机电式制动器及其动作方法

技术领域

本发明涉及机电式制动器及其动作方法，更具体地，涉及利用马达的旋转驱动力而执行车辆的制动的机电式盘形制动器及其动作方法。

背景技术

车辆上必然会安装有用于执行制动的制动系统，并且为了驾驶者及乘客的安全，研发了各种各样的制动系统。

在以往的制动系统的情况下，主要利用了当驾驶者踩下制动踏板时，利用机械地连接的助推器而向轮缸供给制动中所需的液压的方式。但目前作为第二代制动系统而研发出了以电信号接收驾驶者的制动意图并基于此使马达这样的电动装置进行动作来提供车辆的制动力的机电式制动系统。

这样的机电式制动系统通过马达和减速器等而将马达的旋转力转换成线性运动而提供制动盘的夹紧压力，由此执行车辆的服务制动及停车制动。

另一方面，与车辆的制动盘直接接触而施压的刹车片随着反复的车辆的制动动作而逐渐发生磨损。为了与刹车片的磨损无关地保持车辆的制动性能，需要对刹车片的磨损进行补偿，但在该情况下制动系统的大小或轴方向上的长度增加而导致车辆的适用性下降。

发明内容

技术课题

本实施例提供一种与刹车片的磨损无关地能够保持并提高车辆的制动性能的机电式制动系统及其动作方法。

本实施例提供一种在车辆的各种运用状况下也能够稳定地执行车辆的制动的机电式制动系统及其动作方法。

本实施例提供一种减小大小及重量而提高车辆的适用性并实现车辆的空间活用性的机电式制动系统及其动作方法。

本实施例提供一种能够以简单的结构容易补偿刹车片的磨损的机电式制动系统及其动作方法。

本实施例提供一种减少拖滞现象而提高制动性能并抑制制动噪音及振动的机电式制动系统及其动作方法。

解决技术课题的手段

根据本发明的一个侧面，提供一种机电式制动器，其包括：活塞，其以对刹车片加压的方式能够进退地构成；动力转换单元，其从致动器接收驱动力而将旋转运动转换成线性运动来提供给上述活塞；及位置调整部，其调整上述活塞相对于上述动力转换单元的相对位置，上述动力转换单元包括：主轴，其从上述致动器接收驱动力而旋转；及螺母，其与上述主轴连接而通过上述主轴的第一方向或第二方向旋转而在上述活塞的内侧前进或后退来使上述活塞进退，上述位置调整部包括：第一螺纹，其形成于上述螺母的外周面；第二螺纹，其形成于上述活塞的内周面且与上述第一螺纹啮合；及调节器，其设置于上述主轴与上述螺母之间并通过上述主轴的旋转而使上述螺母向第一方向或第二方向旋转来使上述活塞的相对位置前进或后退。

上述调节器包括：凸缘，其在上述主轴的外周面向半径方向扩展而形成；第一突起，其突出地形成于上述凸缘；及第二突起，其突出地形成于上述螺母，在上述主轴进行第一方向旋转时被上述第一突起卡住而引导上述螺母进行第一方向旋转，从而使上述活塞的相对位置前进。

在车辆的制动解除状态下，上述第一突起与上述第二突起之间的第一角度大于从车辆的制动解除状态到车辆的制动状态为止上述第一突起旋转的第二角度。

上述调节器还包括突出地形成于上述凸缘的第三突起，上述第二突起在上述主轴进行第二方向旋转时被上述第三突起卡住而引导上述螺母进行第二方向旋转，从而使上述活塞的相对位置后退。

在车辆的制动状态下上述第二突起与上述第三突起之间的第三角度大于从车辆的制动状态到车辆的制动解除状态为止上述第三突起旋转的第四角度。

在上述螺母的内周面形成有内部螺纹，上述主轴包括：一侧的第一端部，其在外周面形成有与上述内部螺纹啮合的外部螺纹；另一侧的第二端部，其与上述致动器连接；及中央部，其位于上述第一端部与上述第二端部之间，上述凸缘固定地设置在上述中央部的外周面上。

