JP7494551B2 - 制動装置 - Google Patents

Description

本発明は、制動装置に関する。

モータの駆動力により制動力を調整する制動装置は、例えば特許第４３５５２７１号に開示されている。この装置は、モータによりポンプを作動させることで、ホイールシリンダの液圧を加減圧する。また、この装置では、モータの制御ユニットとモータとがハウジングを用いて一体化されている。ハウジングには、電磁弁や圧力センサを含む液圧回路が形成されている。ハウジングの一方側にモータが配置され、ハウジングの他方側に基板（ＥＣＵ基板）が配置されている。

特許第４３５５２７１号

しかしながら、上記装置の構成において、モータと基板とを接続させるためには、ハウジングに貫通孔を形成する必要がある。モータが貫通孔を介して基板に接続されるため、モータに給電するためのモータハーネスは長くなる。モータハーネスが長くなるほど、電力ロスが大きくなり、ノイズも受けやすく、組み付けの作業性も悪くなる。また、モータに回転角センサが設けられている場合、センサハーネスもハウジングの貫通孔を介して基板に接続されるため長くなる。このように、従来の制動装置には、モータと基板との接続ラインの短縮の観点で改善の余地がある。

本発明の目的は、モータと基板との接続ラインを短くすることができ、且つ組み付け作業性の向上が可能な制動装置を提供することである。

本発明の制動装置は、受電用のパワー端子を有し、回転軸の回転に応じて車輪に付与される制動力を調整可能なモータと、前記パワー端子の延伸方向に直交するように配置されて前記パワー端子と接続された基板と、前記基板に対向する位置に設けられたハウジングと、を備え、前記モータは、前記パワー端子が前記基板と対向するように、前記ハウジングと前記基板との間に設けられ、且つ前記ハウジングに設置されており、前記ハウジングには、前記モータが配置される凹部が形成されており、前記ハウジングに形成され中心軸が前記モータの回転軸と平行になるように前記モータに対して径方向に並んで配置されたシリンダ部と、前記モータにより作動され前記シリンダ部内に設けられるピストンと、を含み、当該ピストンの移動により出力室の容積が増減するように構成された電動シリンダを備える。

本発明によれば、モータが、基板に対向するようにハウジングに設置されている。これにより、ハウジングにハーネス用の貫通孔を形成することなくモータと基板とを接続することができる。つまり、本発明によれば、ハウジングの大きさにかかわらずパワー端子と基板とを接続できるため、モータと基板との接続ラインを短くすることができる。また、パワー端子が貫通孔を介することなく基板に接続され、且つ基板がパワー端子と直交するように配置されるため、接続構成が簡略化される。これにより、組み付け作業性の向上が可能となる。

本実施形態の制動装置の構成図（模式断面図）である。 本実施形態の制動装置の構成図である。 本実施形態の制動装置の変形例を示す構成図である。 本実施形態の制動装置の変形例を示す概念図である。 本実施形態の制動装置の変形例を示す概念図である。 本実施形態の制動装置の変形例を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。説明に用いる各図は概念図である。また、本実施形態及びその変形例において互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

本実施形態の制動装置１は、図１に示すように、モータ２と、基板３と、ハウジング４と、回転角センサ５と、電動シリンダ６と、を備えている。モータ２は、ブラシレスモータである。モータ２は、回転軸２０と、回転軸２０を回転させる本体部２１と、本体部２１と基板３とを接続する受電用のパワー端子２２と、を備えている。回転軸２０は、モータ２の出力シャフトである。回転軸２０の両端部は、本体部２１から突出している。なお、本開示のモータ２の設置位置に関する記載において、モータ２の位置は、本体部２１の位置を意味する。

