JP2003014018A

JP2003014018A - 電動ブレーキ装置

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Publication number: JP2003014018A
Application number: JP2001199287A
Authority: JP
Inventors: Jun Watanabe; 潤渡辺
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP4446111B2

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの電流基準値や基準位置の設定に頼る
ことなくかつ特別のセンサ部品を用いることなく高精度
に制動力を制御できるようにする。【解決手段】モータ１２の回転をボールランプ機構１
３を介してピストン１１に伝達し、ピストン１１を推進
して一対のブレーキパッド３，４をディスクロータＤに
押圧することにより、制動力を発生する電動ブレーキ装
置において、ピストン１１を、圧力が加わると内部抵抗
が変化するピエゾ抵抗効果を有するセラミック感圧素子
の焼結体から形成すると共に、このピストン１１の歪が
生じ易い部位に一対の電極２１を埋設し、ブレーキパッ
ド３，４をディスクロータＤに押圧した際に生じるピス
トン１１の抵抗値変化を前記電極２１およびケーブル線
２２を経て取出し、予め記憶された制動力と抵抗値との
相関から、所望の制動力が得られるように、すなわち目
標抵抗値となるようにモータ１２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータのトルクに
よって制動力を発生させる電動ブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動ブレーキ装置としては、モータの回
転を直線運動に変換して直動部材（ピストン）に伝達
し、該ピストンを推進してブレーキパッドをディスクロ
ータに押圧して制動力を発生するものがある。このよう
な電動ブレーキ装置において、従来、制動力を制御する
には、下記のように種々の方法、手段が採用されてい
た。（１）モータの電流値変化によりモータトルクの変化を
検知し、ブレーキパッドとディスクロータとが接触した
ときの電流値を基準値として、必要押圧力に対して予め
設定された基準値からの増加量分の電流をモータに通電
する。（２）ブレーキパッドとディスクロータとの接触を検知
したときのモータの回転位置を基準として、必要押圧力
に対して予め設定された回転量だけモータを回転させる
（例えば、特開２０００−１４５８４３号公報）。（３）ブレーキパッドをディスクロータに押圧するピス
トンに加わる反力を検出し、ピストンを後退端まで後退
させたときの押圧力を基準値として、目標押圧力が得ら
れるようにモータの回転を制御する（例えば、特開２０
００−２１３５７５号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）または（２）の方法、手段によれば、ブレーキパ
ッドとディスクロータとが接触したときのモータの電流
基準値の設定、またはモータの基準位置の設定は、毎制
動開始時のみであるため、一連の制動作動中における温
度変化による熱膨張や機構部の潤滑状態による機械効率
の変化等に対する補正が必要となり、この際、前記した
温度や潤滑状態が毎制動時とも全く同じ変化を示すとは
限らない上、製品間のばらつきもあることから、補正精
度の向上には限界があり、いま一つ制御精度に劣る、と
いう問題があった。一方、上記（３）の方法、手段によ
れば、押圧力を直接的に検出するので、上記（１）およ
び（２）おける問題点は解消されるものの、押圧力検出
装置としてのロードセル、圧電センサ、半導体荷重セン
サ、磁わい式力センサ等をピストンに組込まなければな
らず、部品点数の増加や装置の複雑大型化が避けられな
い、という問題があった。本発明は、上記した技術的背
景に鑑みてなされたものであり、その課題とするところ
は、モータの電流基準値や基準位置の設定に頼ることな
くかつ特別のセンサ部品を用いることなく高精度に制動
力を制御できる電動ブレーキ装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、モータの回転を直線運動に変換して直動
部材に伝達し、該直動部材を推進してブレーキパッドを
ディスクロータに押付けて制動力を発生する電動ブレー
キ装置において、前記直動部材の全体または一部を、例
えばピエゾ抵抗効果を有する材料から形成して、押圧力
検出部として構成し、該直動部材自体をセンサ部品とし
て機能させるようにしたことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１〜３は、本発明の
一つの実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したも
のである。これらの図において、１は、ディスクロータ
Ｄより内側に位置する車両の非回転部（ナックル等）に
固定されたキャリア、２は、キャリア１にディスクロー
タＤの軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ、３，４
は、ディスクロータＤの両側に配置された一対のブレー
キパッドであり、ブレーキパッド３，４はディスクロー
タＤの軸方向に移動可能にキャリア１に支持されてい
る。キャリパ２は、先端側に爪部５ａを有する爪部材５
と、この爪部材５の基端側にボルト（図示略）により結
合された環状の基体６と、この基体６にボルト７により
共に結合されたリング状支持板８およびモータケース９
とからなる組立型のキャリパ本体１０を備えている。

