JP6267968B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータを駆動源とする電動ブレーキ装置に関する。

従来、車両用ブレーキ装置として、油圧を駆動源とする油圧ブレーキ装置が多く採用されてきたが、油圧ブレーキ装置は、ブレーキオイルを使用するので環境負荷が高く、またＡＢＳ、ＥＳＣ、ブレーキアシスト等といった機能の更なる高機能化が難しい。そこで、ブレーキ装置の更なる高機能化と環境負荷の低減を実現する手段として電動ブレーキ装置が注目されている（例えば、特許文献１）。電動ブレーキ装置は、一般に、電動モータの回転を摩擦パッドの軸方向移動に変換し、その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。

特開２０１２−８７８８９号公報

ところで、特許文献１のような電動ブレーキ装置は、電動モータに電力を供給するバッテリの充電量の異常低下や、センサ故障や、電気配線の断線等といった電気的失陥が発生すると、電動モータが作動しなくなるおそれがある。この場合、摩擦パッドをブレーキディスクに押さえ付けることができないので、ブレーキディスクと一体に回転する車輪に制動力を発生させることができなくなるおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、電気的失陥が生じたときにも、制動力を発生させることが可能な電動ブレーキ装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本願の発明者は、次の構成を電動ブレーキ装置に採用した。
電動モータと、
その電動モータの回転が入力される回転軸と、
軸方向に移動可能に支持された直動部材と、
前記回転軸の回転を前記直動部材の軸方向移動に変換する運動変換機構と、
前記直動部材の軸方向前方に配置された摩擦パッドとを有し、
前記直動部材が前記摩擦パッドを押圧することにより、車輪と一体に回転するブレーキディスクに前記摩擦パッドを押さえ付ける電動ブレーキ装置において、
運転者の操作力により前記回転軸を軸方向前方に押圧する押圧機構を設け、
その押圧機構で前記回転軸を押圧したときに前記回転軸と前記直動部材とが一体に軸方向前方に移動して前記摩擦パッドを押圧することを特徴とする電動ブレーキ装置。

このようにすると、電動モータが動作しない状態においても、運転者の操作力により回転軸を軸方向前方に押圧し、回転軸と直動部材とを一体に軸方向前方に移動させることで、摩擦パッドをブレーキディスクに押さえ付けることが可能となる。そのため、電気的失陥が生じたときにも、制動力を発生させることが可能である。また、回転軸が軸方向前方に押圧されたとき、回転軸は、回転せずに直動部材と一体に軸方向前方に移動するので、回転軸の回転が何らかの原因で阻害されている場合にも、制動力を発生させることが可能である。

前記直動部材は、前記回転軸を囲むように配置された外輪部材とし、
前記運動変換機構は、前記回転軸に外接すると同時に前記外輪部材に内接する複数の遊星ローラと、それらの遊星ローラを自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤと、前記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前記遊星ローラの外周に設けられた円周溝または螺旋溝とを有する遊星ローラ機構とし、
前記回転軸の外周に、前記キャリヤを軸方向後側から支持する鍔部を設けたものとすることができる。

このようにすると、遊星ローラ機構は、送りねじ機構等の他の運動変換機構に比べて、高い増力比（回転軸に入力される回転トルクに対する直動部材の軸方向推力の比）を有するため、電動ブレーキ装置のサイズを小型化することができる。そして、回転軸が押圧機構で押圧されて軸方向前方に移動したときに、回転軸の外周に設けられた鍔部がキャリヤを軸方向前方に押し動かすので、キャリヤで支持された遊星ローラも軸方向前方に移動し、遊星ローラと係合する外輪部材も軸方向前方に移動する。その結果、回転軸が押圧機構で押圧されて軸方向前方に移動したときに、直動部材たる外輪部材が、回転軸と一体に軸方向前方に移動する。

上記電動ブレーキ装置は、以下の構成を加えることができる。
揺動可能に支持され、運転者の足で操作されるブレーキペダルと、
そのブレーキペダルとは独立して揺動可能に支持され、前記押圧機構に一端を接続したワイヤケーブルの他端が接続されたワイヤコネクタ部と、
前記ブレーキペダルと前記ワイヤコネクタ部とが一体に揺動するように前記ブレーキペダルと前記ワイヤコネクタ部の間を連結する連結状態と、前記ブレーキペダルに作用する運転者の操作力が前記ワイヤコネクタ部に伝達するのを遮断するように前記ブレーキペダルと前記ワイヤコネクタ部の間を切り離す切り離し状態とを切り換えるクラッチ機構とを設ける。

このようにすると、電気的失陥が生じたときに、クラッチ機構を切り離し状態から連結状態に切り換えることにより、電気的失陥が生じていないときと同様、運転者がブレーキペダルを操作することで制動力を発生することが可能となり、電気的失陥の発生時の操作性に優れる。

前記クラッチ機構は、通電時に前記切り離し状態となり、通電停止時に前記連結状態となるように構成されている逆作動型の電磁クラッチとすると好ましい。

このようにすると、クラッチ機構への通電を停止したときに、クラッチ機構が連結状態になるので、電動ブレーキ装置が電源を喪失したときにも、制動力が発生できなくなる事態を回避することができ、高い安全性を確保することができる。

また、上記電動ブレーキ装置は、以下の構成を加えることができる。
前記電動モータに電力を供給するバッテリの充填量を検知するバッテリセンサと、
そのバッテリセンサの検知信号に基づいて前記クラッチ機構を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記バッテリセンサで前記バッテリの充電量が予め設定された閾値を下回っていることが検知されたときに、前記クラッチ機構を前記切り離し状態から前記連結状態に切り換えるように制御するように構成されている。