本体部２１は、図示略の巻線、ステータ、ロータ、及びそれらを収容するケースを備えている。パワー端子２２は、本体部２１に接続された複数の棒状（軸状）の導電体で構成されている。パワー端子２２は、受電のために本体部２１から突出している部分である。パワー端子２２（パワー端子２２の基端部すなわち本体部２１側の端部）は、基板３に対向している。パワー端子２２は、ハウジング４を介さず、本体部２１から基板３に向けて突出している。パワー端子２２は、基板３に形成された回路に接続されている。電力は、基板３からパワー端子２２を介して本体部２１に送電される。モータ２は、回転軸２０の回転に応じて車輪に付与される制動力を調整可能に構成されている。なお、パワー端子２２は、配線部（ハーネス）を介して基板３に接続されてもよい。

基板３は、ブレーキＥＣＵ３０（電子制御ユニット）を構成する回路基板（ＥＣＵ基板）である。基板３には、例えばＣＰＵやメモリ等が配置されている。基板３は、主に、モータ２と、後述する液圧回路９に配置された電子部品とを制御する。基板３は、パワー端子２２の延伸方向（軸方向や長手方向ともいえる）に直交するように配置され、パワー端子２２に接続されている。

モータ２は、回転軸２０の軸方向が基板３に直交するようにハウジング４に設置されている。モータ２は、パワー端子２２が基板３と対向するように、ハウジング４と基板３との間に設けられ、且つハウジング４に設置されている。以下、説明において、回転軸２０の軸方向のうち、本体部２１から基板３に向かう方向を「軸方向一方」と称し、その反対方向を「軸方向他方」と称する。モータ２は、回転軸２０の軸方向他端部を除いて、ハウジング４の第２表面４ｂより軸方向一方側に配置されている。

ハウジング４は、基板３に対向する位置に設けられている。ハウジング４は、液圧回路９が設けられた金属ブロックである。ハウジング４は、多面体状（例えば直方体状）に形成され、複数の表面を備えている。具体的に、ハウジング４は、基板３に対向する第１表面４ａと、第１表面４ａの反対側の面（背向する面）である第２表面４ｂと、２つの表面４ａ、４ｂをつなぐ複数の側面４ｃと、を備えている。第１表面４ａはハウジング４の軸方向一端面であり、第２表面４ｂはハウジング４の軸方向他端面であるといえる。第１表面４ａ及び基板３は、カバー部材４２により覆われている。カバー部材４２は凹形状に形成されている。第２表面４ｂは、蓋部材４３により覆われている。

モータ２は、第１表面４ａに設置されている。第１表面４ａには、モータ２が収容される凹部４１が形成されている。凹部４１は、軸方向一方に開口し軸方向他方に底面を有している。凹部４１の底面は、モータ２を介して基板３に対向している。つまり、凹部４１の底面は、第１表面４ａの一部を構成しているといえる。このように、ハウジング４には凹部４１が形成され、モータ２は当該凹部４１に配置されている。凹部４１の底面には、回転軸２０が挿通される貫通孔４１１が形成されている。モータ２は、例えば弾性部材を介して凹部４１に固定されている。

回転角センサ５は、回転軸２０の基板３側の端部（軸方向一端部）に配置された被検出部材５１、及び基板３に配置され被検出部材５１の位置を検出する検出部材５２を有している。本実施形態の回転角センサ５は、ＭＲセンサ（磁気式角度センサ）である。被検出部材５１は、回転軸２０の軸方向一端面に固定されている。被検出部材５１は、磁石を備えて構成されている。検出部材５２は、基板３における被検出部材５１に対向する位置に配置されている。検出部材５２は、センサ素子を備えて構成されている。回転角センサ５は、基板３同様、カバー部材４２と第１表面４ａとで区画された基板収容室１１（シールされた空間）に配置されている。

電動シリンダ６は、シリンダ部６１と、ピストン６２と、出力室６３と、減速機構６４と、直動変換部材６５と、を備えている。シリンダ部６１は、ハウジング４の一部により、軸方向他方に開口し軸方向一方に底面を有する有底円筒状に形成されている。シリンダ部６１は、ハウジング４の第２表面４ｂに形成された凹部により構成されている。