上述第一突起及上述第三突起在与上述螺母相对的上述凸缘的前表面彼此分开并突出地形成，上述第二突起在与上述凸缘的前表面相对的上述螺母的背面突出地形成。

上述机电式制动器还包括：电子控制单元，其控制上述致动器的动作；及感测部，其检测与车轮一起旋转的盘与上述刹车片之间的联接力。

在车辆的制动状态下由上述感测部检测的上述盘与上述刹车片之间的联接力小于预设的数值的情况下，上述电子控制单元判断为在上述刹车片存在磨损而进入使上述活塞的相对位置前进的第一模式。

在车辆的制动解除状态下由上述感测部检测的上述盘与上述刹车片之间的联接力大于预设的数值的情况下，上述电子控制单元判断为存在拖滞而进行使上述活塞的相对位置后退的第二模式。

在上述第一模式时控制上述致动器的动作而使上述主轴从车辆的制动解除状态到车辆的制动状态为止向第一方向旋转，使上述主轴进行追加的第一方向旋转而使上述第一突起与上述第二突起相接而旋转，从而引导上述螺母进行第一方向旋转，并通过上述螺母的第一方向旋转而使上述活塞相对于上述螺母的相对位置前进。

在上述第一模式之后，上述电子控制单元使上述主轴或上述第一突起恢复到车辆的制动解除状态的原位置。

在上述第二模式时，控制上述致动器的动作而使上述主轴从车辆的制动状态到车辆的制动解除状态为止向第二方向旋转，使上述主轴进行追加的第二方向旋转而使上述第三突起与上述第二突起相接而旋转，从而引导螺母进行第二方向旋转，并通过上述螺母的第二方向旋转而使上述活塞相对于上述螺母的相对位置后退。

发明效果

根据本实施例的机电式制动系统及其动作方法，与刹车片的磨损无关地能够保持并提高车辆的制动性能。

根据本实施例的机电式制动系统及其动作方法，在车辆的各种运用状况下也能够稳定地执行车辆的制动。

根据本实施例的机电式制动系统及其动作方法，减小大小及重量而提高车辆的适用性，并实现车辆的空间活用性。

根据本实施例的机电式制动系统及其动作方法，能够以简单的结构容易补偿刹车片的磨损。

根据本实施例的机电式制动系统及其动作方法，减少拖滞现象而提高制动性能并抑制制动噪音及振动。

附图说明

图1是示出本实施例的机电式制动器的侧方向截面图。

图2是将本实施例的机电式制动器的主要部分放大而示出的侧方向截面图。

图3是示出本实施例的机电式制动器的主要部分的分解立体图。

图4作为图2的A-A'方向截面图，示出车辆的制动前或车辆的制动解除状态下的第一突起和第二突起及第三突起的位置。

图5是示出车辆的制动状态下的本实施例的机电式制动器的动作的侧方向截面图。

图6作为图5的B-B'方向截面图，示出车辆的制动状态下的第一突起和第二突起及第三突起的位置。

图7是示出用于补偿刹车片的磨损的第一模式状态下的本实施例的机电式制动器的动作的侧方向截面图。

图8作为图7的C-C'方向截面图，示出第一模式状态下的第一突起和第二突起及第三突起的位置。

图9是示出在第一模式之后的车辆的制动解除状态下的本实施例的机电式制动器的动作的侧方向截面图。

图10作为图9的D-D'方向截面图，示出在第一模式之后的车辆的制动解除状态下的第一突起和第二突起及第三突起的位置。

图11是示出在用于减少拖滞的第二模式状态下的本实施例的机电式制动器的动作的侧方向截面图。

图12作为图11的E-E'方向截面图，示出第二模式状态下的第一突起和第二突起及第三突起的位置。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。下面的实施例是为了对本领域的技术人员充分地传达本发明的思想而公开的。本发明不限于在此公开的实施例，也可以其他形态实施。为了对本发明进行清楚的说明，对于与说明无关的部分省略图示，并且为了帮助理解本发明，将构成要件的大小多少放大而示出。