このようにすると、バッテリの充電量が閾値を下回ったときに、クラッチ機構が連結状態になるので、バッテリの充電量が低下したときに制動力が発生できなくなる事態を回避することができる。

運転者の手で操作されるパーキングブレーキレバーに、前記押圧機構に一端を接続したワイヤケーブルの他端を接続することも可能である。これにより、電動ブレーキ装置の上記機構をパーキングブレーキとして使用することが可能となる。

前記押圧機構としては、例えば、
前記回転軸の軸方向に直交する軸線まわりに回動可能に支持され、その回動角度に応じて前記回転軸を軸方向前方に押圧する形状を有するカム部材と、
前記カム部材と一体に回動し、前記ワイヤケーブルの一端が接続されたワイヤレバーとを有するものを採用することができる。

また、前記押圧機構としては、例えば、
前記回転軸の軸方向後方に配置され、回り止めした状態で軸方向に移動可能に支持された直動ディスクと、
その直動ディスクの軸方向後方に対向して配置され、軸方向後方への移動が規制された状態で回動可能に支持された回動ディスクと、
前記直動ディスクの回動ディスクに対する対向面に形成された傾斜溝と、前記回動ディスクの直動ディスクに対する対向面に形成された傾斜溝との間に組み込まれたボールと、
前記回動ディスクと一体に回動し、前記ワイヤケーブルの一端が接続されたワイヤレバーとを有するボールランプ機構を採用することができる。

この発明の電動ブレーキ装置は、電動モータが動作しない状態においても、運転者の操作力により回転軸を軸方向前方に押圧し、回転軸と直動部材とを一体に軸方向前方に移動させることで、摩擦パッドをブレーキディスクに押さえ付けることが可能である。そのため、電気的失陥が生じたときにも、制動力を発生させることが可能である。

この発明の第１実施形態の電動ブレーキ装置をブレーキディスクの径方向内側から見た図 図１のII−II線に沿った断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図１に示す電動ブレーキ装置の拡大断面図 図４の減速機構の近傍の拡大断面図 図４の遊星ローラ機構の近傍の拡大断面図 図６のVII−VII線に沿った断面図 図６の押圧機構の近傍の拡大断面図 図１に示す電動ブレーキ装置の制御系を示すブロック図 図９に示すブレーキ制御装置による制御例を示すフロー図 図９に示すブレーキ制御装置による他の制御例を示すフロー図 図８に示す押圧機構の他の例を示す拡大断面図 図１２のXIII−XIII線に沿った断面図 （ａ）は、図１３のXIV−XIV線に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回動ディスクが回動して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図 図１２に示す押圧機構の変形例を示す図 図１に示すクラッチ機構の他の例を示す図 図１６に示すクラッチ機構を連結状態にした状態を示す図 この発明の第２実施形態の電動ブレーキ装置をブレーキディスクの径方向内側から見た図

図１、図２に、この発明の第１実施形態の電動ブレーキ装置を示す。この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１と、ブレーキディスク１を間にして軸方向に対向する一対の摩擦パッド２，３と、摩擦パッド２，３を移動させるための電動モータ４とを有し、この電動モータ４から伝達する動力で摩擦パッド２，３をブレーキディスク１に押さえ付けることにより、制動力を発生するものである。また、この電動ブレーキ装置は、電気的失陥により電動モータ４が動作しない状態においても制動力の発生を可能とするため、運転者の操作力で引っ張られるように設けられたワイヤケーブル５と、そのワイヤケーブル５の一端に接続された押圧機構６とを有する。

この電動ブレーキ装置は、ブレーキディスク１を間にして軸方向に対向する一対の対向部７，８をブレーキディスク１の外径側に位置するブリッジ９で連結した形状のキャリパボディ１０を有する。キャリパボディ１０の一方の対向部７とブレーキディスク１の間に摩擦パッド２が配置され、他方の対向部８とブレーキディスク１の間に摩擦パッド３が配置されている。各摩擦パッド２，３は、キャリパボディ１０に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク１の軸方向に移動可能に支持されている。

図３に示すように、キャリパボディ１０は、車輪を支持するナックル（図示せず）にボルト１１で固定されたキャリパブラケット１２に取り付けた一対のスライドピン１３で、ブレーキディスク１の軸方向に移動可能に支持されている。これにより、図２に示す摩擦パッド３が軸方向前方に移動してブレーキディスク１に押さえ付けられたときに、ブレーキディスク１から受ける反力によってキャリパボディ１０が軸方向後方に移動し、このキャリパボディ１０の移動によって、反対側の摩擦パッド２もブレーキディスク１に押さえ付けられるようになっている。

図４に示すように、キャリパボディ１０の一方の対向部８は、軸方向の前後両端が開口した円筒状のキャリパハウジング８Ａと、キャリパハウジング８Ａの軸方向後側の端部から軸方向と直角な方向（ブレーキディスク１と平行な方向）に延びるキャリパフランジ８Ｂとからなる。

キャリパハウジング８Ａには、回転軸１４と、回転軸１４を囲むように配置された外輪部材１５と、回転軸１４の回転を外輪部材１５の軸方向移動に変換する遊星ローラ機構１６とが組み込まれている。外輪部材１５の軸方向前方に摩擦パッド３が配置されている。