ピストン６２は、軸方向への移動により制動力を調整する部材である。ピストン６２は、シリンダ部６１に軸方向に摺動可能に収容されている。シリンダ部６１及びピストン６２は、モータ２の回転軸２０と平行になるように配置されている。換言すると、シリンダ部６１及びピストン６２の中心軸は、回転軸２０と平行である。ピストン６２は、軸方向他方に開口し軸方向一方に底面を有する有底円筒状に形成されている。

出力室６３は、シリンダ部６１とピストン６２とにより形成（区画）されている。出力室６３は、シリンダ部６１内に形成されている。出力室６３の容積は、ピストン６２の移動に応じて増減する。つまり、出力室６３の容積は、ピストン６２が軸方向一方に移動するほど減少し、ピストン６２が軸方向他方に移動するほど増大する。出力室６３は、ピストン６２の移動に応じて加減圧される。

減速機構６４は、回転軸２０の回転を減速させる機構である。減速機構６４は、複数のギヤにより構成されている。減速機構６４は、モータ２の回転軸２０と直動変換部材６５のねじ軸６５１とを複数のギヤにより接続している。減速機構６４は、回転軸２０の回転を減速して直動変換部材６５に伝達する。回転軸２０の軸方向一端部には被検出部材５１が固定され、回転軸の軸方向他端部には減速機構６４のギヤが固定されている。

直動変換部材６５は、減速機構６４を介して伝わった回転軸２０の回転運動を、ピストン６２の直線運動（軸方向の運動）に変換する部材である。直動変換部材６５は、例えばボールねじ機構であって、ねじ軸６５１と、ねじ軸６５１の外周側に配置されたナット６５２と、ボール（図示略）と、を備えている。ねじ軸６５１とナット６５２は、ボールを介して噛み合っている。

ねじ軸６５１は棒状部材であって、その外周面にはボールが転動可能な溝（図示略）が形成されている。回転軸２０の回転は、減速機構６４を介してねじ軸６５１に伝達される。したがって、ねじ軸６５１は、回転軸２０の回転に応じて回転する。ナット６５２の内周面には、ボールが転動可能な溝（図示略）が形成されている。

ボールは、ねじ軸６５１の溝とナット６５２の溝との間に配置されている。ナット６５２は、ねじ軸６５１の回転に応じて軸方向に移動する。ピストン６２は、ナット６５２の軸方向一方側に配置されている。ピストン６２は、ナット６５２の軸方向への移動に応じて軸方向に移動する。

図１及び図２に示すように、ハウジング４には、出力室６３とマスタシリンダ７とを接続する第１液路９１、及び出力室６３とホイールシリンダ８とを接続する第２液路９２が形成されている。第１液路９１には、マスタカット弁として機能する電磁弁９３が配置されている。電磁弁９３は、ハウジング４の第１表面４ａに形成された凹部に配置され、その一部が第１表面４ａから基板３側に突出している。電磁弁９３の接続端子は、基板３の回路に接続されている。

また、第１液路９１（又は第２液路９２）には、圧力センサ９４が配置されている。圧力センサ９４は、出力室６３の液圧を検出する。圧力センサ９４は、ハウジング４の第１表面４ａに形成された凹部に配置され、その一部が第１表面４ａから基板３側に突出している。圧力センサ９４の接続端子（スプリング状の端子）は、基板３の回路に接続されている。

このように、液圧回路９は、ピストン６２の移動により出力室６３の容積が増減するように構成された電動シリンダ６と、出力室６３とマスタシリンダ７とを接続する第１液路９１と、出力室６３とホイールシリンダ８とを接続する第２液路９２と、第１液路９１に配置される電磁弁９３及び圧力センサ９４と、を備えている。なお、図面の表示上、第２液路９２は、ピストン６２に接近して表示されているが、出力室６３の軸方向一端部に接続されている。

