WO2020262280A1

WO2020262280A1 - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: WO2020262280A1
Application number: PCT/JP2020/024322
Authority: WO
Inventors: 大地野村; 臼井　拓也
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2020-12-30
Also published as: JP7361113B2; JPWO2020262280A1; US20220396251A1

Abstract

本電動ブレーキ装置は、車両に制動力を付与してその制動力を維持する電動機構を、少なくとも２つ有する１つのキャリパを含んでいる。少なくとも２つの電動機構が、１つの駆動回路出力、すなわち、１つの駆動回路からの１出力によって駆動されるものである。これにより、例えばツインボアのキャリパに適用される場合のように、多くの電動機構を制御する必要がある場合でも、電動機構を駆動する駆動回路の数量を低減することができるため、コストを抑制することが可能となる。

Description

電動ブレーキ装置

　本発明は、電動ブレーキ装置に関するものである。

　近年、乗用車には電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ）の導入が進んでいるが、例えば３．５～６トンクラスの大型車は、通常ブレーキにはツインボアのキャリパ、パーキングブレーキにはブレーキ力を確保するためにドラムブレーキを採用しているものが多い。そこで、ＥＰＢはモータによって大推力が発生できることに着目し、ドラムブレーキを廃止してＥＰＢを利用したキャリパのみのブレーキ構成にすることで、足回りのレイアウト性やコストの優位性を高めることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。この際、大型車のツインボアのキャリパに対し、乗用車用のＥＰＢを２つ使いで適用することができれば、部品の共用化が可能となり、開発工数やコストの低減が期待できる。

米国特許出願公開第２０１８／０３１２１５２号明細書

　ここで、特許文献１に示されているような乗用車では、ＥＰＢが片輪に１つずつ取り付けられており、コントローラはＥＰＢの各々を駆動するための２つの駆動回路を有していた。このため、大型車に対して乗用車用のＥＰＢをそのまま２つ適用すると、駆動回路が４つ必要になり、コスト高になってしまう。又、大型車には、乗用車で想定しているよりもバッテリ電圧が高い車種もあり、このような大型車に対して乗用車用のＥＰＢを適用すると、入力電圧を有効に使用することができず、入力電圧に合わせてモータの再設計等が必要になってしまう。
　本発明の目的は、電動パーキングブレーキのコストを抑制することにある。

　本発明の一実施形態は、駆動回路により駆動され、車両に制動力を付与し該制動力を保持する電動機構と、前記電動機構を少なくとも２つ有する１つのキャリパと、を含む電動ブレーキ装置において、前記少なくとも２つの電動機構は、１つの駆動回路出力によって駆動されることを特徴とするものである。

　本発明の一実施形態はこのように構成したので、電動パーキングブレーキのコストを抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置の第１実施形態の構成を概略的に示す接続イメージ図である。本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置の回路構成を概略的に示す回路図である。本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置の第２実施形態の構成を概略的に示す接続イメージ図である。本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置の第３実施形態の構成を概略的に示す接続イメージ図である。本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置の第４実施形態の構成を概略的に示す接続イメージ図である。

　以下、実施の形態を図面に基づき説明する。なお、全ての図面にわたって、共通する部分については同一の符号を付している。
　図１に示すように、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、車両のリヤ或いはフロントの左右輪の各々に設けられるキャリパ１２と、双方のキャリパ１２を制御するためのコントローラ３０とを含んでいる。キャリパ１２の各々は、ツインボアキャリパであって、２つのモータギヤユニット（ＭＧＵ）１６を備えている。２つのＭＧＵ１６の各々は、例えばブラシモーターで構成される電動機構１８を含み、この電動機構１８が駆動されると、ＭＧＵ１６の出力トルクがアクチュエータ２４によって推力に変換され、ピストン２６がブレーキパッド２８に対して押圧されるようになっている。なお、本実施形態における電動機構１８は、これに限定されるものではないが、例えば＋１２Ｖの電圧で駆動されることを想定している。

　コントローラ３０は、２つのキャリパ１２をパーキングブレーキとして動作させるように制御するものであり、第１の駆動回路３２Ａと第２の駆動回路３２Ｂとの２つの駆動回路３２を含んでいる。第１の駆動回路３２Ａ及び第２の駆動回路３２Ｂの各々は、左右両輪合わせて４つ設けられている電動機構１８のうち、２つを駆動するように接続されている。具体的に、図１に示す第１実施形態の電動ブレーキ装置１０では、第１の駆動回路３２Ａの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれる２つの電動機構１８を駆動するように接続され、第２の駆動回路３２Ｂの出力が、他方の車輪のキャリパ１２に含まれる２つの電動機構１８を駆動するように接続されている。より詳しくは、第１及び第２の駆動回路３２Ａ、３２Ｂの各々は、各キャリパ１２の２つの電動機構１８と、分岐点４０を介して並列に接続されている。