キャリパフランジ８Ｂには、電動モータ４が取り付けられている。電動モータ４と回転軸１４の間には、電動モータ４の回転を回転軸１４に減速して伝達する減速機構１７が設けられている。減速機構１７は、キャリパハウジング８Ａの軸方向後側の端部開口とキャリパフランジ８Ｂの側面とを覆うように設けられたカバー１８内に収容されている。

電動モータ４は、ロータ１９とステータ２０とモータハウジング２１とを有する。モータハウジング２１はキャリパフランジ８Ｂに固定されている。ロータ１９は、モータハウジング２１に装着した軸受２２で回転可能に支持されたロータ軸１９Ａと、ロータ軸１９Ａの外周に固定されたロータコア１９Ｂとからなる。ステータ２０は、モータハウジング２１の内周に固定されたステータコア２０Ａと、ステータコア２０Ａに巻回された電磁コイル２０Ｂとからなる。電磁コイル２０Ｂに通電すると、ステータコア２０Ａとロータコア１９Ｂの間に働く電磁力によってロータコア１９Ｂに回転力が発生し、ロータコア１９Ｂと一体にロータ軸１９Ａが回転する。

図５に示すように、減速機構１７は、電動モータ４のロータ軸１９Ａの回転を減速して伝達する第１のギヤ列２３と、第１のギヤ列２３から伝達された回転を更に減速して伝達する第２のギヤ列２４と、第２のギヤ列２４から伝達された回転を更に減速して回転軸１４に伝達する第３のギヤ列２５とを有する。電動モータ４の回転は、これらの複数のギヤ列２３，２４，２５を介して順次減速して伝達され、回転軸１４に入力される（図４参照）。

減速機構１７には、減速機構１７を構成する複数のギヤ列２３，２４，２５に含まれるギヤ２６（ここでは第２のギヤ列２４の出力側のギヤ）の回転を阻止するパーキングロック状態と、ギヤ２６の回転を許容するアンロック状態とを切り替え可能なロック機構２７が設けられている。ロック機構２７は、ギヤ２６の側面に周方向に等間隔に設けられた複数の係止孔２８と、これらの係止孔２８に係脱可能に設けられたロックピン２９と、このロックピン２９を移動させるためのロックアクチュエータ３０とを有する。

このロック機構２７は、電動モータ４の作動により摩擦パッド３がブレーキディスク１に押さえ付けられているときに、ロックアクチュエータ３０でロックピン２９を移動させて、ギヤ２６の側面の係止孔２８にロックピン２９を係合させることにより、ブレーキディスク１に対する摩擦パッド３の押圧力が解除される方向のギヤ２６の回転を一時的に阻止することが可能となっている。

図６に示すように、遊星ローラ機構１６は、回転軸１４に外接すると同時に外輪部材１５に内接する複数の遊星ローラ３１と、これらの遊星ローラ３１を自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤ３２と、外輪部材１５の内周に設けられた螺旋凸条３３と、螺旋凸条３３と係合するように遊星ローラ３１の外周に設けられた円周溝３４とを有する。

図７に示すように、複数の遊星ローラ３１は、周方向に等間隔となるように配置されている。各遊星ローラ３１は、回転軸１４の外周および外輪部材１５の内周にそれぞれ転がり接触している。回転軸１４の遊星ローラ３１に対する接触部分は円筒面である。そして、回転軸１４が回転したとき、遊星ローラ３１は、ローラ軸を中心に自転しながら、回転軸１４を中心に公転する。すなわち、遊星ローラ３１は、回転軸１４の外周から受ける回転力によって自転し、これに伴い、遊星ローラ３１は外輪部材１５の内周を転がって公転する。

外輪部材１５の内周の螺旋凸条３３は、円周方向に対して斜めに延びる螺旋状の凸状である。一方、遊星ローラ３１の外周の円周溝３４は、円周方向に対して平行に延びる溝である。この実施形態では遊星ローラ３１の外周にリード角が０度の円周溝３４を設けているが、円周溝３４のかわりに、螺旋凸条３３と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。

図６に示すように、外輪部材１５は、キャリパハウジング８Ａの内面で軸方向に移動可能に支持されている。キャリパハウジング８Ａの内面の外輪部材１５に対する接触部分は円筒面である。外輪部材１５は、摩擦パッド３の背面に形成された凸部３５と係合する凹部３６を有し、この凸部３５と凹部３６の係合によって、キャリパハウジング８Ａに対して回り止めされている（図４参照）。

キャリヤ３２は、遊星ローラ３１を間にして軸方向に対向する一対のキャリヤプレート３７，３８と、周方向に隣り合う遊星ローラ３１の間を軸方向に延びてキャリヤプレート３７，３８同士を連結する連結部３９と、各遊星ローラ３１を自転可能に支持するローラ軸４０とを有する。各キャリヤプレート３７，３８は回転軸１４を貫通させる環状に形成され、その内周には回転軸１４の外周に摺接する滑り軸受４１がそれぞれ装着されている。

各ローラ軸４０の両端部は、一対のキャリヤプレート３７，３８にそれぞれ形成された長孔４２で外輪部材１５の半径方向に移動可能に支持されている。さらに、各ローラ軸４０の両端部には、周方向に間隔をおいて配置されたすべての遊星ローラ３１のローラ軸４０に外接するように弾性リング４３が掛け渡されている。この弾性リング４３は、各遊星ローラ３１を回転軸１４の外周に押さえ付けることにより、遊星ローラ３１と回転軸１４の間の滑りを防止している。