【０００６】キャリパ２はまた、車両内側のブレーキパ
ッド３の背面に当接可能なピストン（直動部材）１１
と、モータ１２と、このモータ１２の回転を直線運動に
変換して前記ピストン１１に伝えるボールランプ機構
（回転−直動変換機構）１３と、モータ１２の回転を減
速して前記ボールランプ機構１３に伝える差動減速機構
１４とを備えている。

【０００７】上記ピストン１１は、大径の本体部１５と
小径の軸部１６とを連設してなっており、その本体部１
５が車両内側のブレーキパッド３に近接して配置されて
いる。ピストン１１の軸部１６の中心には角形穴１６ａ
（図２）が設けられており、この角形穴１６ａには、モ
ータケース９の端板１７にナット１８を用いて基端部が
固定された支持ロッド１９の先端部が摺動可能に挿入さ
れている。すなわち、ピストン１１は、支持ロッド１９
に摺動可能にかつ回転不能に支持されている。また、ピ
ストン１１の軸部１６の外周面にはねじ部１６ｂが設け
られている。このねじ部１６ｂは、ピストン１１と前記
ボールランプ機構１３との結合に用いられるもので、こ
れについては後にさらに述べる。なお、ピストン１１の
本体部１５とキャリパ本体１０の爪部材５との間には、
モータ１２、ボールランプ機構１３等を含む機構部を外
部から遮蔽するゴム製のカバー２０が張設されている。

【０００８】上記ピストン１１は、圧力が加わると内部
抵抗が変化するピエゾ抵抗効果を有するセラミック感圧
素子の焼結体からなっており、その外表面は絶縁効果を
有するコーティング層（図示略）により被覆されてい
る。また、このピストン１１の内部には一対の電極２１
が埋設されている。各電極２１は、平板状をなし、ここ
では、ピストン１１の中心部すなわち反力を受けた際に
引張歪が生じる部分に、軸と平行に延ばして配置されて
いる。各電極２１はまた、それぞれの一端部を前記角形
穴１６ａ内に露出させる状態で配置されており、この露
出する端部には、前記支持ロッド１９に貫設した通路１
９ａ（図２、４）内を延ばしたケーブル線（信号線）２
２の一端部が接続されている。ケーブル線２２の他端部
は、前記通路１９ａから前記端板１７の後方へ引出さ
れ、モータケース９に取付けたコネクタ２３を介して図
示しない電気抵抗値検出装置に接続されるようになって
いる。

【０００９】上記モータ１２は、モータケース９に嵌合
固定されたステータ２４と、ステータ２４内に配置され
た中空ロータ２５とを備え、ロータ２５は、モータケー
ス９および前記支持板８に軸受２６、２７によって回動
可能に支持されている。このモータ１２のステータ２４
には、前記コネクタ２３から信号線（図示略）が取り回
されており、モータ１２の作動すなわちロータ２５の回
転は、該信号線を通じて図示しないコントローラから送
出される制御信号により制御されるようになっている。

