JP7136058B2 - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁ブレーキ装置に係る。

電磁ブレーキ装置は、油圧ではなく電磁力によって回転部材に摩擦部材を押圧し、回転部材と摩擦部材との間の摩擦力により制動力を発生する。例えば、下記の特許文献１には、制動力を発生する電磁ブレーキ装置及び駆動力を発生する電磁駆動装置が一体的に構成され、電気自動車のような車両に適した制駆動装置が記載されている。

従来の電磁ブレーキ装置は、車輪のような制動されるべき回転部材と連動して軸線の周りに回転するブレーキロータと、摩擦部材と、電磁力によって摩擦部材をブレーキロータに対し押圧する電磁アクチュエータと、を含んでいる。摩擦部材は、軸線に沿って往復動可能であるが軸線の周りの回転が制限されるようハウジングにより支持され、リターンスプリングによりブレーキロータから離れる方向へ付勢されている。

特に、下記の特許文献１の図４に記載された電磁ブレーキ装置は、トルク受け部材（６８）、変換機構（７６）及びねじ軸（６９）を備えており、電磁アクチュエータは、摩擦部材として機能するアーマチャ（９８）と、電磁力によってアーマチャをブレーキロータ（９８a）に対し押圧する電磁コイル（９９）と、を含んでいる。変換機構は、アーマチャとトルク受け部材との間に配設され、アーマチャがブレーキロータに対し押圧されることによりブレーキロータから受けるトルクを軸力に変換する。

トルク受け部材は、軸線に沿って往復動可能であるが軸線の周りに回転不能であるようハウジングにより支持され、内周部の雌ねじにてねじ軸の雄ねじに螺合している。内周部の雌ねじ及びねじ軸の雄ねじのピッチ角は小さく、ねじ軸の回転運動はトルク受け部材の軸線に沿う直線運動に変換されるが、逆の変換は行われない。ねじ軸はフランジ（６９c）を有し、ねじ軸を回転可能に支持するハウジング（７９）とフランジとの間にはスラスト軸受（８１）及び荷重検出器（８２）が配設されている。

電動機（８０）がハウジングに取り付けられており、電動機の出力軸はスプラインによりねじ軸に連結されている。電動機が駆動されることによってねじ軸が回転されると、トルク受け部材が軸線に沿って移動され、更にはアーマチャが移動される。よって、電動機及びねじ軸は、ブレーキロータに対するアーマチャの位置を調節する調節装置として機能し、更にはパーキングブレーキ時にアーマチャをブレーキロータに対し押圧し、これらを摩擦係合させる。

制動時（サービスブレーキ時）にはアーマチャがブレーキロータに対し押圧され、アーマチャがブレーキロータから受けるトルクが変換機構によって軸力に変換されてトルク受け部材へ伝達される。軸力はトルク受け部材からねじ軸へ伝達され、フランジ、スラスト軸受及び荷重検出器を経てハウジングへ伝達される。以上のように伝達される軸力は、アーマチャとブレーキロータとが摩擦係合することにより発生される制動力の指標値であり、荷重検出器はこの軸力を検出する。

検出された軸力を示す信号が電子制御装置へ入力され、電子制御装置には運転者によるブレーキペダルに対する踏力のような制動操作量を示す信号も入力される。電子制御装置は、制動操作量に基づいて各車輪の目標制動力を演算し、荷重検出器により検出される軸力が目標制動力に対応する軸力になるように電磁アクチュエータを制御することにより、摩擦部材をブレーキロータに対し押圧する電磁力を制御する。

更に、上記特許文献１の図４に記載された電磁ブレーキ装置においては、変換機構は、アーマチャ及びトルク受け部材の互いに対向する面に設けられた溝と、それらの溝の間に配置された球のような転動体とを含んでいる。各溝は、周方向の中央部から離れるにつれて漸次減少するよう設定された深さを有し、アーマチャがブレーキロータから受けるトルクによってトルク受け部材に対し回転されると、互いに対向する溝の底面の間隔が減少する方向へ変化しようとする。しかし、溝の底面の間隔が減少することが転動体によって阻止されるので、トルクがアーマチャ及びトルク受け部材を離間させる方向の軸力に変換される。

特開２０１９－１０８９１６号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電磁ブレーキ装置においては、制動時にアーマチャ及びブレーキロータは互いに摩擦係合し、摩擦熱により加熱される。電磁コイルはアーマチャ及びブレーキロータに近接して配置されているので、電磁コイルも加熱される。よって、例えば厳しい条件の制動が繰り返し行われるような状況においては、電磁コイルの温度が過剰に高くなり、導線の電気抵抗が高くなる。そのため、電磁コイルの温度が過剰に高くない場合に比して、電磁コイルに通電される制御電流の電流値が低下し、電磁コイルにより発生される電磁力も低下する。その結果、電磁ブレーキ装置により発生される制動力が必要な制動力に比して不足する事態が発生することがある。

特に、上記特許文献１の図４に記載された電磁ブレーキ装置においては、変換機構がアーマチャとトルク受け部材との間に配設され、アーマチャ及びトルク受け部材は変換機構によって隔置されている。そのため、アーマチャの熱がトルク受け部材へ伝導され難く、アーマチャが過剰に昇温しやすいため、上記事態が発生し易い。

本発明の主要な課題は、電磁コイルの励磁によりアーマチャが摩擦部材としてブレーキロータに対し押圧される従来の構造に比して、電磁コイルが昇温し難く、制動力が不足する虞が低減されるよう改良された電磁ブレーキ装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、制動されるべき部材（１８）と連動して軸線（２２）の周りに回転するよう構成されたブレーキロータ（４０）と、ブレーキロータに対し軸線に沿って変位可能に且つハウジング（４８）に対し軸線の周りに回転不能に支持された押圧プレート（４２）と、電磁力を発生し摩擦材（５０）を介して押圧プレートをブレーキロータに対し押圧する電磁アクチュエータ（４４）と、押圧プレートをブレーキロータから離れる方向へ付勢するリターンスプリング（４６）と、を含む電磁ブレーキ装置（１０）が提供される。