キャリパハウジング８Ａ内には、外輪部材１５に対して軸方向後方に離れた位置に環状の軸受支持部材４４が設けられている。軸受支持部材４４の内周には、回転軸１４を回転可能に支持するラジアル軸受４５が組み込まれている。ラジアル軸受４５の内周と回転軸１４の外周との間のはめあいは、すきまばめまたは中間ばめとされている。この軸受支持部材４４は、キャリパハウジング８Ａの軸方向後側の端部内周に装着したストッパリング４６によって軸方向後方への移動が規制されている。

各遊星ローラ３１とその軸方向後側のキャリヤプレート３８との間には、遊星ローラ３１を自転可能に支持するスラスト軸受４７が組み込まれている。また、遊星ローラ３１の軸方向後側のキャリヤプレート３８と軸受支持部材４４との間には、キャリヤプレート３８と一体に公転するスラスト板４８と、スラスト板４８を公転可能に支持するスラスト軸受４９とが組み込まれている。

軸受支持部材４４は、スラスト板４８とスラスト軸受４９とを介してキャリヤプレート３８を軸方向に支持することで、キャリヤ３２の軸方向後方への移動を規制している。また、軸方向前側のキャリヤプレート３７は、回転軸１４の軸方向前端に装着した止め輪５０で軸方向前方への移動が規制されている。したがって、キャリヤ３２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３２に保持された遊星ローラ３１も軸方向移動が規制された状態となっている。

回転軸１４の外周には、キャリヤ３２を軸方向後側から支持する鍔部５１が形成されている。鍔部５１は、軸方向後側のキャリヤプレート３８の軸方向後方に対向するように配置され、回転軸１４が軸方向前方に移動したときに、鍔部５１がキャリヤプレート３８を軸方向前方に押し動かすようになっている。鍔部５１は、回転軸１４と継ぎ目のない一体構造となるように形成してもよく、回転軸１４の外周に別部材を固定して形成してもよい。また、鍔部５１とキャリヤプレート３８の間にスラスト軸受を組み込んでもよい。また、鍔部５１は、スラスト板４８を介してキャリヤ３２を軸方向後側から支持するようにしてもよく、軸受支持部材４４やスラスト軸受４９等を介してキャリヤ３２を軸方向後側から支持するように構成することも可能である。

外輪部材１５の軸方向前側の端部には、外輪部材１５の軸方向前端の開口を閉塞するシールカバー５２が取り付けられている。このシールカバー５２は、外輪部材１５の内部に異物が侵入するのを防止している。また、軸方向に伸縮可能に形成された筒状のベローズ５３の一端が、外輪部材１５の軸方向前側の端部に固定され、ベローズ５３の他端が、キャリパハウジング８Ａの軸方向前側の開口縁部に固定されている。ベローズ５３は、外輪部材１５とキャリパハウジング８Ａの摺動面間に異物が侵入するのを防止している。

この遊星ローラ機構１６は、電動モータ４を回転させると、電動モータ４の回転が減速機構１７を介して回転軸１４に入力され、遊星ローラ３１が自転しながら公転する（図４参照）。このとき、螺旋凸条３３と円周溝３４のリード角の差によって外輪部材１５と遊星ローラ３１が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ３１はキャリヤ３２と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ３１は軸方向に移動せず、外輪部材１５が軸方向に移動する。ここで、外輪部材１５が軸方向前方に移動する方向の回転が電動モータ４から回転軸１４に入力されたときは、外輪部材１５が摩擦パッド３を押圧することにより、図１に示す摩擦パッド２，３がブレーキディスク１に押さえ付けられて、ブレーキディスク１と一体に回転する車輪に制動力が負荷される。また、外輪部材１５が軸方向後方に移動する方向の回転が電動モータ４から回転軸１４に入力されたときは、図１に示す摩擦パッド２，３がブレーキディスク１から離反して、車輪に対する制動力が解除される。

図８に示すように、押圧機構６は、回転軸１４の軸方向後端に対向して軸方向に移動可能に設けられたスライド部材５４と、回転軸１４の軸方向に直交する軸線まわりに回動可能に支持されたカム部材５５と、スライド部材５４とカム部材５５の間に組み込まれたリンク部材５６と、ワイヤケーブル５の一端に設けられたワイヤエンド金具５ａが接続されるワイヤレバー５７とを有する。ワイヤレバー５７の一端はカム部材５５に連結されており、ワイヤレバー５７の他端に接続されたワイヤケーブル５が引っ張られたときに、ワイヤレバー５７とカム部材５５とが一体に回動するようになっている。

スライド部材５４は、カバー１８に設けられた軸方向に延びるガイド孔５８の内面で摺動可能に支持されている。スライド部材５４の軸方向後側の端面には、リンク部材５６の一端を受け支える凹部５９が形成されている。カム部材５５の外周には、カム面６０が形成されている。カム面６０は、ワイヤケーブル５の引っ張り操作によりカム部材５５が回動したときに、その回動角度に応じて、リンク部材５６を介してスライド部材５４を軸方向前方に押圧する形状をもつように形成されている。また、ワイヤレバー５７には、ワイヤケーブル５の引っ張り操作によるワイヤレバー５７の回動方向とは反対の方向にワイヤレバー５７を付勢するリターンスプリング６１が取り付けられている（図２参照）。

この押圧機構６は、図８に示すワイヤケーブル５を引っ張ると、ワイヤケーブル５に作用する引張力によってカム部材５５が回動し、このカム部材５５の回動角度に応じて、カム面６０がリンク部材５６を介してスライド部材５４を軸方向前方に押し動かし、その結果、スライド部材５４の軸方向前側の端面が回転軸１４を軸方向前方に押圧する。