　ここで、図２（ａ）には、２つのＭＧＵ１６が１つの駆動回路３２に対して並列で接続されたＨブリッジ回路５０を示しており、図１に示した第１実施形態における各駆動回路３２の接続が、図２（ａ）のＨブリッジ回路５０に相当する。図１及び図２（ａ）を参照して、第１実施形態の電動ブレーキ装置１０の作用について説明する。まず、パーキングブレーキをアプライする場合は、Ｈブリッジ回路５０のスイッチ５２ａ～５２ｄが、図２（ａ）に示すような状態、すなわち、スイッチ５２ａ、５２ｄがＯＮ状態、スイッチ５２ｂ、５２ｃがＯＦＦ状態に制御される。この状態になると、２つのＭＧＵ１６に電流が図中左から右方向への正方向に流れ、例えば＋Ｖが＋１２Ｖの場合は、＋１２Ｖの電圧が２つのＭＧＵ１６に印加される。すると、２つのＭＧＵ１６の各々の電動機構１８が正回転方向に回転し、これによってＭＧＵ１６及びアクチュエータ２４を介して、ピストン２６を押圧する力が発生する。その結果、ブレーキパッド２８が図示しないロータに押し付けられて、車輪に制動力が付与されるものである。

　一方、パーキングブレーキをリリースする場合は、Ｈブリッジ回路５０のスイッチ５２ａ～５２ｄが、図２（ａ）に示すような状態から、スイッチ５２ａ、５２ｄがＯＦＦ状態、スイッチ５２ｂ、５２ｃがＯＮ状態に切り替えられる。この状態になると、２つのＭＧＵ１６に電流が図中右から左方向への逆方向に流れ、例えば＋Ｖが＋１２Ｖの場合は、＋１２Ｖの電圧が２つのＭＧＵ１６に印加される。すると、２つのＭＧＵ１６の各々の電動機構１８が逆回転方向に回転し、これによってＭＧＵ１６及びアクチュエータ２４を介して、ピストン２６を引き戻す力が発生する。その結果、ブレーキパッド２８が図示しないロータから離れ、車輪に付与されていた制動力が解除されるものである。このようにして、１つの駆動回路３２からの出力により、左右輪の何れか一方の車輪に対する制動力の付与及び解除が実現される。なお、スイッチ５２ａ～５２ｄは、図１に示す駆動回路３２内に組み込まれて実現される。

　次に、図３には、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０の第２実施形態の構成を示している。この第２実施形態は、例えば車両のバッテリ電圧が想定よりも高い場合（例えば＋２４Ｖ）に適用されるものである。第２実施形態の電動ブレーキ装置１０は、図１に示した第１実施形態の電動ブレーキ装置１０と同様に、第１の駆動回路３２Ａの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれる２つの電動機構１８を駆動するように接続され、第２の駆動回路３２Ｂの出力が、他方の車輪のキャリパ１２に含まれる２つの電動機構１８を駆動するように接続されている。しかしながら、第１実施形態と異なり、第１及び第２の駆動回路３２Ａ、３２Ｂの各々は、各キャリパ１２の２つの電動機構１８と、直列に接続されている。

　ここで、図２（ｂ）には、２つのＭＧＵ１６が１つの駆動回路３２に対して直列で接続されたＨブリッジ回路５０を示しており、図３に示す第２実施形態における各駆動回路３２の接続が、図２（ｂ）のＨブリッジ回路５０に相当する。図２（ｂ）及び図３を参照して、第２実施形態の電動ブレーキ装置１０の作用について簡単に説明する。まず、パーキングブレーキをアプライする場合は、Ｈブリッジ回路５０のスイッチ５２ａ～５２ｄが、図２（ｂ）に示すような状態、すなわち、スイッチ５２ａ、５２ｄがＯＮ状態、スイッチ５２ｂ、５２ｃがＯＦＦ状態に制御される。この状態になると、２つのＭＧＵ１６に電流が図中左から右方向への正方向に流れ、例えば＋Ｖが＋２４Ｖの場合は、２つのＭＧＵ１６の各々に＋２４Ｖから降下された＋１２Ｖの電圧が印加される。すると、２つのＭＧＵ１６の各々の電動機構１８が正回転方向に回転し、これによって第１実施形態と同様に、車輪に制動力が付与されるものである。