電磁ブレーキ装置（１０）は、電磁アクチュエータ（４４）により発生された電磁力を軸線（２２）に沿う押圧力として押圧プレート（４２）へ伝達する押圧力伝達装置（５２）を含み、押圧力伝達装置は、押圧プレートに対しブレーキロータ（４０）とは反対側に配置され且つハウジング（４８）により軸線に沿って変位可能に且つ軸線の周りに回転不能に支持された支持部材（５６）と、軸線に沿う方向の力を押圧プレートと支持部材との間に伝達する軸部材（５８）と、を含んでいる。

電磁ブレーキ装置（１０）は、更に軸部材（５８）を経て押圧プレート（４２）と支持部材（５６）との間に伝達される荷重を検出する荷重検出装置（１０４）を含んでいる。

電磁アクチュエータ（４４）は、押圧プレート（４２）と支持部材（５６）との間にて押圧プレートから隔置された電磁コイル（７４）及びアーマチャ（７６）を含み、電磁コイルはハウジング（４８）により支持され、アーマチャは支持部材（５６）により支持されており、アーマチャ、支持部材、軸部材及び押圧プレートは、電磁アクチュエータによって電磁力が発生されると一体的にブレーキロータ（４０）へ向けて移動するようになっている。

上記の構成によれば、電磁コイル及びアーマチャは、押圧プレートに対しブレーキロータとは反対側に配置され且つ押圧プレートから隔置されており、それぞれハウジング及び支持部材により支持されている。よって、押圧プレートが摩擦材を介してブレーキロータに対し押圧されることにより発生する摩擦熱は、熱伝導によって電磁コイル及びアーマチャへ伝達され難いので、従来の電磁ブレーキ装置に比して電磁コイル及びアーマチャの昇温を低減することができる。

従って、たとえ厳しい条件の制動が繰り返し行われても、電磁コイルは過剰に昇温しない。よって、電磁コイルの導線の電気抵抗が高くなり制御電流の電流値が正常時に比して低下することに起因して電磁コイルにより発生される電磁力が低下し、発生される制動力が必要な制動力に比して不足する虞を低減することができる。

〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、ハウジング（４８）はストッパ部（８０）を有し、リターンスプリング（４６）は支持部材（５６）をブレーキロータ（４０）から離れる方向へストッパ部に対し付勢するよう構成されている。

上記態様によれば、支持部材はリターンスプリングによってブレーキロータから離れる方向へストッパ部に対し付勢されている。よって、電磁コイルに制御電流が通電されない非制動時には、支持部材はストッパ部に当接する位置に位置決めされるので、ストッパ部を基準にして軸部材を介して押圧プレートを位置決めすることができる。

本発明の他の一つの態様においては、電磁ブレーキ装置（１０）は、更に、ケーシング（６４）にて支持部材（５６）に固定され必要に応じて軸部材（５８）を軸線（２２）の周りに回転駆動する電動機（６０）と、軸部材の回転運動を押圧プレート（４２）の軸線に沿う直線運動に変換することにより支持部材（５６）に対する押圧プレートの位置を変化させる運動変換機構（６２）と、を含む調節装置（５４）を含んでいる。

上記態様によれば、運動変換機構によって軸部材の回転運動が押圧プレートの軸線に沿う直線運動に変換されることにより支持部材に対する押圧プレートの位置が変化する。よって、電動機によって軸部材を軸線の周りに回転駆動させ、支持部材に対する押圧プレートの位置を変化させることにより、非制動時におけるブレーキロータに対する押圧プレートの位置を調節することができる。よって、摩擦材が経時的に摩耗しても、ブレーキロータに対する摩擦材の位置関係を適正な関係に維持することができる。

更に、電磁コイルに制御電流が通電されていない状況において、電動機によって軸部材を軸線の周りに回転させることにより、押圧プレートを移動させてブレーキロータに対し押圧することができる。よって、電動機の制御によって電磁ブレーキ装置をパーキングブレーキ装置として機能させることができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、荷重検出装置（１０４）は、支持部材（５６）に固定され且つ軸部材（５８）と支持部材との間にて荷重を伝達するよう構成された荷重伝達部材（９６）と、荷重伝達部材のひずみを検出することにより荷重伝達部材が伝達する荷重を検出する荷重センサ（１０２）と、を含んでいる。

上記態様によれば、荷重伝達部材を経て軸部材と支持部材との間に荷重が伝達され、伝達される荷重に応じて生じる荷重伝達部材のひずみが荷重伝達部材を経て伝達される荷重として荷重センサによって検出される。よって、荷重検出装置は、電磁コイルに制御電流が通電されることによるサービスブレーキ及び電動機が駆動されることによるパーキングブレーキの何れの場合にも、ブレーキロータに対する押圧プレートの押圧力に対応する荷重を検出することができる。

また、押圧プレートと支持部材との間の荷重伝達経路には、前述の特許文献１の図４に記載された従来の電磁ブレーキ装置に組み込まれた変換機構は設けられていない。よって、荷重検出装置は、従来の電磁ブレーキ装置に組み込まれた変換機構の悪影響を受けることなく荷重を検出することができる。

更に、本発明の他の一つの態様においては、軸部材（５８）は、荷重伝達部材（９６）に対し押圧プレート（４２）の側に設けられたフランジ部（９４）を有し、フランジ部と荷重伝達部材（９６）との間にはスラスト軸受（１００）が配置されている。