【００１０】上記回転−直動変換機構としてのボールラ
ンプ機構１３は、キャリパ本体１０の環状基体６の内周
部にクロスローラ軸受３０を介して回動可能に支持され
たリング状第１ディスク３１とピストン１０の軸部１６
に前記ねじ部１６ｂを介して螺合されたリング状第２デ
ィスク３２と、両ディスク３１と３２との間に介装され
たボール３３とを備えている。ボール３３は、第１ディ
スク３１および第２ディスク３２の対向面に、それぞれ
円周方向に沿って円弧状に形成された３つのボール溝３
４と３５との間に装入されている。ボール溝３４、３５
は、それぞれ同方向に傾斜して、等しい中心角（例えば
90°）の範囲で等間隔に配置されており、いま、第１デ
ィスク３１が第２ディスク３２に対して、図１の右方向
から見て時計回りに回転するとき、第２ディスク３２が
同図の左方向へ前進（直線移動）する。この時、第２デ
ィスク３２と前記ピストン１１の軸部１６との間の螺合
部（ねじ部１６ｂ）にはかなりの抵抗があり、これによ
り第２ディスク３２は回転しないで前進し、これに応じ
てピストン１１が前進（推進）して、車両内側のブレー
キパッド３をディスクロータＤに押圧する。

【００１１】一方、第２ディスク３２の、ピストン１１
の軸部１６に螺合された部分にはモータケース９の端板
１７側へ大きく延長する延長筒部３６が連設されてお
り、この延長筒部３６内には、前記支持ロッド１９に一
端が係止され、該延長筒部３６を介して常時は第２ディ
スク３２を第１ディスク３１側へ付勢する皿ばね３７が
配設されている。これにより、ボールランプ機構１３の
ボール３３は２つのディスク３１と３２との間に強圧さ
れ、第１ディスク３１が第２ディスク３２に対して、図
１の右方向から見て反時計回りに回転するとき、第２デ
ィスク３２が同図の右方向へ後退し、ピストン１１がブ
レーキパッド４から離間するようになる。なお、第２デ
ィスク３２の延長筒部３６の周りには、ブレーキパッド
４の摩耗にピストン１１を追従させるリミッタ機構３８
が配設されている。

【００１２】上記差動減速機構１４は、モータ１２のロ
ータ２５の、ディスクロータＤ側への延長端部に形成さ
れた偏心軸４０、この偏心軸４０に軸受４１を介して回
動可能に嵌装された偏心板４２、この偏心板４２と前記
キャリパ本体１０の支持板８との間に介装されたオルダ
ム機構４３および偏心板４２と前記ボールランプ機構１
３の第１ディスク３１との間に介装されたサイクロイド
ボール減速機構４４からなっている。偏心板４２は、前
記オルダム機構４３の作動により偏心軸４０の回転に応
じて自転せずに公転運動をし、一方、この偏心板４２の
公転運動に応じてサイクロイドボール減速機構４４が作
動して、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロ
ータ２５と一定の回転比で回転するようになる。より詳
しくは、偏心板４２側のサイクロイド溝の基準円の直径
をｄ、第１ディスク３１側のサイクロイド溝の基準円の
直径をＤとすると、ボールランプ機構１３の第１ディス
ク３１はロータ２５と一定の回転比Ｎ｛＝（Ｄ−ｄ）/
Ｄ｝をもって回転する。この場合、第１ディスク３１が
一回転するときのロータ２５の回転数が減速比α(＝１/
Ｎ)となる。そして、ロータ２５が、ある角度θだけ回
転すると、第１ディスク２１の回転角θ_Aはθ/αとな
り、ボールランプ機構１３のボール溝３４、３５の傾斜
（リード）をＬとすると、第２ディスク３２はδ｛＝
(Ｌ/360)×(θ/α)｝だけ前進することになる。

【００１３】以下、上記のように構成した電動ブレーキ
装置の作用について説明する。ブレーキペダルの踏込み
等により制動力を必要とする場合は、図示しないコント
ローラからの指令でモータ１２のロータ２５が時計回り
に回転し、これと一体に偏心軸４０が回転し、偏心板４
２が、オルダム機構４３により自転せずに公転運動をす
る。そして、この偏心板４２の公転運動により、サイク
ロイドボール減速機構４４が作動し、ボールランプ機構
１３の第１ディスク３１がロータ２５と一定の回転比を
もって回転する。一方、第２ディスク３２は、ピストン
１１の軸部１６に対する螺合部の抵抗により回転が規制
されているので、前記第１ディスク３１の回転に応じて
前進する。そして、上記ボールランプ機構１３の第２デ
ィスク３２が前進する結果、ピストン１１が推進して、
車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤの一面
に押圧し、その反力によってキャリパ２がキャリア１に
対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレー
キパッド４をディスクロータＤの他面に押圧し、これに
よりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。