図２に示すように、本例では、ハウジング４に２つの液圧回路９が設けられている。各液圧回路９は、マスタシリンダ７とホイールシリンダ８との間に配置されている。マスタシリンダ７は、タンデム型のマスタシリンダであって、ブレーキ操作部材Ｚの操作に応じて移動する２つのピストン７１を備えている。各ピストン７１は、付勢部材により初期位置に向けて付勢されている。マスタシリンダ７の内部には、２つのピストン７１で区画された２つのマスタ室７２が形成されている。マスタ室７２の容積は、ピストン７１の移動に応じて増減する。マスタシリンダ７は、２つのマスタ室７２が同圧となるように構成されている。

各マスタ室７２には、ブレーキ液を貯留するリザーバ７３が接続されている。マスタ室７２とリザーバ７３との連通状態は、ピストン７１が初期位置から所定量移動することで遮断される。また、一方のマスタ室７２（ブレーキ操作部材Ｚから遠い方のマスタ室７２）には、ストロークシミュレータ７４が接続されている。また、マスタ室７２とストロークシミュレータ７４との間にはシミュレータカット弁７５が配置されている。ストロークシミュレータ７４は、ブレーキ操作に対して反力（反力圧）を発生させる装置である。シミュレータカット弁７５は、ノーマルクローズ型の電磁弁であって、通常制御時（正常時）には開いている。

マスタシリンダ７（マスタ室７２）は、液路７６を介して液圧回路９の第１液路９１に接続されている。一方の液路７６には、マスタ室７２の液圧を検出する圧力センサ７７が接続されている。なお、液路７６、圧力センサ７７、及び／又はマスタシリンダ７は、液圧回路９同様、ハウジング４に設けられてもよい。

ホイールシリンダ８は、液圧回路９の第２液路９２に接続されている。ホイールシリンダ８の液圧が増大するほど、車輪に付与される制動力は増大する。一方のホイールシリンダ８は例えば右前輪に設けられ、他方のホイールシリンダ８は例えば左前輪に設けられている。この場合、制動装置１は、前輪に液圧制動力を付与する。なお、制動装置１は、後輪又は前後輪に接続されてもよい。

通常制御時、電磁弁９３は閉じられ、シミュレータカット弁７５は開けられている。ブレーキ操作部材Ｚが操作されると、ブレーキＥＣＵ３０は、ストロークセンサ７８及び圧力センサ７７の検出値に基づいて目標ホイール圧を設定する。ブレーキＥＣＵ３０は、目標ホイール圧及び圧力センサ９４の検出値に基づいて、モータ２を制御し、電動シリンダ６を制御する。

電動シリンダ６のピストン６２が軸方向一方に移動すると、出力室６３の容積が減少し、第２液路９２を介して出力室６３からホイールシリンダ８にブレーキ液が供給される。つまり、出力室６３及びホイールシリンダ８が加圧される。ピストン６２が軸方向他方に移動すると、出力室６３の容積が増大し、出力室６３及びホイールシリンダ８が減圧される。なお、例えば電源失陥などの異常時には、ノーマルオープン型の電磁弁である電磁弁９３が開かれ、ノーマルクローズ型の電磁弁であるシミュレータカット弁７５が閉じられる。これにより、ブレーキ操作部材Ｚの操作に応じて、マスタシリンダ７からホイールシリンダ８にブレーキ液が供給される。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、モータ２が、基板３に対向するようにハウジング４に設置されている。これにより、ハウジング４にハーネス用の貫通孔を形成することなく、モータ２と基板３とを接続することができる。つまり、本実施形態によれば、ハウジング４の大きさにかかわらずパワー端子２２と基板３とを接続できるため、モータ２と基板３との接続ラインを短くすることができる。また、パワー端子２２が貫通孔を介することなく基板３に接続され、且つ基板３がパワー端子２２と直交するように配置されるため、接続構成が簡略化される。これにより、組み付け作業性の向上が可能となる。

また、モータ２がハウジング４に形成された凹部４１に配置されているため、制動装置１の小型化及びモータ２の放熱性の向上が可能となる。モータ２の本体部２１の周囲を金属製のハウジング４が囲むことで、本体部２１の放熱が促される。