上記態様によれば、フランジ部及び荷重伝達部材が相対回転する際の摩擦抵抗がスラスト軸受によって低減される。よって、スラスト軸受が配置されていない場合に比して、軸部材が支持部材に対し円滑に回転する状況を確保しつつ、フランジ部と荷重伝達部材との間に荷重を伝達させることができる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられた符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明による電磁ブレーキ装置の実施形態を含む制駆動装置を示す断面図である。 図１に示された電磁ブレーキ装置を示す拡大部分断面図である。 図１及び図２に示された調節装置を示す拡大部分断面図である。

［実施形態］
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図示の電磁ブレーキ装置１０は、図には示されていない車両において駆動力及び制動力を発生する制駆動装置１２の一部として構成され、電磁駆動装置１４と一体をなしている。なお、制駆動装置１２は車両の各駆動輪に対応して設けられ、車両が従動輪を含む場合には、従動輪には電磁ブレーキ装置１０のみが設けられる。制駆動装置１２は、減速機構１６を介して制駆動されるべき部材である車輪１８に接続された回転軸２０を含み、回転軸２０は、車輪１８と連動して軸線２２の周りに回転する。よって、制駆動装置１２は、後に詳細に説明するように、回転軸２０及び減速機構１６を介して車輪１８に駆動力及び制動力を付与することにより、車輪を駆動し制動するよう構成されている。

電磁駆動装置１４は、図示の実施形態においては、回転軸２０に一体的に固定された円環状のロータ２４と、ロータ２４に対し径方向外側にて軸線２２の周りに環状に延在し且つハウジング２６に固定されたステータ２８とを含む永久磁石型の交流同期電動機である。なお、電磁駆動装置１４は、当技術分野において公知の任意の構成を有する電動機であってよい。

電磁駆動装置１４は、ステータ２８に駆動電流が通電されることにより、電磁力によって回転軸２０及びロータ２４が回転駆動され、これにより車輪１８を回転駆動するようになっている。回転軸２０は、ロータ２４の両側においてジャーナル軸受３０及び３２を介してハウジング２６により回転可能に支持されている。ロータ２４に対しジャーナル軸受３０及び３２とは反対の側にて回転軸２０とハウジング２６との間には、それぞれシール部材３４及び３６が配設されている。

なお、図には示されていないが、電磁駆動装置１４は、運転者によるアクセルペダルの踏込み量に応じて駆動制御用の電子制御装置により制御される。更に、電磁駆動装置１４は、オートクルーズコントロール、運転支援制御などの目標車速又は目標加速度に応じて駆動制御用の電子制御装置により制御されてよい。

電磁ブレーキ装置１０は、電磁駆動装置１４に対し減速機構１６とは反対の側に配設されており、ブレーキロータ４０、押圧プレート４２、電磁アクチュエータ４４、及びリターンスプリング４６を含んでいる。円環状のハブ部材４７が、回転軸２０の図にて右端部（減速機構１６の側とは反対側の端部）に圧入により固定されている。ブレーキロータ４０は、内周部にてスプラインによりハブ部材４7に対し軸線２２に沿って変位可能に且つ軸線２２の周りに回転不能に連結されている。よって、ブレーキロータ４０は、車輪１８と連動して回転軸２０及びハブ部材４７と共に軸線２２の周りに回転する。

押圧プレート４２は、後に詳細に説明するように、ブレーキロータ４０に対し軸線２２に沿って変位可能に且つハウジング４８に対し軸線２２の周りに回転不能に支持されている。押圧プレート４２のブレーキロータ４０に対向する面には摩擦材５０が溶着により固定されている。電磁アクチュエータ４４は、後に詳細に説明するように、必要に応じて電磁力により摩擦材５０を介して押圧プレート４２をブレーキロータ４０に対し押圧するよう構成されている。実施形態におけるリターンスプリング４６は、圧縮コイルばねであり、押圧プレート４２をブレーキロータ４０から離れる方向（図にて右方）へ付勢するようになっている。

更に、電磁ブレーキ装置１０は、電磁アクチュエータ４４により発生された電磁力を軸線２２に沿う押圧力として押圧プレート４２へ伝達する押圧力伝達装置５２と、ブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の位置を調節する調節装置５４と、を含んでいる。後に説明するように、押圧力伝達装置５２及び調節装置５４は、互いに共通の部材を含んでいる。

押圧力伝達装置５２は、軸線２２に対し垂直に延在する実質的に円盤状の支持部材５６と、軸線２２に整合して延在する軸部材５８とを含んでいる。支持部材５６は、押圧プレート４２に対しブレーキロータ４０とは反対側に配置され且つハウジング４８により軸線２２に沿って変位可能に且つ軸線の周りに回転不能に支持されている。軸部材５８は、軸線２２に沿う方向の力を押圧プレート４２と支持部材５６との間に伝達するようになっている。

調節装置５４は、電動機６０と運動変換機構６２とを含んでいる。電動機６０は、ケーシング６４にて支持部材５６のボス部５６Ａに固定されており、必要に応じて軸部材５８を軸線２２の周りに回転駆動するようになっている。なお、電動機６０は、回転角度を正確に制御する
ことができる限り、当技術分野において公知の任意の型式の交流電動機又は直流電動機であってよい。運動変換機構６２は、軸部材５８の回転運動を押圧プレート４２の軸線２２に沿う直線運動に変換することにより支持部材５６に対する押圧プレートの位置を変化させるようになっている。