图1是示出本实施例的机电式制动器100的侧方向截面图。

参照图1，本实施例的机电式制动器100包括：托架(未图示)，其设置有一对垫板11、12，以对与车轮一起旋转的盘(未图示)施压；卡钳外壳20，其可滑动地设置于托架而使一对垫板11、12进行动作；活塞110，其能够进退地设置于卡钳外壳20的内部；致动器(未图示)，其产生用于使活塞110移动的驱动力并提供；动力转换单元120，其接收从致动器提供的旋转驱动力而转换为线性运动来传送到活塞110，从而执行活塞110的轴方向上的进退移动；位置调整部130，其调整活塞110相对于动力转换单元120的相对位置而补偿刹车片10的磨损或减少拖滞(Drag)现象；感测部140，其检测盘与刹车片10之间的紧贴力或刹车片10的联接力；及电子控制单元(未图示)，其基于从感测部140提供的信息而控制致动器的动作。

在一对垫板11、12的内面分别附着有刹车片10。一对垫板由其外面与活塞110的前方面(以图1为基准的左侧面)相接而配置的内侧垫板11和外面与卡钳外壳20的指状部22相接而配置的外侧垫板12构成而可滑动地设置于托架。

卡钳外壳20包括用于使外侧垫板12进行动作的指状部22和设置有活塞110的气缸部21，并可滑动地联接到托架。在卡钳外壳20中，随着卡钳外壳20通过车辆制动时根据活塞110的移动产生的反作用力而从托架滑动而向盘侧移动，外侧垫板12通过指状部22而靠近盘侧来对盘施压。

图2及图3为将实施例的机电式制动器100的主要部分放大图示的侧方向截面图及分解立体图，参照图1至图3，活塞110形成为后方侧(图1及图2的右侧)被开放的杯(cup)形状，在气缸部21的内部可滑动地被插入。另外，活塞110通过后述的致动器及动力转换单元120而接收动力来将内侧垫板11向盘侧施压，在活塞110的内周面形成有与形成于后述的螺母125的外周面的第一螺纹131啮合的第二螺纹132。另外，如后述，在活塞110设置有旋转防止部(未图示)，以当通过位置调整部130而螺母125进行旋转时，活塞110不与螺母125一起旋转而向垫板侧执行线性运动。关于活塞110通过位置调整部130而调整相对于主轴121或螺母125的相对位置的动作，将参照图4至图12而后述。

动力转换单元120包括：主轴121，其从致动器(未图示)接收驱动力而旋转；螺母125，其配置于活塞110的内部而与主轴121螺丝连接并通过主轴121的第一方向旋转而与活塞110一起前进或通过主轴121的第二方向旋转而与活塞110一起后退；及多个滚珠(未图示)，其夹在主轴121与螺母125之间。这样的动力转换单元120由将主轴121的旋转运动转换为线性运动的滚珠螺杆型转换装置构成。

下面说明的主轴121的第一方向旋转是指，通过主轴121的旋转而使螺母125前进的旋转方向，主轴121的第二方向旋转是指，作为与第一方向相反的方向的旋转，通过主轴121的旋转而使螺母125后退的旋转方向。

主轴121分为在外周面形成有外部螺纹122的一侧的第一端部121a和与致动器连接而接收驱动力的另一侧的第二端部121c和配置于第一端部121a与第二端部121c之间而固定后述的凸缘136的中央部121b。主轴121的第一端部121a插入到螺母125的内侧，在第二端部121c配置有实现后述的凸缘136的顺利的旋转的轴承150和感测施加到主轴121的负荷而检测盘与刹车片10之间的联接力的感测部140。

螺母125形成为中空的圆筒状，以向内侧插入主轴121的第一端部121a，并在内周面形成有以滚珠(未图示)为介质与主轴121的外部螺纹122啮合的内部螺纹126。这样的滚珠螺杆型动力转换装置为已被广泛适用的公知的技术，因此省略关于详细的动作的说明。