また、回転角センサ５の被検出部材５１が回転軸２０の軸方向一端部に固定され、検出部材５２が基板３に固定されている。これにより、モータ２の回転角（回転位置）を精度良く検出することができる。また、センサ用ハーネスが不要となり、ハウジング４にハーネス用の貫通孔を設ける必要もない。つまり、構成の簡略化、レイアウトの自由度向上、及び組み付け作業性の向上が可能となる。

また、電動シリンダ６のピストン６２がモータ２の回転軸２０と平行に配置されることで、制動装置１の小型化が可能となる。また、液圧回路９が少ない装置（電動シリンダ６、電磁弁９３、及び圧力センサ９４）で構成されているため、ハウジング４の大型化が抑制される。

また、電磁弁９３は、ハウジング４のうちモータ２が配置される面と同一の面（すなわち第１表面４ａ）に配置されている。これにより、両者を別々の面に配置する場合と比べて制動装置１の小型化設計が容易となる。また、圧力センサ９４も、モータ２の配置面と同一の面に配置されている。これによっても制動装置１の小型化が可能となる。

また、圧力センサ９４は、モータ２から離れて配置されている。本例では、ハウジング４において、モータ２と圧力センサ９４との間に電動シリンダ６が配置されており、その分両者が離間している。これにより、モータ２の駆動により生じるノイズの圧力センサ９４への影響を抑制することができる。本例では、電磁弁９３もモータ２から離間して配置されている。なお、圧力センサ９４にシールドが設けられてもよい。

また、ハウジング４の第１表面４ａは、ハウジング４に固定されたカバー部材４２で覆われている。したがって、第１表面４ａ側に配置された基板３、モータ２、電磁弁９３、及び圧力センサ９４は、カバー部材４２により覆われている。これにより、１つのカバー部材（シール性が高い部材）により、モータ２、基板３、及び電子部品を保護することができる。

本実施形態では、図２に示すように１つのホイールシリンダ８に対して１つのモータ２が割り当てられている。図２の液圧回路９では、モータ２の小型化および電磁弁数の低減が可能となる。このため、本実施形態の構成を適用することで制動装置を効果的に小型化できる。

本実施形態では、減速機構６４とモータ２（本体部２１）との間にハウジング４が配置されている。図１に示すように、減速機構６４は、基板収容室１１（ハウジング４とカバー部材４２により囲われた空間）ではなく、ハウジング４と蓋部材４３により囲われた背面室１２に配置されている。モータ２と減速機構６４とがハウジング４を挟んで対向配置されている。これにより、減速機構６４に塗られた潤滑材、減速機構６４が作動することによって生じる摩耗粒子、又は出力室６３から漏れだすブレーキ液が、基板３に付着するおそれがなく、またこれらから基板３を保護する機構を別途設ける必要がない。モータ２と減速機構６４との間には、基板収容室１１と背面室１２とを区画するハウジング４が配置されているといえる。

（その他）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図３に示すように、制動装置１は、液圧の力ではなくピストン６２０の移動による直接的な押圧力により、ブレーキパッド１０１がディスクロータ１０２に押し当てられる構成であってもよい。この構成であっても、モータ２は、ハウジング４の第１表面４ａの凹部４１に配置されている。

図３の例では、ピストン６２０が減速機構６４及び直動変換部材６５を介して回転軸２０と同軸に連結されている。つまり、回転軸２０の軸方向他方にピストン６２０が配置されている。回転軸２０の回転に応じてピストン６２０が軸方向に移動する。ピストン６２０の軸方向他方への移動により、ピストン６２０がキャリパ１００の一方のブレーキパッド１０１に当接して押圧する。キャリパ１００の構成により、２つのブレーキパッド１０１がディスクロータ１０２を挟み込み、車輪に摩擦による制動力が付与される。このように、ピストンは、電動シリンダ６を構成するものに限らず、移動により制動力を調整するように構成されればよい。また、小型化又はレイアウトの自由度の観点で、ピストンは、回転軸２０と平行又は同軸に配置されることが好ましい。