図示の実施形態においては、軸線２２の周りに円環状に延在するヨーク６６が、押圧プレート４２から隔置されて押圧プレートと支持部材５６との間に配置されている。ヨーク６６は、軸線２２の周りに隔置された複数の位置において径方向に延在する止めねじ６８によりハウジング４８に固定されている。押圧プレート４２は段差部４２Ａを有し、段差部４２Ａの円筒状の外周面及びこれに対向するヨーク６６の円筒状の内周面には、軸線２２の周りに隔置された複数の位置において互いに対向し且つ軸線２２に沿って延在する複数対のキー溝が形成されている。各対のキー溝には軸線２２に沿って延在するキー７０が嵌め込まれている。

よって、ヨーク６６及びキー７０は、押圧プレート４２がハウジング４８などに対し軸線２２に沿って変位することを許すが、押圧プレート４２がハウジング４８などに対し軸線２２の周りに回転することを阻止する。押圧プレート４２の外周部とハウジング４８との間には、軸線２２の周りに環状に延在するシール部材７２が配設されている。シール部材７２は、ばね鋼のような強度及び弾性に優れた金属にて形成され、実質的に円錐台形をなしている。シール部材７２は、小径部にて押圧プレート４２の外周部に固定され、大径部は自らの弾性によりハウジング４８の内周面に押し付けられており、これにより摩擦材５０などの摩耗粉が押圧プレート４２に対しヨーク６６の側へ移動することを阻止する。

ヨーク６６は、押圧プレート４２とは反対の側へ向けて開いた開口部を有するステープル形の断面形状を有している。ヨーク６６の開口部には電磁コイル７４が配設され、電磁コイルの導線は軸線２２の周りに円環状に巻回されている。よって、電磁コイル７４もヨーク６６と同様に押圧プレート４２から隔置されている。支持部材５６のヨーク６６に対向する面には、軸線２２の周りに環状に延在するアーマチャ７６が固定されており、アーマチャ７６は磁性材にて形成されている。

電磁コイル７４が通電によって励磁されると、ヨーク６６、電磁コイル７４及びアーマチャ７６は互いに共働して電磁吸引力を発生し、これによりリターンスプリング４６のばね力に抗して支持部材５６をヨーク６６の側へ引き寄せるようになっている。よって、電磁アクチュエータ４４は、ヨーク６６、電磁コイル７４及びアーマチャ７６を含み、押圧プレート４２と支持部材５６との間に配設されている。

支持部材５６の外周縁及びアーマチャ７６の外周縁の一部及びこれらに対向するハウジング４８の内面には、軸線２２の周りに隔置された複数の位置において互いに対向し且つ軸線２２に沿って延在する複数対のキー溝が形成されている。各対のキー溝には軸線２２に沿って延在するキー７８が嵌め込まれている。よって、ハウジング４８及びキー７８は、支持部材５６及びアーマチャ７６がハウジング４８などに対し軸線２２に沿って変位することを許すが、ハウジング４８などに対し軸線２２の周りに回転することを阻止する。

ヨーク６６及びアーマチャ７６には、軸線２２の周りに隔置された複数の位置において互いに対向し且つ軸線２２に沿って延在する複数対の穴が形成されている。各対の穴には軸線２２に沿って延在するリターンスプリング４６が圧縮変形された状態にて嵌め込まれている。ハウジング４８は、アーマチャ７６に対しヨーク６６とは反対の側に軸線２２の周りに環状に延在するストッパ部８０を有している。ストッパ部８０は、支持部材５６の外径よりも小さい内径を有し、リターンスプリング４６は、支持部材５６をブレーキロータ４０から離れる方向（図にて右方）へストッパ部８０に対し付勢している。

押圧力伝達装置５２の軸部材５８は、押圧プレート４２の側に雄ねじ８２を有し、雄ねじ８２が押圧プレート４２のボス部に設けられた雌ねじ８４に螺合することにより、押圧プレートに連結されている。雄ねじ８２及び雌ねじ８４のピッチ角は小さい値に設定されており、雄ねじ８２及び雌ねじ８４は、軸部材５８の回転運動を押圧プレート４２の軸線２２に沿う直線運動に変換するが、逆の運動変換を行わない運動変換機構６２として機能する。

軸部材５８の雄ねじ８２とは反対側の端部、即ち外端部は、支持部材５６のボス部５６Ａにより軸線２２の周りに相対回転可能に且つ軸線２２に沿って相対変位可能に支持され、スプラインにより電動機６０の出力軸８６に接続されている。よって、軸部材５８は、支持部材５６に対し軸線２２の周りに相対回転可能であり且つ軸線２２に沿って相対変位可能である。ボス部５６Ａには、雄ねじ８２との間をシールするＯリング８８が配設されている。

以上の説明から解るように、調節装置５４は、電動機６０の出力軸８６によって軸部材５８を軸線２２の周りに回転運動させ、その回転運動を運動変換機構６２によって押圧プレート４２の軸線２２に沿う直線運動に変換する。従って、調節装置５４は、電動機６０が制動制御用の電子制御装置９０によって制御されることにより、ブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の軸線２２に沿う位置を変化させるようになっている。電動機６０は、図には示されていないロータの回転角度、従って出力軸８６の回転角度φmを検出するロータリエンコーダ９２を内蔵している。ロータリエンコーダ９２により検出された回転角度φmを示す信号は、電子制御装置９０へ入力される。

軸部材５８の長手方向の中央部にはフランジ９４が設けられており、支持部材５６のボス部５６Ａには荷重伝達部材９６が取り付けられている。荷重伝達部材９６は、強度及び弾性に優れた金属にて形成され、ボス部５６Ａの円筒状の内面に圧入により固定された円筒部と、該円筒部から径方向内方へ延在する円環板状部とを有している。ワッシャ９８がフランジ９４と荷重伝達部材９６の円環板状部との間において軸部材５８に嵌合している。円環板状部及びワッシャ９８の厚さは、それぞれ径方向内方及び径方向外方へ向かうにつれて漸次小さくなるよう設定されている。フランジ９４とワッシャ９８との間には、スラスト軸受１００が配置されている。