另一方面，在螺母125的外周面形成有与形成于活塞110的内周面的第二螺纹132啮合的第一螺纹131，对此将在后面进行详细说明。

致动器(未图示)包括马达和具备多个减速齿轮的减速装置而构成，从配置于车辆的电源装置接收电源而产生驱动力并提供。致动器与主轴121的第二端部121c连接而将所产生的驱动力传送至主轴121的旋转运动。致动器设置于卡钳外壳20的外侧，作为减速装置而适用行星齿轮组件或蜗杆结构等各种结构的装置而将马达的动力减速并提供给主轴121。

位置调整部130调整活塞110相对于动力转换单元120的相对位置，从而为了补偿刹车片10的磨损而使活塞110的相对位置前进或为了减少拖滞(Drag)现象而使活塞110的相对位置后退。

位置调整部130包括：第一螺纹131，其形成于螺母125的外周面；第二螺纹132，其形成于活塞110的内周面并与第一螺纹131啮合；及调节器135，其设置于主轴121与螺母125之间并通过主轴121的旋转而使螺母125向第一方向旋转来使活塞110的相对位置前进或使螺母125向第一方向的相反方向即第二方向旋转来使活塞110的相对位置后退。

下面说明的螺母125的第一方向旋转作为与上述的主轴121的第一方向旋转相同的旋转方向，是指通过螺母125的旋转而使活塞110前进的旋转方向。另外，螺母125的第二方向旋转作为与第一方向相反的方向的旋转，是与上述的主轴121的第二方向旋转相同的旋转方向，是指通过螺母125的旋转而使活塞110后退的旋转方向。

第一螺纹131形成于螺母125的外周面，第二螺纹132形成于活塞110的内周面，第一螺纹131和第二螺纹132彼此啮合而形成。这样活塞110和螺母125彼此螺丝结合，螺母125和活塞110一起进行线性运动，从而在一般的车辆制动时，螺母125和活塞110一起前进或在解除车辆制动时，螺母125和活塞110一起后退。与此同时，活塞110和螺母125可进行彼此相对的旋转，从而通过螺母125的第一方向旋转，活塞110相对于螺母125或主轴121而相对地前进，并使螺母125向相反方向即第二方向旋转，从而活塞110相对于螺母125或主轴121而相对地后退。

调节器135使螺母125进行旋转而使活塞110相对于螺母125的相对位置前进或后退。调节器135包括：凸缘136，其固定在主轴121的中央部121b且在半径方向上扩展而形成；第一突起137，其突出地形成在凸缘136的前表面(以图2为基准的左侧面)；第二突起138，其突出地形成在螺母125的背面(以图2为基准的右侧面)，当主轴121进行第一方向旋转时被第一突起137卡住而引导螺母125进行第一方向旋转；及第三突起139，其突出地形成在凸缘136的前表面，在主轴121进行第二方向旋转时被第二突起138卡住而引导螺母125进行第二方向旋转。

凸缘136在主轴121的中央部121b向半径方向扩展而形成，并固定到主轴121而与主轴121一体地旋转。后述的第一突起137及第三突起139彼此以规定的角度分开而突出地形成在凸缘136的前表面(以图2为基准的左侧面)，在凸缘136的背面(以图2为基准的右侧面)设置有实现凸缘136的顺利的旋转并防止凸缘136与周边部件要素之间的磨损的轴承150。

第一突起137及第三突起139突出地形成在与螺母125相对的凸缘136的前表面(以图2为基准的左侧面)，当主轴121旋转时，与凸缘136一起以主轴121为轴进行旋转，第二突起138突出地形成在与凸缘136相对的螺母125的背面(以图2为基准的右侧面)，从而被第一突起137或第三突起139卡住而引导螺母125的旋转。

图4作为图2的A-A'方向截面图，示出车辆的制动前或车辆的制动解除状态下的第一至第三突起139的位置。参照图4，设置于凸缘136的前表面的第一突起137及第三突起139彼此隔开角度而突出地形成，在其之间配置有设置于螺母125的背面的第二突起138。