また、図４に示すように、第１表面４ａに凹部４１がなく、モータ２の本体部２１が第１表面４ａ上に配置されてもよい。また、図５に示すように、モータ２の本体部２１全体が凹部４１内に配置されてもよい。凹部４１には、本体部２１の少なくとも一部が収容されているといえる。また、図６に示すように、本体部２１全体が凹部４１内に配置され、且つ凹部４１が蓋部材４３により覆われてもよい。蓋部材４３は、例えば、弾性部材（例えばＯリング）を介して本体部２１を軸方向他方に押圧するように、凹部４１に圧入固定されてもよい。これにより、モータ２のガタツキが抑制される。

また、回転角センサ５は、ＭＲセンサに限らず、例えば光学式のエンコーダやレゾルバ等でもよい。また、被検出部材５１及び検出部材５２の配置も上記実施形態に限られない。例えば検出部材５２が回転軸２０の外周側に配置されてもよい。また、減速機構６４はなくてもよい。また、直動変換部材６５はボールねじを用いない構成（例えば電動パーキングブレーキで用いられる構成）であってもよい。また、モータ２は、ブラシレスモータでなくてもよい。また、本開示における「直交」には製造誤差や公差によりズレが生じた状態も含まれる（例えば８５～９５度）。本開示における「平行」も同様である。

１…制動装置、２…モータ、２０…回転軸、２２…パワー端子、３…基板、４…ハウジング、４１…凹部、５…回転角センサ、５１…被検出部材、５２…検出部材、６…電動シリンダ、６２、６２０…ピストン、６３…出力室、６４…減速機構、６５…直動変換部材、７…マスタシリンダ、８…ホイールシリンダ、９…液圧回路、９１…第１液路、９２…第２液路、９３…電磁弁、９４…圧力センサ。

Claims (5)

1. 受電用のパワー端子を有し、回転軸の回転に応じて車輪に付与される制動力を調整可能なモータと、
   前記パワー端子の延伸方向に直交するように配置されて前記パワー端子と接続された基板と、
   前記基板に対向する位置に設けられたハウジングと、
   を備え、
   前記モータは、前記パワー端子が前記基板と対向するように、前記ハウジングと前記基板との間に設けられ、且つ前記ハウジングに設置されており、
   前記ハウジングには、前記モータが配置される凹部が形成されており、
   前記ハウジングに形成され中心軸が前記モータの回転軸と平行になるように前記モータに対して径方向に並んで配置されたシリンダ部と、前記モータにより作動され前記シリンダ部内に設けられるピストンと、を含み、当該ピストンの移動により出力室の容積が増減するように構成された電動シリンダを備える、制動装置。
2. 前記凹部は、前記ハウジングにおける前記基板に対向する面である第１表面側に開口し、
   前記シリンダ部は、前記ハウジングにおける前記第１表面と反対側の面である第２表面側に開口する、請求項１に記載の制動装置。
3. 前記回転軸の回転を減速する減速機構を備え、
   前記減速機構と前記モータとの間には、前記ハウジングが配置されている、請求項１又は２に記載の制動装置。
4. 前記モータは、ブラシレスモータであって、前記回転軸の軸方向が前記基板に直交するように前記ハウジングに設置されており、
   前記回転軸の前記基板側の端部に配置された被検出部材、及び前記基板に配置され前記被検出部材の位置を検出する検出部材を有する回転角センサを備える、請求項１～３の何れか一項に記載の制動装置。
5. 前記ハウジングに設けられた液圧回路を備え、
   前記液圧回路は、
   前記電動シリンダと、
   前記出力室とマスタシリンダとを接続する第１液路と、
   前記出力室とホイールシリンダとを接続する第２液路と、
   前記第１液路に配置される電磁弁と、
   前記第１液路に配置される圧力センサと、
   を備える、請求項１～４の何れか一項に記載の制動装置。

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