特に、図には示されていないが、ワッシャ９８のスラスト軸受１００とは反対側の側面は、荷重伝達部材９６の円環板状部へ向けて僅かに突出する湾曲状をなし、これによりワッシャ９８は円環板状部の先端部に対しスラスト軸受から離れる方向へのプレロードを与えている。円環板状部のワッシャ９８とは反対側の側面には、例えばひずみゲージのような検出素子を含む荷重センサ１０２が固定されている。荷重センサ１０２は、軸線２２の周りに均等に隔置された複数の位置に設けられていてよい。

押圧プレート４２と支持部材５６との間に軸線２２に沿って作用する力は、運動変換機構６２、軸部材５８、スラスト軸受１００、ワッシャ９８及び荷重伝達部材９６を経て伝達される。伝達される力の大きさによってワッシャ９８による荷重伝達部材９６の円環板状部の弾性変形量が変化し、その変化が荷重センサ１０２によって検出される。よって、荷重センサ１０２は、ワッシャ９８及び荷重伝達部材９６と共働して、押圧プレート４２と支持部材５６との間に軸線２２に沿って軸部材５８を経て伝達される荷重Ｐaを検出する荷重検出装置１０４として機能する。荷重センサ１０２によって検出された荷重Ｐaを示す信号は、制動制御用の電子制御装置９０へ入力される。

図１及び図２に示されているように、固定摩擦部材１０８が、電磁駆動装置１４のハウジング２６の電磁ブレーキ装置１０の側の端壁２６Aとブレーキロータ４０との間に配置されている。固定摩擦部材１０８は、軸線２２の周りに延在する円環板状をなしており、ブレーキロータ４０の側とは反対の側面にて端壁２６Aに当接している。固定摩擦部材１０８は、径方向外側の周縁部において、ハウジング２６とハウジング４８との間に挾持され、例えば図には示されていない複数のボルトによってハウジング２６及び４８に固定されている。固定摩擦部材１０８のブレーキロータ４０に対向する側面には、摩擦材１１０が溶着により固定されている。

よって、電磁アクチュエータ４４により発生された電磁吸引力が、押圧力伝達装置５２によって軸線２２に沿う押圧力として押圧プレート４２へ伝達されると、ブレーキロータ４０が押圧プレート４２によって固定摩擦部材１０８に対し押圧される。その結果、ブレーキロータ４０は押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧され、押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８に溶着された摩擦材５０及び１１０と摩擦係合することにより制動力が発生される。

発生される制動力は、押圧力伝達装置５２によって伝達される押圧力に応じて変化し、従って電磁アクチュエータ４４により発生される電磁吸引力に応じて変化する。更に、制動力は、回転軸２０及び減速機構１６を介して車輪１８に付与される。よって、電磁アクチュエータ４４により発生される電磁吸引力を変化させることにより、車輪１８に付与される制動力が変化される。

ブレーキロータ４０が押圧プレート４２によって固定摩擦部材１０８に対し押圧されると、その反力が軸部材５８、スラスト軸受１００、ワッシャ９８及び荷重伝達部材９６を経て支持部材５６へ伝達され、ハウジング４８によって担持される。よって、荷重センサ１０２によって検出される荷重Ｐaは、ブレーキロータ４０が押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧されることにより発生され車輪１８に付与される制動力の指標値である。

図２に示されているように、運転者の踏み込み操作によってブレーキペダル１１２に与えられる踏力Ｆpを検出する踏力センサ１１４が設けられており、踏力センサ１１４により検出された踏力Ｆpを示す信号は電子制御装置９０へ入力される。後に詳細に説明するように、電子制御装置９０は、踏力センサ１１４より踏力Ｆpを示す信号が入力されると、車輪１８に付与される制動力が踏力Ｆpに対応する値になるよう、電磁コイル７４に通電される制御電流の電流値を制御する。

電子制御装置９０には、各車輪に対応して設けられた車輪速度センサ１１６i（ｉ＝fl、fr、rl及びrr）から対応する車輪の車輪速度Ｖwiを示す信号が入力される。なお、実施形態の車両は四輪駆動車であり、fl、fr、rl及びrrは、それぞれ左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪を意味する。また、電子制御装置９０には、車両の前方を撮影するＣＣＤカメラのように、オートクルーズコントロール、運転支援制御などの車両制御に必要な車両の周囲の情報を検出する他のセンサ１１８から車両の周囲の情報を示す信号が入力される。更に、電子制御装置９０には、図には示されていないシフトレバーに設けられたシフトポジションセンサ１２０から、シフトポジションＳＰを示す信号が入力される。

図２には示されていないが、電子制御装置９０はマイクロコンピュータ９０Ａ及び駆動回路９０Ｂを含んでいる。マイクロコンピュータ９０Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及び入出力ポート装置を有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されている。駆動制御用の電子制御装置も電子制御装置９０と同様に構成されていてよく、電子制御装置９０及び駆動制御用の電子制御装置は、必要に応じて通信により相互に情報の授受を行う。

次に、以上の通り構成された電磁ブレーキ装置１０の作動を、サービスブレーキ（常用ブレーキ）、パーキングブレーキ及び自動制動について説明する。

＜サービスブレーキ＞
運転者による踏み込みによってブレーキペダル１１２に踏力が与えられると、踏力センサ１１４により踏力Ｆpが検出される。電子制御装置９０は、踏力Ｆpが大きいほど押圧力伝達装置５２を経て押圧プレート４２へ伝達される目標荷重Ｐatが大きくなるよう、踏力Ｆpに基づいて目標荷重Ｐatを演算する。更に、電子制御装置９０は、荷重センサ１０２によって検出される荷重Ｐaが目標荷重Ｐatになるよう、電磁アクチュエータ４４の電磁コイル７４に通電される制御電流の電流値を制御する。

