磁载荷传感器及电动制动装置的制造方法
磁载荷传感器及电动制动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁载荷传感器及使用了该磁载荷传感器的电动制动装置。
【背景技术】
[0002]电动制动装置通常将电动机的旋转转换为摩擦垫的轴向移动，将该摩擦垫向制动盘推压，而产生制动力。该电动制动装置，为了将制动力控制在希望大小，而大多将载荷传感器组装于在摩擦垫按压制动盘时承受作用于摩擦垫的向轴向后方的反作用力的部分。
[0003]作为如此组装于电动制动装置的载荷传感器，例如，已知有下述专利文献I所述的装置。专利文献I的载荷传感器具有:产生磁场的磁靶、检测该磁靶所产生的磁场的强度的磁传感器以及在负载有轴向载荷时产生轴向变形的弹簧。磁靶安装于弹簧，磁传感器以在与轴向垂直的方向上与磁靶对置的方式固定配置。
[0004]如果该载荷传感器在弹簧负载有轴向载荷，则通过弹簧的变形而使磁靶与磁传感器在轴向上相对移位。此时，因为根据磁靶与磁传感器的相对位移而由磁传感器检测出的磁场的强度发生变化，所以能够根据磁传感器的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0005]但是，对于该载荷传感器而言，由于载荷的负载方向(轴向)与负载载荷时的磁靶和磁传感器的相对位移方向(轴向)为相同方向，所以存在无法兼顾载荷传感器的轴向刚性与载荷传感器的检测精度的问题。
[0006]S卩，为了提高上述载荷传感器的轴向刚性而需要使用高刚性的弹簧，但是这样一来，负载有载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移量会减小，因此载荷的分辨率粗化，产生载荷检测精度降低的问题。相反，为了提高载荷的检测精度，而需要使用低刚性的弹簧，增大负载载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移量，以便细化载荷的分辨率，但是这样一来，产生载荷传感器的轴向刚性降低的问题。
[0007]特别是，在车辆用电动制动装置组装有载荷传感器的情况下，如果载荷传感器的轴向刚性低(即载荷传感器负载有轴向载荷时的载荷传感器的轴向变形量大)，则可能出现制动的响应性变差，电动制动的载荷反馈控制不稳定的情况，因此确保载荷传感器的轴向刚性成为重要课题，此外确保载荷的检测精度也很重要。
[0008]专利文献1:日本特开2004-301835号公报
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的课题在于，提供轴向刚性高的载荷传感器。
[0010]本申请的发明人着眼于，专利文献I的载荷传感器无法兼顾载荷传感器的轴向刚性与载荷传感器的检测精度的问题起因于载荷的负载方向(轴向)与负载有载荷时的磁靶和磁传感器的相对位移方向(轴向)为相同方向的情况。并基于该着眼点，在磁载荷传感器中采用了如下结构。
[0011]该磁载荷传感器具有:
[0012]磁靶，其产生磁场；
[0013]磁传感器，其检测上述磁靶所产生的磁场的强度；
[0014]一对平行板，它们在轴向上隔开间隔地行配置；以及
[0015]连结片，其将上述一对平行板彼此连结；
[0016]该连结片被设置为相对于轴向倾斜，以便在上述一对平行板负载有轴向载荷时，通过连结片的挠曲而使上述平行板彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，
[0017]对于上述磁靶以及磁传感器而言，在上述一对平行板中的一方的平行板安装有磁靶，在另一方的平行板安装有磁传感器，以便通过上述平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而使磁靶与磁传感器在与轴向垂直的方向上产生相对位移。
[0018]这样一来，在一对平行板负载有轴向载荷时，通过连结片的挠曲而使平行板彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板的磁靶与安装于另一方的平行板的磁传感器产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，因为与磁靶与磁传感器的相对位移对应地由磁传感器检测的磁场的强度变化，所以能够基于磁传感器的输出信号检测轴向载荷的大小。此外，负载有轴向载荷时的平行板彼此的轴向位移量比此时的磁靶与磁传感器的相对位移量(平行板彼此在与轴向垂直的方向上的位移量)足够小，因此载荷传感器的轴向刚性高。