図１に示すように、運転者の足で操作されるブレーキペダル６２には、ワイヤケーブル５の端部に設けられたワイヤエンド金具５ｂが接続されるワイヤコネクタ部６３と、クラッチ機構６４とが取り付けられている。ブレーキペダル６２は、支点軸６５を中心に揺動可能に支持されている。ブレーキペダル６２には、ブレーキペダル６２の踏み込み量を検出するストロークセンサ６６（図９参照）が取り付けられている。ワイヤコネクタ部６３は、ブレーキペダル６２の支点軸６５と同じ位置に揺動中心をもつように揺動可能に支持されている。ここで、ワイヤコネクタ部６３は、ブレーキペダル６２がワイヤコネクタ部６３とは切り離して揺動可能となるように、ブレーキペダル６２とは独立して揺動可能とされている。

クラッチ機構６４は、運転者がブレーキペダル６２を踏み込んだときにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３とが一体に揺動するようにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３の間を連結する連結状態と、ブレーキペダル６２に作用する運転者の操作力がワイヤコネクタ部６３に伝達するのを遮断するようにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３の間を切り離す切り離し状態とを切り換え可能に構成されている。ここで、クラッチ機構６４は、通電時に切り離し状態となり、通電停止時に連結状態となるように構成された逆作動型の電磁クラッチである。

この電動ブレーキ装置の電動モータ４およびクラッチ機構６４は、図９に示すブレーキ制御部７０で制御される。このブレーキ制御部７０の入力側には、ブレーキペダル６２の操作量を検知するストロークセンサ６６と、摩擦パッド３がブレーキディスク１を押圧する押圧力を検知する押圧力センサ６７と、電動モータ４に電力を供給するバッテリ６８の充填量を検知するバッテリセンサ６９とが接続されている。

押圧力センサ６７としては、例えば、摩擦パッド３でブレーキディスク１を押圧したときにその押圧力の大きさに応じてたわみを生じる軸受支持部材４４のたわみ量または変位量に基づいて摩擦パッド３の押圧力を検知するものや、摩擦パッド３でブレーキディスク１を押圧したときにスラスト軸受４９と軸受支持部材４４の間に作用する圧力に基づいて摩擦パッド３の押圧力を検知するもの等を採用することができる。

ブレーキ制御部７０の出力側には、電動モータ４と、クラッチ機構６４と、バッテリ警告灯７１と、ブレーキ警告灯７２とが接続されている。バッテリ警告灯７１は、バッテリ６８の充電量不足の異常を運転者に報知するために運転席に設けられた車載装置であり、ブレーキ警告灯７２は、ブレーキの作動不良等の異常を運転者に報知するために運転席に設けられた車載装置である。

次に、図１０に基づいて、ブレーキ制御部７０による電動モータ４およびクラッチ機構６４の制御例を説明する。この制御は、電動モータ４に電力を供給するバッテリ６８の充電量の異常低下により電動モータ４が作動しなくなったときに、制動力の発生を可能とする制御である。

ブレーキ制御部７０は、先ずクラッチ機構６４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認する（ステップＳ_１）。バッテリ６８の充電量が正常範囲にあるとき、クラッチ機構６４はＯＦＦ状態である。クラッチ機構６４がＯＦＦ状態であると判断されたときは、バッテリ６８の充電量が予め設定された閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ_２）。そして、バッテリ６８の充電量が閾値を下回っていると判定されたときは、バッテリ６８の充電不足により電動モータ４が作動しないおそれがあると考えられるので、バッテリ警告灯７１を点灯させるとともに（ステップＳ_３）、電動ブレーキの制御（すなわち、運転者によるブレーキペダル６２の操作量に応じた押圧力が生じるように電動モータ４を作動させる制御）を停止し（ステップＳ_４）、更に、クラッチ機構６４を切り離し状態から連結状態に切り換える（ステップＳ_５）。

この状態で、運転者が図１に示すブレーキペダル６２を踏み込み操作すると、ブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３が一体に揺動するので、ワイヤケーブル５のワイヤコネクタ部６３の側の端部が引っ張られ、そのワイヤケーブル５に作用する引張力によって押圧機構６のワイヤレバー５７が揺動する。このとき、図８に示すカム部材５５がワイヤレバー５７と一体に回動し、このカム部材５５の回動角度に応じて、カム部材５５のカム面６０がリンク部材５６を介してスライド部材５４を軸方向前方に押圧し、そのスライド部材５４が回転軸１４を軸方向前方に押し動かす。そして、図６に示す回転軸１４が軸方向前方に押圧されて移動するときに、回転軸１４の外周に設けられた鍔部５１がキャリヤ３２を軸方向前方に押し動かすので、キャリヤ３２で支持された遊星ローラ３１も軸方向前方に移動し、遊星ローラ３１と係合する外輪部材１５も軸方向前方に移動し、その外輪部材１５が摩擦パッド３を軸方向前方に押し動かす。その結果、摩擦パッド３がブレーキディスク１に押さえ付けられる。

その後、図１０に示すように、クラッチ機構６４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認する（ステップＳ_１）。この状態ではクラッチ機構６４がＯＮ状態と判断されるので、ブレーキ制御部７０は、バッテリ６８の充電量があらかじめ設定された閾値（ステップＳ_２の閾値よりも大きい値）を上回っているか否かを判定する（ステップＳ_６）。そして、バッテリ６８の充電量が閾値を上回っていると判定されたときは、バッテリ６８の充電不足が解消されたと考えられるので、バッテリ警告灯７１を消灯させるとともに（ステップＳ_７）、電動ブレーキの制御を再び開始し（ステップＳ_８）、更に、クラッチ機構６４を連結状態から切り離し状態に切り換える（ステップＳ_９）。