よって、電磁アクチュエータ４４によって発生される電磁吸引力が、押圧力として押圧プレート４２へ伝達され、ブレーキロータ４０が押圧プレート４２によって固定摩擦部材１０８に対し押圧される。その結果、ブレーキロータ４０は押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧され、踏力Ｆpに対応する制動力が発生され、回転軸２０及び減速機構１６を介して車輪１８に付与される。

ブレーキペダル１１２に対する運転者の踏力が低減され解除されると、踏力センサ１１４により検出される踏力Ｆpが減少して０になるので、目標荷重Ｐatも減少して０になる。よって、電磁アクチュエータ４４の電磁吸引力が解除され、押圧プレート４２、軸部材５８及び支持部材５６などがリターンスプリング４６によって標準の非制動位置へ戻される。標準の非制動位置においては、ブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の押圧が解除されるので、ブレーキロータ４０は押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧されなくなり、制動力は発生されなくなる。なお、標準の非制動位置については後に説明する。

なお、必要に応じて電子制御装置９０によりアンチスキッド制御による制動力の制御が行われる。即ち、電子制御装置９０は、車輪速度センサ１１６iにより検出される車輪速度Ｖwiに基づいて、当技術分野において公知の要領にて車体速度及び各車輪の制動スリップ率を演算する。更に、電子制御装置９０は、何れかの車輪の制動スリップ率が過大であるときには、当該車輪の制動スリップ率が低下するよう、当該車輪の制動力が制御される。

＜パーキングブレーキ＞
シフトポジションセンサ１２０から、シフトポジションＳＰがパーキングポジションであることを示す信号が電子制御装置９０に入力されると、電子制御装置は電磁ブレーキ装置１０をパーキングブレーキモードにて制御する。

パーキングブレーキモードにおいては、電子制御装置９０によって各車輪の調節装置５４の電動機６０へ制御電流が供給され、制御電流の電流値が漸増される。各電動機６０の出力軸８６によって軸部材５８が軸線２２の周りに回転駆動され、回転運動が運動変換機構６２によって押圧プレート４２の直線運動に変換され、押圧プレートがブレーキロータ４０に対し押圧される。よって、ブレーキロータ４０が押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧されることにより制動力が発生され、漸増される。

制動力の反力が圧縮荷重として押圧プレート４２から軸部材５８、フランジ９４、スラスト軸受１００、ワッシャ９８、荷重伝達部材９６及び支持部材５６を経てハウジング４８のストッパ８０へ伝達され、その圧縮荷重が荷重センサ１０２によって検出される。電子制御装置９０は、検出される荷重Ｐaが予め設定された基準値Ｐap（正の定数）以上になると、電動機６０への制御電流の供給を終了する。基準値Ｐapは、荷重Ｐaが基準値Ｐapであるときに四つの車輪１８に付与される制動力の総和が、図には示されていない車両を停止状態に維持するに足る値になるよう予め設定されている。

前述のように、運動変換機構６２は、軸部材５８の回転運動を押圧プレート４２の軸線２２に沿う直線運動に変換するが、逆の運動変換を行わない。よって、制動力の反力がブレーキロータ４０から圧縮荷重として押圧プレート４２に作用しても、軸部材５８は軸線２２の周りに回転しないので、押圧プレート４２はブレーキロータ４０に対し押圧された状態に維持される。従って、電動機６０へ制御電流が供給されなくなっても、パーキングブレーキの制動力が維持される。

また、シフトポジションセンサ１２０から、シフトポジションＳＰがパーキングポジション以外のポジションへ変化したことを示す信号が電子制御装置９０に入力されると、電子制御装置は電磁ブレーキ装置１０をパーキングブレーキ解除モードにて制御する。よって、パーキングブレーキが解除される。

パーキングブレーキ解除モードにおいては、各車輪の調節装置５４の電動機６０が、パーキングブレーキモード時とは逆方向へ回転するよう、電子制御装置９０によって電動機６０が制御される。電動機６０の出力軸８６によって軸部材５８が軸線２２の周りにパーキングブレーキモード時とは逆方向へ回転駆動され、回転運動が運動変換機構６２によって押圧プレート４２の直線運動に変換され、押圧プレートが固定摩擦部材１０８から離れる方向へ移動される。よって、ブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８による挾圧の圧力が０になるまで低減されることにより、制動力が漸減され解除される。

制動力が漸減され解除されると、荷重センサ１０２によって検出される荷重Ｐaが漸減し、最終的には０になる。電子制御装置９０は、検出される荷重Ｐaが０になると、電動機６０への制御電流の供給を終了し、これによりパーキングブレーキの解除が完了する。更に、電子制御装置９０は、検出される荷重Ｐaが０になった時点においてロータリエンコーダ９２により検出された電動機６０の出力軸８６の回転角度φmをマイクロコンピュータ９０ＡのバックアップＲＡＭに標準回転角度φm0として保存する。

標準回転角度φm0は、押圧プレート４２などを標準の非制動位置に位置決めする回転角度である。押圧プレート４２などが標準の非制動位置にあるときには、ブレーキロータ４０は押圧プレート４２及び固定摩擦部材１０８によって挾圧されず、摩擦材５０及び１１０は実質的にブレーキロータ４０に摩擦接触せず、しかも摩擦材とブレーキロータとの間に過大な間隙が生じない。