　一方、パーキングブレーキをリリースする場合は、Ｈブリッジ回路５０のスイッチ５２ａ～５２ｄが、図２（ｂ）に示すような状態から、スイッチ５２ａ、５２ｄがＯＦＦ状態、スイッチ５２ｂ、５２ｃがＯＮ状態に切り替えられる。この状態になると、２つのＭＧＵ１６に電流が図中右から左方向への逆方向に流れ、例えば＋Ｖが＋２４Ｖの場合は、２つのＭＧＵ１６の各々に＋２４Ｖから降下された＋１２Ｖの電圧が印加される。すると、２つのＭＧＵ１６の各々の電動機構１８が逆回転方向に回転し、これによって第１実施形態と同様に、車輪に付与されていた制動力が解除されるものである。なお、第２実施形態のその他の構成や作用は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

　続いて、図４には、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０の第３実施形態の構成を示している。この第３実施形態の電動ブレーキ装置１０は、図１及び図３に示した第１及び第２実施形態と異なり、第１の駆動回路３２Ａの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８と、他方の車輪のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８とを駆動するように接続され、第２の駆動回路３２Ｂの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれるもう１つの電動機構１８と、他方の車輪のキャリパ１２に含まれるもう１つの電動機構１８とを駆動するように接続されている。

　更に、第１及び第２の駆動回路３２Ａ、３２Ｂの各々は、一方のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８と他方のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８との、２つの電動機構１８と分岐点４０を介して並列に接続されている。すなわち、１つの駆動回路３２の出力と２つの電動機構１８との間の接続は、第１実施形態と同様に、図２（ａ）に示した並列のＨブリッジ回路５０に相当する。このため、第３実施形態の作用の詳細な説明については省略するが、第３実施形態は第１実施形態と異なり、１つの駆動回路３２からの出力により、左右輪の何れか一方の車輪に制動力を付与するものではなく、左右輪の双方の車輪に制動力を付与するようになっている。

　又、図５には、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０の第４実施形態の構成を示している。この第４実施形態は、第２実施形態と同様に、例えば車両のバッテリ電圧が想定よりも高い場合に適用されるものである。具体的に、第４実施形態の電動ブレーキ装置１０は、図４に示した第３実施形態の電動ブレーキ装置１０と同様に、第１の駆動回路３２Ａの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８と、他方の車輪のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８とを駆動するように接続され、第２の駆動回路３２Ｂの出力が、一方の車輪のキャリパ１２に含まれるもう１つの電動機構１８と、他方の車輪のキャリパ１２に含まれるもう１つの電動機構１８とを駆動するように接続されている。

　しかしながら、第４実施形態は第３実施形態と異なり、第１及び第２の駆動回路３２Ａ、３２Ｂの各々が、一方のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８と他方のキャリパ１２に含まれる１つの電動機構１８との、２つの電動機構１８と直列に接続されている。すなわち、１つの駆動回路３２の出力と２つの電動機構１８との間の接続は、第２実施形態と同様に、図２（ｂ）に示した直列のＨブリッジ回路５０に相当する。このため、第４実施形態の作用の詳細な説明については省略するが、第４実施形態は第２実施形態と異なり、１つの駆動回路３２からの出力により、左右輪の何れか一方の車輪に制動力を付与するものではなく、左右輪の双方の車輪に制動力を付与するようになっている。

　以上説明したように、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、図１及び図３～図５に示すように、車両に制動力を付与してその制動力を維持する電動機構１８を、少なくとも２つ有する１つのキャリパ１２を含んでいる。そして、少なくとも２つの電動機構１８が、１つの駆動回路出力、すなわち、１つの駆動回路３２からの１出力によって駆動されるものである。これにより、例えばツインボアのキャリパ１２に適用される場合のように、多くの電動機構１８を制御する必要がある場合でも、電動機構１８を駆動する駆動回路３２の数量を低減することができるため、コストを抑制することが可能となる。

　又、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、少なくとも２つの電動機構１８が、図２（ｂ）、図３及び図５に示すように、１つの駆動回路出力に対して直列に接続されることで、電動機構１８の各々が降下した電圧により駆動されることになる。これにより、例えば想定よりバッテリ電圧が高い車両に適用される場合であっても、入力電圧を降下させて各電動機構１８を駆動することができるため、入力電圧を有効に使用することができ、入力電圧に応じた電動機構１８の再設計等が不要になる。
　或いは、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、図２（ａ）、図１及び図４に示すように、少なくとも２つの電動機構１８が、１つの駆動回路出力に対して並列に接続されてもよい。このような接続によれば、各電動機構１８に印加する電圧を降下させることなく、少なくとも２つの電動機構１８を同時に駆動させることができる。