次に、図１１に基づいて、ブレーキ制御部７０による電動モータ４およびクラッチ機構６４の他の制御例を説明する。この制御は、押圧力センサ６７の故障や電気配線の断線等といった電気的失陥により、電動モータ４が作動しなくなったときに、制動力の発生を可能とする制御である。

ブレーキ制御部７０は、先ずクラッチ機構６４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認する（ステップＳ_１１）。電動ブレーキが正常であるとき、クラッチ機構６４はＯＦＦ状態である。クラッチ機構６４がＯＦＦ状態であると判断されたときは、電動ブレーキに異常があるかどうかを判定する（ステップＳ_１２）。電動ブレーキに異常があるかどうかの判定は、例えば、運転者によるブレーキペダル６２の操作に応じて電動モータ４を作動させる制御を行なっているときに、押圧力センサ６７で検知される押圧力が、ブレーキペダル６２の操作量に応じた目標値に達するか否かを検出し、目標値に達しないときは電動ブレーキに異常があると判定する方法により行なうことができる。そして、電動ブレーキに異常があると判定されたときは、ブレーキ警告灯７２を点灯させるとともに（ステップＳ_１３）、電動ブレーキの制御（すなわち、運転者によるブレーキペダル６２の操作量に応じた押圧力が生じるように電動モータ４を作動させる制御）を停止し（ステップＳ_１４）、更に、クラッチ機構６４を切り離し状態から連結状態に切り換える（ステップＳ_１５）。

ここで、電動モータ４で駆動される電動ブレーキ装置が複数の車輪にそれぞれ設けられている場合、各電動ブレーキ装置に対応して複数のワイヤコネクタ部６３とクラッチ機構６４をブレーキペダル６２に設け、そして、異常がある電動ブレーキ装置に対応するクラッチ機構６４のみを連結状態にするように構成することができる。

その後、ブレーキ制御部７０は、クラッチ機構６４のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認する（ステップＳ_１１）。この状態ではクラッチ機構６４がＯＮ状態と判断されるので、電源投入時の自己診断制御等により電動ブレーキが正常に復帰したか否かを判定する（ステップＳ_１６）。電動ブレーキが正常に復帰したと判定されたときに、ブレーキ警告灯７２を消灯させるとともに（ステップＳ_１７）、電動ブレーキの制御を再び開始し（ステップＳ_１８）、更に、クラッチ機構６４を連結状態から切り離し状態に切り換える（ステップＳ_１９）。

以上のように、この電動ブレーキ装置は、電動モータ４が動作しない状態においても、運転者の操作でワイヤケーブル５を引っ張ることにより回転軸１４を軸方向前方に押圧し、回転軸１４と外輪部材１５とを一体に軸方向前方に移動させることで、摩擦パッド３をブレーキディスク１に押さえ付けることが可能である。そのため、電気的失陥が生じたときにも、制動力を発生させることができる。また、回転軸１４が軸方向前方に押圧されたとき、回転軸１４は、回転せずに外輪部材１５と一体に軸方向前方に移動するので、回転軸１４の回転が何らかの原因で阻害されている場合にも、制動力を発生させることが可能である。

また、この電動ブレーキ装置は、電気的失陥が生じたときに、電気的失陥が生じていないときと同様、運転者がブレーキペダル６２を操作することで制動力を発生することが可能である。そのため、電気的失陥の発生時の操作性に優れる。

クラッチ機構６４としては、通電時に連結状態となり、通電停止時に切り離し状態となる正作動型の電磁クラッチを採用することも可能であるが、上記実施形態のように、通電時に切り離し状態となり、通電停止時に連結状態となるように構成されている逆作動型の電磁クラッチを採用すると好ましい。このようにすると、クラッチ機構６４への通電を停止したときに、クラッチ機構６４が連結状態になるので、電動ブレーキ装置が電源を喪失したときにも、制動力を確保することができる。

電動モータ４の回転が入力される回転軸１４の回転を、摩擦パッド３を押圧する直動部材の軸方向移動に変換する運動変換機構としては、遊星ローラ機構１６以外の機構（例えば、送りねじ機構等）を採用することも可能である。しかし、上記実施形態のように遊星ローラ機構１６を採用すると、遊星ローラ機構１６は、送りねじ機構等の他の運動変換機構に比べて、高い増力比（回転軸１４に入力される回転トルクに対する直動部材の軸方向推力の比）を有するため、電動ブレーキ装置のサイズを小型化することができる。そして、この遊星ローラ機構１６を採用した場合、上記実施形態のように、回転軸１４の外周に鍔部５１を設けることにより、直動部材たる外輪部材１５を回転軸１４と一体に軸方向前方に移動させることが可能となる。

図１２に、押圧機構６の他の例を示す。この押圧機構６は、回転軸１４の軸方向後方に配置された直動ディスク８０と、直動ディスク８０の軸方向後方に対向して配置された回動ディスク８１と、直動ディスク８０と回動ディスク８１の間に設けられたボール８２と、ワイヤケーブル５の一端が接続されたワイヤレバー８３とを有する。直動ディスク８０は、回り止めした状態で軸方向に移動可能に支持されている。回動ディスク８１は、スラスト軸受８４で軸方向後方への移動が規制された状態で回動可能に支持されている。