以上の説明から解るように、調節装置５４は、摩擦材５０及び１１０が経時的に摩耗しても、非制動時に、押圧プレート４２などを標準の非制動位置に位置決めする位置調節装置として機能する。更に、調節装置５４は、パーキングブレーキ時には、電磁アクチュエータ４４の励磁を要することなく押圧プレート４２などを制動位置へ駆動するパーキングブレーキ用アクチュエータとして機能する。

なお、上述のパーキングブレーキモード及びパーキングブレーキ解除モードにおける調節装置５４の作動は、運転者によって図には示されていないフットブレーキ又はパーキングブレーキスイッチが操作された場合にも同様に行われる。

＜自動制動＞
オートクルーズコントロール、運転支援制御などの車両の走行制御が行われる場合には、必要に応じて電子制御装置９０によって電磁ブレーキ装置１０が制御されることにより、自動制動が行われ、各車輪に制動力が付与される。車両の走行制御を行う電子制御装置は目標車速又は車両の目標加減速度を演算し、目標車速又は目標加減速度を示す信号が電子制御装置９０へ入力される。

電子制御装置９０は、例えば図には示されていない走行制御用の電子制御装置から目標車速を示す信号を受信すると、現在の車速及び目標車速に基づいて車両の目標加減速度を演算する。電子制御装置９０は、目標加減速度が目標減速度であるときには、目標減速度に基づいて各車輪の目標制動力を演算する。更に、電子制御装置９０は、サービスブレーキ時と同様に、各車輪の制動力が対応する目標制動力になるように各車輪の電磁アクチュエータ４４の電磁コイル７４に通電される制御電流の電流値を制御する。よって、車速が目標車速になるよう制御され、或いは車両の減速度が目標加速度になるよう制御される。

＜実施形態の効果＞
実施形態によれば、電磁コイル７４及びアーマチャ７６は、押圧プレート４２に対しブレーキロータ４０とは反対側に配置され且つ押圧プレートから隔置されており、それぞれハウジング４８及び支持部材５６により支持されている。よって、押圧プレート４２が摩擦材５０を介してブレーキロータ４０に対し押圧されることにより発生する摩擦熱は、熱伝導によって電磁コイル７４及びアーマチャ７６へ伝達され難いので、従来の電磁ブレーキ装置に比して電磁コイル及びアーマチャの昇温を低減することができる。

従って、たとえ厳しい条件の制動が繰り返し行われても、電磁コイル７４は過剰に昇温しない。よって、電磁コイルの導線の電気抵抗が高くなって制御電流の電流値が低下することに起因して電磁コイルにより発生される電磁力が正常時に比して低下し、発生さる制動力が必要な制動力に比して不足する虞を低減することができる。

また、実施形態によれば、支持部材５６はリターンスプリング４６によってブレーキロータ４０から離れる方向へストッパ部８０に対し付勢されている。よって、電磁コイル７４に制御電流が通電されない非制動時には、支持部材はストッパ部に当接する位置に位置決めされるので、ストッパ部を基準にして軸部材５８を介して押圧プレート４２を位置決めすることができる。

また、実施形態によれば、運動変換機構６２によって軸部材５８の回転運動が押圧プレート４２の軸線２２に沿う直線運動に変換されることにより支持部材５６に対する押圧プレート４２の位置が変化する。よって、電動機６０によって軸部材５８を軸線２２の周りに回転させ、支持部材に対する押圧プレートの位置を変化させることにより、非制動時におけるブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の位置（標準の非制動位置）を調節することができる。よって、摩擦材が経時的に摩耗しても、ブレーキロータに対する摩擦材の位置関係を適正な関係に維持することができる。

更に、電磁コイル７４に制御電流が通電されない状況において、電動機６０によって軸部材５８を軸線２２の周りに回転させることにより、押圧プレート４２を移動させてブレーキロータ４０に対し押圧することができる。よって、電動機６０の制御によって電磁ブレーキ装置１０をパーキングブレーキ装置として機能させることができる。

更に、実施形態によれば、荷重伝達部材９６を経て軸部材５８と支持部材５６との間に荷重が伝達され、伝達される荷重に応じて生じる荷重伝達部材のひずみが、荷重伝達部材を経て伝達される荷重として荷重検出装置１０４の荷重センサ１０２により検出される。よって、荷重検出装置１０４は、電磁コイル７４に制御電流が通電されることによるサービスブレーキ及び電動機６０が駆動されることによるパーキングブレーキの何れの場合にも、ブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の押圧力に対応する荷重を検出することができる。

また、押圧プレート４２と支持部材５６との間の荷重伝達経路には、前述の特許文献１の図４に記載された従来の電磁ブレーキ装置に組み込まれた変換機構は設けられていない。よって、荷重検出装置１０４は、従来の電磁ブレーキ装置に組み込まれた変換機構の悪影響を受けることなく荷重を検出することができる。

更に、実施形態によれば、フランジ部９４及び荷重伝達部材９６が相対回転する際の摩擦抵抗がスラスト軸受１００によって低減される。よって、スラスト軸受が配置されていない場合に比して、軸部材５８が支持部材５６に対し円滑に回転する状況を確保しつつ、フランジ部と荷重伝達部材との間に荷重を伝達させることができる。

特に、実施形態によれば、電磁コイル７４を支持するヨーク６６は、摩擦材５０を介してブレーキロータ４０に対し押圧される押圧プレート４２から隔置されている。よって、ヨーク６６が押圧プレート４２に当接している場合に比して、電磁コイル７４が過剰に昇温する虞を低減することができる。

以上においては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば、上述の実施形態においては、電磁ブレーキ装置１０は、回転軸２０及び減速機構１６を介して車輪１８に制動力を付与することにより、車輪を制動するよう構成されている。しかし、本発明の電磁ブレーキ装置は、車輪以外の制動されるべき回転部材を制動する用途に適用されてよい。