　更に、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、図４及び図５に示すように、２つの電動機構１８を有するキャリパ１２が、リヤ或いはフロントの左右輪のそれぞれに設けられ、合計で４つの電動機構１８を具備する。そして、それら４つ全ての電動機構１８が、２つの駆動回路出力によって駆動されるものである。具体的に、右輪側キャリパ１２の２つの電動機構１８のうちの一方の電動機構１８と、左輪側キャリパ１２の２つの電動機構１８のうちの一方の電動機構１８とが、２つの駆動回路出力のうちの一方の駆動回路出力により駆動される。又、右輪側キャリパ１２の２つの電動機構１８のうちの他方の電動機構１８と、左輪側キャリパ１２の２つの電動機構１８のうちの他方の電動機構１８とが、２つの駆動回路出力のうちの他方の駆動回路出力により駆動される。

　このとき、１つの駆動回路出力に対して２つの電動機構１８が接続されるが、その接続は図２（ｂ）に示すように直列であってもよく、図２（ａ）に示すように並列であってもよい。このような構成により、パーキングブレーキを冗長化させることができ、例えば一方の駆動回路３２が断線等で失陥しても、残りの他方の駆動回路３２からの出力によって左右両輪の電動機構１８を１つずつ駆動することができるため、バランスよく制動力を付与することが可能となる。しかも、一方の駆動回路出力のタイミングと他方の駆動回路出力のタイミングとを意図的にずらすことで、突入電流を分散させながらも、左右両輪への制動力の付与タイミングを一致させることができる。

　ここで、本発明の実施の形態に係る電動ブレーキ装置１０は、図１～図５に示すような構成に限定されることなく、少なくとも２つの電動機構１８を１つの駆動回路出力によって駆動するように構成されていれば、任意の構成を取り得るものである。例えば、１つの駆動回路出力により駆動する電動機構１８は、３つ以上であってもよい。又、電動ブレーキ装置１０は、図１～図５に示された構成要素の一部が削除、変更されたものであってもよく、新たな構成要素が追加されてもよい。加えて、各構成要素には、各々の構成要素に求められる機能を実行可能な任意の部品を使用できる。

　以上説明した、本実施形態に基づく電動ブレーキ装置１０として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
　第１の態様は、駆動回路（３２）により駆動され、車両に制動力を付与し該制動力を保持する電動機構（１８）と、前記電動機構（１８）を少なくとも２つ有する１つのキャリパ（１２）と、を含む電動ブレーキ装置（１０）において、前記少なくとも２つの電動機構（１８）は、１つの駆動回路（３２）出力によって駆動される。
　第２の態様は、第１の態様において、前記少なくとも２つの電動機構（１８）は、前記１つの駆動回路（３２）出力に対して直列に接続される。

　第３の態様は、第１の態様において、前記少なくとも２つの電動機構（１８）は、前記１つの駆動回路（３２）出力に対して並列に接続される。
　第４の態様は、第１から第３の態様において、２つの前記電動機構（１８）を有する前記キャリパ（１２）が、左右輪のそれぞれに設けられ、全ての前記電動機構（１８）は、２つの駆動回路（３２）出力によって駆動されるものであって、右輪側キャリパ（１２）の一方の前記電動機構（１８）と左輪側キャリパ（１２）の一方の前記電動機構（１８）とが、一方の駆動回路（３２）出力により駆動され、右輪側キャリパ（１２）の他方の前記電動機構（１８）と左輪側キャリパ（１２）の他方の前記電動機構（１８）とが、他方の駆動回路（３２）出力により駆動される。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０１９年６月２６日付出願の日本国特許出願第２０１９－１１８６６８号に基づく優先権を主張する。２０１９年６月２６日付出願の日本国特許出願第２０１９－１１８６６８号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　１０：電動ブレーキ装置、１２：キャリパ、１８：電動機構、３２：駆動回路

Claims

　電動ブレーキ装置であって、該電動ブレーキ装置は、
　駆動回路により駆動され、車両に制動力を付与し該制動力を保持する電動機構と、
　前記電動機構を少なくとも２つ有する１つのキャリパと、を含み、
　前記少なくとも２つの電動機構は、１つの駆動回路出力によって駆動されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
　請求項１記載の電動ブレーキ装置において、
　前記少なくとも２つの電動機構は、前記１つの駆動回路出力に対して直列に接続されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
　請求項１記載の電動ブレーキ装置において、
　前記少なくとも２つの電動機構は、前記１つの駆動回路出力に対して並列に接続されることを特徴とする電動ブレーキ装置。
　請求項１から３のいずれか１項記載の電動ブレーキ装置において、
　２つの前記電動機構を有する前記キャリパが、左右輪のそれぞれに設けられ、
　全ての前記電動機構は、２つの駆動回路出力によって駆動されており、
　右輪側キャリパの一方の前記電動機構と左輪側キャリパの一方の前記電動機構とが、一方の駆動回路出力により駆動され、
　右輪側キャリパの他方の前記電動機構と左輪側キャリパの他方の前記電動機構とが、他方の駆動回路出力により駆動されることを特徴とする電動ブレーキ装置。