具体地，在进行动作之前的状态或车辆的制动解除状态下凸缘136的前表面的第一突起137与螺母125的背面的第二突起138之间的角度(以下，称为‘第一角度')大于从车辆的制动解除状态到车辆的制动状态为止的第一突起137的旋转角度(参照图6，以下称为‘第二角度')。在第二角度②大于第一角度①的情况下，即便在一般的车辆制动时，第二突起138也被第一突起137卡住而使螺母125进行第一方向旋转。由此，活塞110相对于螺母125或主轴121的相对位置前进而导致活塞110与垫板之间的联接力急剧增加，从而车辆的制动力大于驾驶者的制动需求量，进而发生拖滞(Drag)现象而可能导致车辆的运行安全性及车辆的燃料消耗率下降。因此通过使第一角度①大于第二角度②，从而在一般的车辆制动时，使第一突起137和第二突起138彼此不接触，由此将活塞110相对于螺母125或主轴121的相对位置保持恒定，实现驾驶者的制动操作性及运行安全性。

另外，在车辆的制动状态下，螺母125的背面的第二突起138和凸缘136的前表面的第三突起139之间的角度(参照图6，以下称为‘第三角度')大于从车辆的制动状态到车辆的制动解除状态为止的第三突起139的旋转角度(参照图4及图6，以下称为‘第四角度')。在第四角度④大于第三角度③的情况下，在一般的解除车辆的制动时，也能够使第二突起138被第三突起139卡住，从而使螺母125进行第二方向旋转。由此，活塞110相对于螺母125或主轴121的相对位置后退，活塞110与垫板之间的联接力减小，从而车辆的制动力小于驾驶者的制动需求量而存在发生安全事故的危险。因此使第三角度③大于第四角度④，从而在一般的解除车辆的制动时，使第二突起138和第三突起139彼此不接触，由此将活塞110相对于螺母125或主轴121的相对位置保持恒定，由此实现驾驶者的制动操作性及运行安全性。

感测部140检测盘与刹车片10之间的紧贴力或联接力。感测部140由感测主轴121或致动器的负荷而检测盘与刹车片10之间的联接力的压力传感器(Force sensor)等构成，但不限于该方式的装置。感测部140将检测的刹车片10的联接力信息发送到电子控制单元，电子控制单元根据由感测部140检测的联接力信息而判断刹车片10的磨损或拖滞等。

下面，对本实施例的机电式制动器100系统的动作方法进行说明。

图5是示出车辆的制动状态下的本实施例的机电式制动器100的动作的侧方向截面图，图6作为图5的B-B'方向截面图，示出在车辆的制动状态下的第一突起137和第二突起138及第三突起139的位置。

参照图2、图4至图6，在未进入车辆的服务制动或停车制动等后述的第一模式或第二模式的一般的制动时，从图2及图4所示的制动解除状态转成图5及图6所示的制动状态。

具体地，驾驶者为了车辆的制动而向制动踏板(未图示)施加踏力的情况下，踏板位移传感器(未图示)以电信号检测驾驶者的制动意图而发送到电子控制单元。电子控制单元基于此而控制致动器的动作，从而使盘和刹车片10紧贴而执行车辆的制动。

在进行车辆的制动时，主轴121通过致动器的动作而向第一方向旋转，螺母125随着主轴121的第一方向旋转而前进，从而活塞110也向垫板侧前进。安装于垫板的刹车片10靠近盘而紧贴，从而产生联接力，由此发生车辆的制动。

此时，设置于主轴121的凸缘136的第一突起137随着主轴121的第一方向旋转而从车辆的制动解除状态到车辆的制动状态为止旋转第二角度，但在解除车辆的制动的状态下凸缘136的第一突起137与螺母125的第二突起138之间的第一角度①变大，从而在一般的制动状况下凸缘136的第一突起137和螺母125的第二突起138彼此不接触。因此将活塞110相对于螺母125或主轴121的相对位置保持恒定。