また、上述の実施形態においては、電磁ブレーキ装置１０は、車両において駆動力及び制動力を発生する制駆動装置１２の一部として構成され、電磁駆動装置１４と一体をなしている。しかし、本発明の電磁ブレーキ装置は、駆動装置とは関係なく制動力を発生するよう構成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、電磁アクチュエータ４４は、電磁コイル７４及びアーマチャ７６が互に共働して電磁吸引力を発生し、電磁吸引力によって押圧プレート４２をブレーキロータ４０に対し押圧するようになっている。しかし、電磁アクチュエータは、電磁反発力を発生し、電磁反発力によって押圧プレート４２をブレーキロータ４０に対し押圧するようになっていてもよい。

また、上述の実施形態においては、リターンスプリング４６は、圧縮荷重により押圧プレート４２をブレーキロータ４０から離れる方向へ付勢するようになっている。しかし、リターンスプリングは、例えば引張りコイルばねのように、引張り荷重により押圧プレート４２をブレーキロータ４０から離れる方向へ付勢するようになっていてもよい。

更に、上述の実施形態においては、荷重検出装置１０４は、支持部材５６に固定され且つ軸部材５８と支持部材５６との間にて荷重を伝達するよう構成された荷重伝達部材９６のひずみを荷重センサ１０２によって検出することにより荷重を検出するようになっている。しかし、荷重検出装置は、軸部材５８と支持部材５６との間の圧縮荷重を検出するようになっていてもよく、荷重伝達部材９６が省略され、押圧プレート４２のような荷重を伝達する部材のひずみを検出するようになっていてもよい。

更に、上述の実施形態においては、調節装置５４は、電動機６０によって軸部材５８を軸線２２の周りに回転駆動させることにより、非制動時におけるブレーキロータ４０に対する押圧プレート４２の位置を調節すると共に、パーキングブレーキのためのアクチュエータとして機能するようになっている。しかし、パーキングブレーキのためのアクチュエータは、調節装置５４とは別の装置であってもよい。

１０…電磁ブレーキ装置、１２…電磁駆動装置、１４…制駆動装置、１８…車輪、２０２…回転軸、４０…ブレーキロータ、４２…押圧プレート、４４…電磁アクチュエータ、４６…リターンスプリング、４８…ハウジング、５２…押圧力伝達装置、５４…調節装置、５６…支持部材、５８…軸部材、６０…電動機、６２…運動変換機構、７４…電磁コイル、７６…アーマチャ、９０…電子制御装置、９２…ロータリエンコーダ、９４…フランジ、９６…荷重伝達部材、１００…スラスト軸受、１０２…荷重センサ、１０４…荷重検出装置、１１２…ブレーキペダル、１１４…踏力センサ

Claims (5)

1. 制動されるべき回転部材と連動して軸線の周りに回転するよう構成されたブレーキロータと、前記ブレーキロータに対し前記軸線に沿って変位可能に且つハウジングに対し前記軸線の周りに回転不能に支持された押圧プレートと、電磁力を発生し摩擦材を介して前記押圧プレートを前記ブレーキロータに対し押圧する電磁アクチュエータと、前記押圧プレートを前記ブレーキロータから離れる方向へ付勢するリターンスプリングと、を含む電磁ブレーキ装置において、
   前記電磁ブレーキ装置は、前記電磁アクチュエータにより発生された電磁力を前記軸線に沿う押圧力として前記押圧プレートへ伝達する押圧力伝達装置を含み、前記押圧力伝達装置は、前記押圧プレートに対し前記ブレーキロータとは反対側に配置され且つ前記ハウジングにより前記軸線に沿って変位可能に且つ前記軸線の周りに回転不能に支持された支持部材と、前記軸線に沿う方向の力を前記押圧プレートと前記支持部材との間に伝達する軸部材と、を含んでおり、
   前記電磁ブレーキ装置は、更に前記軸部材を経て前記押圧プレートと前記支持部材との間に伝達される荷重を検出する荷重検出装置を含んでおり、
   前記電磁アクチュエータは、前記押圧プレートと前記支持部材との間にて前記押圧プレートから隔置された電磁コイル及びアーマチャを含み、前記電磁コイルは前記ハウジングにより支持され、前記アーマチャは前記支持部材により支持されており、前記アーマチャ、前記支持部材、前記軸部材及び前記押圧プレートは、前記電磁アクチュエータによって電磁力が発生されると一体的に前記ブレーキロータへ向けて移動するようになっている
   ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. 請求項１に記載の電磁ブレーキ装置において、前記ハウジングはストッパ部を有し、前記リターンスプリングは前記支持部材を前記ブレーキロータから離れる方向へ前記ストッパ部に対し付勢するよう構成されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
3. 請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ装置において、前記電磁ブレーキ装置は、更に、ケーシングにて前記支持部材に固定され必要に応じて前記軸部材を前記軸線の周りに回転駆動する電動機と、前記軸部材の回転運動を前記押圧プレートの前記軸線に沿う直線運動に変換することにより前記支持部材に対する前記押圧プレートの位置を変化させる運動変換機構と、を含む調節装置を含んでいることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一つに記載の電磁ブレーキ装置において、前記荷重検出装置は、前記支持部材に固定され且つ前記軸部材と前記支持部材との間にて荷重を伝達するよう構成された荷重伝達部材と、前記荷重伝達部材のひずみを検出することにより前記荷重伝達部材が伝達する荷重を検出する荷重センサと、を含んでいることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
5. 請求項４に記載の電磁ブレーキ装置において、前記軸部材は前記荷重伝達部材に対し前記押圧プレートの側に設けられたフランジ部を有し、前記フランジ部と前記荷重伝達部材との間にはスラスト軸受が配置されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
   
   

Images