【００１４】しかして、ブレーキパッド３、４をディス
クロータＤに押圧した際の反力によりピストン１１に歪
が発生し、ピストン１１の抵抗値が変化する。この時発
生する制動力とディスクロータＤを押圧する押圧力（必
要押圧力）との間には、図５に示すような比例関係が、
押圧力とピストン１１に発生する抵抗値との間には、図
６に示すような逆比例関係があり、したがって、制動力
と抵抗値とは、前記した両図の合成から図７に示すよう
な関係となる。前記コントローラには、この図７に示す
制動力と抵抗値との関係が予め記憶され、また、ピスト
ン１１に発生する抵抗値の変化は、ケーブル線２２を介
して図示を略す抵抗値検出装置により監視されており、
コントローラは、抵抗値検出装置からの信号に基づいて
所望の抵抗値が得られるようにモータ１２を制御し、こ
の結果、例えばブレーキペダル踏込量に応じた所定の制
動力が得られるようになる。なお、ブレーキペダルの入
力が解除されると、押圧力が発生していない時の抵抗値
となるまでモータ１２が逆回転し、皿ばね３７の付勢力
により第２ディスク３２およびピストン１１が一体的に
後退して、ブレーキパッド３、４がディスクロータＤか
ら離間し、制動が解除される。

【００１５】図８は、上記コントローラによる制御の内
容をより具体的に示したもので、ブレーキペダルの踏込
み有りの判断で（ステップＳ１）、ブレーキペダルの踏
込量が検出され（ステップＳ２）、この踏込量に見合っ
た制動力とこの制動力に見合った抵抗値とが計算される
（ステップＳ３、Ｓ４）。そして、モータ１２の制御す
なわち回転が開始され（ステップＳ５）、このモータ１
２の回転が上記差動減速機構１４およびボールランプ機
構１３を介してピストン１１に伝達され、ピストン１１
が推進して制動が開始される。この制動開始によりピス
トン１１の抵抗値が変化し、その抵抗値の変化が前記抵
抗値検出装置により検出される（ステップＳ６）。ステ
ップＳ７においては前記検出した抵抗値と目標抵抗値と
を比較し、目標抵抗値になったら、ステップＳ８に処理
を移してモータ制御をそのまま継続し、一定トルクを維
持する。一方、ステップＳ７において目標抵抗値になっ
ていないと判断した場合は、処理をステップＳ５に戻
し、モータ１２に供給する電流を調整してモータ制御を
継続する。その後、ステップＳ９においてブレーキペダ
ルのさらなる踏込みがあるか否かが判断され、ブレーキ
ペダルの踏込み有りの場合はステップＳ５に処理を戻し
てその後の処理を繰返し、一方、ステップＳ９において
ブレーキペダルの踏込みがない場合は、ブレーキペダル
の入力解除と判断し、ステップＳ１０に処理を移してモ
ータ１２を逆回転させ、ステップＳ１１で押圧力ゼロ時
の抵抗値となったことが判断された段階で、一連の制御
を停止する。