在解除车辆的制动时，从图5及图6所示的制动状态转成图2及图4所示的制动解除状态。具体地，主轴121通过致动器的动作而向第二方向旋转，螺母125随着主轴121的第二方向旋转而后退，由此活塞110也一起从垫板11、12分开并后退。安装于垫板11、12的刹车片10从盘分开，从而解除车辆的制动。设置于主轴121的凸缘136的第一突起137随着主轴121的第二方向旋转而恢复到原位置。

下面，对为了与刹车片10的磨损无关地保持车辆的制动性能而由本实施例的机电式制动器100补偿刹车片10的磨损的第一模式进行说明。

在车辆的制动状态下由感测部140检测的盘和刹车片10之间的紧贴力或联接力小于预设的正常范围数值的情况下，电子控制单元判断为在刹车片10存在磨损而进入对此进行补偿的第一模式。

图7是示出用于补偿刹车片10的磨损的第一模式状态下的本实施例的机电式制动器100的动作的侧方向截面图，图8作为图7的C-C'方向截面图，示出第一模式状态下的第一突起137和第二突起138及第三突起139的位置。

参照图7及图8，电子控制单元为了进入第一模式而控制致动器的动作，从而使主轴121向第一方向旋转。此时，电子控制单元在用于实现一般的制动状态的主轴121的第一方向旋转(参照图5及图6的第二角度)的基础上产生追加的第一方向旋转(超过图4的第一角度)，从而设置于主轴121的凸缘136的第一突起137与设置于螺母125的第二突起138相接而旋转。第二突起138被第一突起137卡住而一起向第一方向旋转，从而螺母125也进行第一方向旋转。通过螺母125的第一方向旋转而活塞110相对于螺母125的相对位置前进，由此能够补偿刹车片10的磨损。

在完成补偿刹车片10的磨损的第一模式之后，本实施例的机电式制动器100恢复到车辆的制动解除或制动动作之前的状态。

图9是示出在第一模式之后在车辆的制动解除状态下的本实施例的机电式制动器100的动作的侧方向截面图，图10作为图9的D-D'方向截面图，示出在第一模式之后在车辆的制动解除状态下的第一突起137和第二突起138及第三突起139的位置。

参照图9及图10，电子控制单元通过第一模式而补偿刹车片10的磨损，然后控制致动器的动作而使主轴121进行第二方向旋转。具体地，如图2及图4所示，致动器使主轴121向第二方向旋转而恢复成车辆的制动解除或制动动作之前的状态。如上所述，在第一模式时主轴121进行追加的第一方向旋转，但电子控制单元使主轴121向第二方向旋转与在第一模式下进行的追加旋转量相应的量，从而使主轴121及螺母125恢复到原位置。

在执行第一模式之后恢复到原位置的主轴121在重新进行车辆的制动动作时旋转第二角度，从而活塞110相对于主轴121或螺母125的相对位置在补偿刹车片10的磨损的状态下进行制动动作，从而执行车辆的稳定的制动。

下面，对为了减少车辆在进行制动动作之后活塞110不能迅速恢复到原位置的拖滞现象而由本实施例的机电式制动器100执行第二模式的动作进行说明。

在车辆的制动解除状态下由感测部140检测的盘与刹车片10之间的紧贴力或联接力大于预设的正常范围数值的情况下，电子控制单元判断为存在活塞110未恢复到原位置的拖滞现象而进入第二模式。

图11是示出为了减少拖滞而在第二模式状态进行的本实施例的机电式制动器100的动作的侧方向截面图，图12作为图11的E-E'方向截面图，示出第二模式状态下的第一突起137和第二突起138及第三突起139的位置。

参照图11及图12，电子控制单元为了进入第二模式而控制致动器的动作来使主轴121向第二方向旋转。此时，电子控制单元在用于实现一般的制动解除状态的主轴121的第二方向旋转的基础上进行追加的第二方向旋转(超过图4的第三角度)，从而设置于主轴121的凸缘136的第三突起139被设置于螺母125的第二突起138卡住。第二突起138被第三突起139卡住而一起向第二方向旋转，从而螺母125也向第二方向旋转。通过螺母125的第二方向旋转，活塞110相对于螺母125的相对位置后退，由此活塞110从垫板分开而减少拖滞。