motor control device that controls the drive current of the electric motor based on the magnitude of the pressing force detected by the load sensor;
The motion conversion mechanism has a process in which the rotational torque of the electric motor increases and a process in which the rotational torque of the electric motor decreases. Adopting the hysteresis characteristics that the magnitude of the rotational torque of the electric motor when loading pressure is not the same, the former is greater than the latter,
When the motor control device loads and holds the pressing force on an object, the magnitude of the pressing force reaches a target value in the process in which the rotational torque of the electric motor in the hysteresis characteristic decreases. An electric linear actuator that controls a drive current of the electric motor.

The electric linear actuator according to claim 1, wherein the target value is a load command value input from the outside to the motor control device.

2. The electric linear actuator according to claim 1, wherein the target value is a value set with a predetermined offset value smaller than a load command value input from the outside to the motor control device.

The electric motor includes a rotor that is rotatably supported and a stator that generates rotational torque in the rotor, and the rotor and the stator rotate in the rotor while the rotor makes one rotation with respect to the stator. The rotational phase in which the torque is maximum and the rotational phase in which the rotational torque generated in the rotor is minimum are alternately displayed,
A phase sensor for detecting the rotational phase of the rotor is provided;
When the motor control device holds the pressing force detected by the load sensor at a target value, the motor control device has a phase when the pressing force matches the target value among the rotation phases at which the torque generated in the rotor becomes maximum. The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive current of the electric motor is controlled so that the rotor stops at the closest rotational phase.

The electric linear actuator according to claim 4, wherein the motor control device performs the control according to claim 4 only when a target value of the pressing force is larger than a preset threshold value.

The motion conversion mechanism includes a rotating shaft to which the rotational torque of the electric motor is input, an outer ring member provided coaxially so as to surround the rotating shaft, and a plurality of inscribed in the outer ring member at the same time as circumscribing the rotating shaft. Planetary rollers, a carrier that holds these planetary rollers so as to be capable of rotating and revolving, a spiral ridge provided on the inner circumference of the outer ring member, and each planetary roller so as to engage with the spiral ridge. The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 5, which is a planetary roller mechanism having a spiral groove or a circumferential groove provided on an outer periphery.

The electric brake device using the electric linear motion actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the object is a brake disk that rotates integrally with a wheel, and an actuator that presses a friction pad against the brake disk.