図１３に示すように、回動ディスク８１の直動ディスク８０に対する対向面には、周方向に間隔をおいて複数の傾斜溝８６が形成されている。同様に、直動ディスク８０の回動ディスク８１に対する対向面にも、周方向に間隔をおいて複数の傾斜溝８７が形成されている（図１２参照）。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜溝８６は、最深部８８から一方の周方向に向かって次第に浅くなるように形成され、傾斜溝８７は、最深部８９から他方の周方向に向かって次第に浅くなるように形成されている。ボール８２は、この両傾斜溝８６，８７の間に組み込まれている。

図１２に示すように、ワイヤレバー８３の一端は回動ディスク８１に連結されており、ワイヤレバー８３の他端に接続されたワイヤケーブル５が引っ張られたときに、ワイヤレバー８３と回動ディスク８１が一体に回動するようになっている。ワイヤレバー８３には、ワイヤケーブル５の引っ張り操作によるワイヤレバー８３の回動方向とは反対の方向にワイヤレバー８３を付勢するリターンスプリング８９が取り付けられている。

この押圧機構６は、ワイヤケーブル５を引っ張ると、図１４（ｂ）に示すように、ワイヤケーブル５に作用する引張力によって回動ディスク８１が回動し、これに伴いボール８２が傾斜溝８６，８７内を最深部８８，８９から浅くなる方向に転がるので、回動ディスク８１の回動角度に応じて回動ディスク８１と直動ディスク８０の軸方向の間隔が拡大する。ここで、回動ディスク８１は、軸方向後方への移動が規制されているので、直動ディスク８０が軸方向前方に移動する。この結果、回転軸１４を軸方向前方に押し動かす。その結果、直動ディスク８０が回転軸１４を軸方向前方に押圧し、回転軸１４が軸方向前方に押し動かされることになる。

図１２に示す押圧機構６では、回転軸１４が直動ディスク８０で直接押圧されるようにしたが、図１５に示すように、回転軸１４の外周に固定されたギヤ９０を直動ディスク８０で押圧し、そのギヤ９０を介して回転軸１４が軸方向前方に押圧されるようにしてもよい。

図１６に、クラッチ機構６４の他の例を示す。ブレーキペダル６２およびワイヤコネクタ部６３は、支点軸６５を中心に揺動可能に支持されている。ここで、ワイヤコネクタ部６３は、ブレーキペダル６２がワイヤコネクタ部６３とは切り離して揺動可能となるように、ブレーキペダル６２とは独立して揺動可能とされている。ブレーキペダル６２には、ブレーキペダル６２の踏み込み量を検出するストロークセンサ６６が取り付けられている。ワイヤコネクタ部６３の揺動側の端部には、ワイヤケーブル５が接続されている。

クラッチ機構６４は、支点軸６５を中心に揺動可能に支持されたソレノイド取り付け部材９１と、ソレノイド取り付け部材９１に取り付けられたソレノイドアクチュエータ９２と、ブレーキペダル６２に形成された第１のプランジャ係合孔９３と、ワイヤコネクタ部６３に形成された第２のプランジャ係合孔９４とを有する。ソレノイドアクチュエータ９２は、支点軸６５と平行に進退するプランジャ９５を有し、通電停止時にプランジャ９５が前進し、通電時にプランジャ９５が後退するように構成されている。そして、第１のプランジャ係合孔９３と、第２のプランジャ係合孔９４は、ブレーキペダル６２が踏まれていない初期位置にある状態で、ソレノイドアクチュエータ９２のプランジャ９５と同一線上に位置するように配置されている。

このクラッチ機構６４は、図１７に示すように、ソレノイドアクチュエータ９２のプランジャ９５を前進させることにより、運転者がブレーキペダル６２を踏み込んだときにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３とが一体に揺動するようにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３の間を連結する連結状態とすることができる。また、図１６に示すように、ソレノイドアクチュエータ９２のプランジャ９５を後退させることにより、ブレーキペダル６２に作用する運転者の操作力がワイヤコネクタ部６３に伝達するのを遮断するようにブレーキペダル６２とワイヤコネクタ部６３の間を切り離す切り離し状態にすることができる。ここで、ソレノイドアクチュエータ９２のプランジャ９５は、通電停止時に前進し、通電時に後退するので、このクラッチ機構６４は、通電時に切り離し状態となり、通電停止時に連結状態となるように構成された逆作動型の電磁クラッチとして機能している。

図１８に、この発明の第２実施形態の電動ブレーキ装置を示す。この電動ブレーキ装置は、ワイヤケーブル５の端部をパーキングブレーキレバー９６に接続した点のみが第１実施形態と異なり、その他の点は第１実施形態と同じである。そのため、第１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。

ワイヤケーブル５は、運転者の手で操作されるパーキングブレーキレバー９６に接続されている。パーキングブレーキレバー９６は、支点軸９７を中心に揺動可能に支持され、揺動側の端部に設けられたグリップ９８を手で引き上げる操作により、パーキングブレーキレバー９６がワイヤケーブル５を引っ張る方向に揺動するようになっている。また、パーキングブレーキレバー９６には、グリップ９８が上昇する方向へのパーキングブレーキレバー９６の揺動は許容し、かつ、グリップ９８が下降する方向へのパーキングブレーキレバー９６の揺動を阻止するラチェット機構（図示せず）が内蔵されている。グリップ９８の先端には、グリップ９８が下降する方向へのパーキングブレーキレバー９６の揺動を阻止するラチェット機構を一時的に解除するためのボタン９９が設けられている。