【００１６】ここで、上記ピストン１１は、ピエゾ抵抗
効果を有するセラミック感圧素子の焼結体からなって、
その全体が抵抗体として構成されているので、ピストン
１１の抵抗値変化を検出するための電極２１は、以下に
記すようにピストン１１の任意の部位に設けることがで
きる。図９および１０は、ピストン１１の軸部１６の基
部側すなわち反力を受けた際に圧縮歪が生じる部分に、
軸方向に離間して一対の小片電極２１´を配置した実施
形態を示したものである。この場合は、同図に示すよう
に各小片電極２１´をリード板５１、５２の一端に予め
接合して、リード板５１、５２と共にピストン１１に埋
設するようにしてもよい。このように小片電極２１´を
配置した場合は、ピストン１１に集中的に生じる歪を受
けて効率よく抵抗値変化を検出できる。また、リード板
５１、５２を用いることで、電極形状を単純化すること
ができる。図１１および１２は、ピストン１１の本体部
１５の半径方向中間部分すなわち反力を受けた際に圧縮
歪が生じる部分に、半径方向に離間して上記同様の一対
の小片電極２１´を配置した実施形態を示したものであ
る。この場合も、各小片電極２１´をリード板５３、５
４の一端に予め接合して、リード板５３、５４と共にピ
ストン１１に埋設するようにしている。この場合も、上
記図９および１０に示したものと同様の作用効果を奏す
る。図１３および１４は、ピストン１１の本体部１５の
半径方向中間部分すなわち反力を受けた際に圧縮歪が生
じる部分に、軸中心に対して点対称となるように小片電
極２１´を配置した実施形態を示したものである。この
場合は、各小片電極２１´をリード板５５、５６の両端
に予め接合して、リード板５５、５６と共にピストン１
１に埋設するようにしている。このように環状電極２
１"を配置した場合は、ピストン１１に加わる反力が偏
荷重となって歪が一様に発生しない場合でも、確実に抵
抗値変化を検出できる。図１５および１６は、ピストン
１１の本体部１５に一対の環状電極２１"を同心に配置
した実施形態を示したものである。この場合は、各環状
電極２１"をリード板５７、５８に予め接合し、リード
板５７、５８と共にピストン１１に埋設するようにして
いる。このように環状電極２１"を配置した場合は、ピ
ストン１１に加わる反力が偏荷重となって歪が一様に発
生しない場合でも、より確実に抵抗値変化を検出でき
る。なお、上記各実施の形態においては、ピストン１１
を押圧部検出部として構成したが、ピストン１１に代え
て、例えばブレーキパッド３、４の裏金やシム、あるい
はボールランプ機構１３を構成する第２ディスク３２を
押圧部検出部として構成してもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る電動
ブレーキ装置によれば、モータの電流基準値や基準位置
の設定に頼ることなくかつ特別のセンサ部品を用いるこ
となく高精度に制動力を制御でき、その利用価値は大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態としての電動ブレー
キ装置の全体構造を示す断面図である。

【図２】本電動ブレーキ装置を構成する押圧部検出部の
構造を示す断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図である。

【図５】制動力とディスクロータを押圧する押圧力との
相関を示すグラフである。

【図６】押圧力とピストンに発生する抵抗値との相関を
示すグラフである。

【図７】図５と図６とを合成したもので、制動力とピス
トンに発生する抵抗値との相関を示すグラフである。

【図８】本電動ブレーキ装置による制動力制御の流れを
示すフロー図である。

【図９】本電動ブレーキ装置を構成する押圧力検出部の
他の実施形態を示す断面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図１１】本電動ブレーキ装置を構成する押圧力検出部
の、さらに他の実施形態を示す断面図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図１３】本電動ブレーキ装置を構成する押圧力検出部
の、さらに他の実施形態を示す断面図である。

【図１４】図１３のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図１５】本電動ブレーキ装置を構成する押圧力検出部
の、さらに他の実施形態を示す断面図である。

【図１６】図１５のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１キャリア、２キャリパ３、４ブレーキパッドＤディスクロータ１１ピストン（直動部材）１２モータ１３ボールランプ機構（回転−直動変換機構）１４差動減速機構２１電極、２１´ 小片電極、２１" 環
状電極２２ケーブル線５１，５２、５３，５４、５５，５６、５７，５８リ
ード板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D048 BB52 CC49 HH18 HH58 HH66 RR25 RR35 3J058 AA48 AA53 AA63 AA78 AA87 BA05 BA60 CC15 CC35 CC63 CC77 DA04 DA32 DB29 EA14 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転を直線運動に変換して直動
部材に伝達し、該直動部材を推進してブレーキパッドを
ディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレー
キ装置において、前記直動部材の全体または一部を押圧
力検出部として構成したことを特徴とする電動ブレーキ
装置。
【請求項２】直動部材の全体または一部を、ピエゾ抵
抗効果を有する材料から形成したことを特徴とする請求
項１に電動ブレーキ装置。