この実施形態の電動ブレーキ装置は、駐車中の車輪に制動力を継続的に負荷するパーキングブレーキを、運転者の操作力により行なうので、電動モータ４に電力を供給するバッテリ６８の充電量の異常低下や、押圧力センサ６７の故障や、電気配線の断線等といった電気的失陥が発生したときにも、確実にパーキングブレーキを行なうことができ、安全性が高い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ブレーキディスク
３ 摩擦パッド
４ 電動モータ
５ ワイヤケーブル
６ 押圧機構
１４ 回転軸
１５ 外輪部材
１６ 遊星ローラ機構
３１ 遊星ローラ
３２ キャリヤ
３３ 螺旋凸条
３４ 円周溝
５１ 鍔部
５５ カム部材
５７ ワイヤレバー
６２ ブレーキペダル
６３ ワイヤコネクタ部
６４ クラッチ機構
６８ バッテリ
６９ バッテリセンサ
７０ ブレーキ制御装置
８０ 直動ディスク
８１ 回動ディスク
８２ ボール
８３ ワイヤレバー
８６ 傾斜溝
８７ 傾斜溝

Claims (8)

1. 電動モータ（４）と、
   その電動モータ（４）の回転が入力される回転軸（１４）と、
   軸方向に移動可能に支持された直動部材（１５）と、
   前記回転軸（１４）の回転を前記直動部材（１５）の軸方向移動に変換する運動変換機構（１６）と、
   前記直動部材（１５）の軸方向前方に配置された摩擦パッド（３）とを有し、
   前記直動部材（１５）が前記摩擦パッド（３）を押圧することにより、車輪と一体に回転するブレーキディスク（１）に前記摩擦パッド（３）を押さえ付ける電動ブレーキ装置において、
   運転者の操作力により前記回転軸（１４）を軸方向前方に押圧する押圧機構（６）を設け、その押圧機構（６）で前記回転軸（１４）を押圧したときに前記回転軸（１４）と前記直動部材（１５）とが一体に軸方向前方に移動して前記摩擦パッド（３）を押圧することを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 前記直動部材（１５）は、前記回転軸（１４）を囲むように配置された外輪部材（１５）であり、
   前記運動変換機構（１６）は、前記回転軸（１４）に外接すると同時に前記外輪部材（１５）に内接する複数の遊星ローラ（３１）と、それらの遊星ローラ（３１）を自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤ（３２）と、前記外輪部材（１５）の内周に設けられた螺旋凸条（３３）と、その螺旋凸条（３３）と係合するように前記遊星ローラ（３１）の外周に設けられた円周溝（３４）または螺旋溝とを有する遊星ローラ機構であり、
   前記回転軸（１４）の外周に、前記キャリヤ（３２）を軸方向後側から支持する鍔部（５１）を設けた請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
3. 揺動可能に支持され、運転者の足で操作されるブレーキペダル（６２）と、
   そのブレーキペダル（６２）とは独立して揺動可能に支持され、前記押圧機構（６）に一端を接続したワイヤケーブル（５）の他端が接続されたワイヤコネクタ部（６３）と、
   前記ブレーキペダル（６２）と前記ワイヤコネクタ部（６３）とが一体に揺動するように前記ブレーキペダル（６２）と前記ワイヤコネクタ部（６３）の間を連結する連結状態と、前記ブレーキペダル（６２）に作用する運転者の操作力が前記ワイヤコネクタ部（６３）に伝達するのを遮断するように前記ブレーキペダル（６２）と前記ワイヤコネクタ部（６３）の間を切り離す切り離し状態とを切り換えるクラッチ機構（６４）とを設けた請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置。
4. 前記クラッチ機構（６４）は、通電時に前記切り離し状態となり、通電停止時に前記連結状態となるように構成されている逆作動型の電磁クラッチである請求項３に記載の電動ブレーキ装置。
5. 前記電動モータ（４）に電力を供給するバッテリ（６８）の充填量を検知するバッテリセンサ（６９）と、
   そのバッテリセンサ（６９）の検知信号に基づいて前記クラッチ機構（６４）を制御する制御部（７０）とを有し、
   前記制御部（７０）は、前記バッテリセンサ（６９）で前記バッテリ（６８）の充電量が予め設定された閾値を下回っていることが検知されたときに、前記クラッチ機構（６４）を前記切り離し状態から前記連結状態に切り換えるように制御する請求項３または４に記載の電動ブレーキ装置。
6. 運転者の手で操作されるパーキングブレーキレバー（９６）に、前記押圧機構（６）に一端を接続したワイヤケーブル（５）の他端を接続した請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置。
7. 前記押圧機構（６）は、
   前記回転軸（１４）の軸方向に直交する軸線まわりに回動可能に支持され、その回動角度に応じて前記回転軸（１４）を軸方向前方に押圧する形状を有するカム部材（５５）と、
   前記カム部材（５５）と一体に回動し、前記ワイヤケーブル（５）の一端が接続されたワイヤレバー（５７）とを有する請求項３から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。
8. 前記押圧機構（６）は、
   前記回転軸（１４）の軸方向後方に配置され、回り止めした状態で軸方向に移動可能に支持された直動ディスク（８０）と、
   その直動ディスク（８０）の軸方向後方に対向して配置され、軸方向後方への移動が規制された状態で回動可能に支持された回動ディスク（８１）と、
   前記直動ディスク（８０）の回動ディスク（８１）に対する対向面に形成された傾斜溝（８７）と、前記回動ディスク（８１）の直動ディスク（８０）に対する対向面に形成された傾斜溝（８６）との間に組み込まれたボール（８２）と、
   前記回動ディスク（８１）と一体に回動し、前記ワイヤケーブル（５）の一端が接続されたワイヤレバー（８３）とを有する請求項３から６のいずれかに記載の電動ブレーキ装置。

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