[0019]优选在上述一对平行板之间在周向上隔开间隔地设置有多个上述连结片，这些连结片被设置为全部向同一周向倾斜，以便在上述一对平行板负载有轴向载荷时，通过各连结片的挠曲而使平行板彼此以保持中心位置的状态在周向上相对移动。
[0020]这样一来，在平行板负载有轴向载荷时的平行板的移动方式形成为以保持中心位置的状态的周向移动，因此能够以推力轴承支承上述一对平行板的任一个。由此容易将载荷传感器组装于产生轴向载荷的装置(电动制动装置等)。
[0021]优选作为上述磁靶而采用在上述磁靶与磁传感器的相对位移方向上相邻地具有N极与S极的磁靶，其中，该N极与S极在与通过上述平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶与磁传感器的相对位移方向正交的方向上被磁化，在相邻的N极与S极的分界线的附近配置有上述磁传感器。
[0022]这样一来，在磁靶的N极与S极的分界线附近，产生在磁靶和磁传感器的相对位移方向上相邻的反向的高密度磁通，该磁通贯穿磁传感器。因此，磁传感器的输出信号能够与磁靶与磁传感器的微小的相对移动对应地急剧变化，高精度地检测平行板所负载的载荷的大小。此外，因为磁传感器的输出信号产生相对于通过平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶与磁传感器的相对位移而急剧变化，而相对于除此以外的磁靶与磁传感器的相对位移几乎不变化的指向性，因此磁传感器的输出信号不易受到外部振动的影响，能够以稳定的精度检测载荷的大小。
[0023]优选作为这种磁靶而采用以在与磁传感器对置的一侧存在N极与S极，在其相反的一侧存在S极与N极的方式实施了多极磁化的单一永久磁铁，但优选采用将两端具有N极与S极的两个永久磁铁反向粘接而成的磁靶。即，优选采用以另一方的永久磁铁的S极位于一方的永久磁铁的N极的旁边且上述另一方的永久磁铁的N极位于上述一方的永久磁铁的S极的旁边的方式以反向的状态粘接两个永久磁铁而成的磁靶。这样一来，能够有效提高在磁靶的N极与S极的分界线附近产生的反向的磁通的密度，能够极高精度地检测平行板所负载的载荷的大小。
[0024]但是，在通过各连结片的挠曲而使平行板彼此以保持中心位置的状态在周向上相对移动时，对于平行板彼此在周向上的相对位移的大小，外径侧大于内径侧。因此，优选上述磁靶以及磁传感器配置于上述一对平行板的对置面的外径侧部分。这样一来，能够高精度地检测载荷。
[0025]此外，在本发明中，作为使用了上述载荷传感器的电动制动装置，提供如下电动制动装置，其具有电动机以及将该电动机的旋转转换为摩擦垫的轴向移动的运动转换机构，将上述摩擦垫向制动盘推压而产生制动力，将上述载荷传感器组装于在将上述摩擦垫向制动盘推压时承受作用于摩擦垫的向轴向后方的反作用力的部分。
[0026]对于本发明的磁载荷传感器而言，负载有轴向载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移方向为相对于载荷的负载方向正交的方向。因此，能够提高载荷传感器的轴向刚性。
【附图说明】
[0027]图1是表示本发明的实施方式的磁载荷传感器的剖视图。
[0028]图2是沿图1的I1-1I线的剖视图。
[0029]图3是沿图2的II1-1II线的放大剖视图。
[0030]图4是表示图3所示的在一对平行板负载有轴向载荷的状态的放大剖视图。
[0031]图5是表示图3所示的磁革El附近的磁通的示意图。
[0032]图6是表示由单一永久磁铁构成图5所示的磁革El的变形例的示意图。
[0033]图7是表示将图1所示的磁靶与磁传感器在径向上对置配置的变形例的剖视图。
[0034]图8是沿图7的VII1-VIII线的剖视图。
[0035]图9是表示组装有图1所示的载荷传感器的电动制动装置的剖视图。
[0036]图10是图9的直动致动器附近的放大剖视图。
[0037]图11是沿图10的X1-XI线的剖视图。
[0038]图12是表示在使用了滚珠丝杠机构的电动制动装置组装有图1所示的载荷传感器的例子的剖视图。
[0039]图13是表示在使用了滚珠坡道机构的电动制动装置组装有图1所示的载荷传感器的例子的剖视图。
[0040]图14是沿图13的XIV-XIV线的剖视图。
[0041]图15(a)是表示图14所示的滚珠与倾斜槽的关系的图，图15(b)是表示旋转盘与直动盘从图15(a)所示的状态相对旋转而两盘间隔扩大的状态的图。
【具体实施方式】
[0042]图1示出了本发明的实施方式的磁载荷传感器I。该载荷 传感器I具有:在轴向上隔开间隔地平行配置的一对平行板2、3、将该平行板2、3彼此连接的多个连结片4、安装于一方的平行板2的磁靶5以及安装于另一方的平行板3的磁传感器6。
[0043]从轴向观察，平行板2的外周形成为圆形的圆环盘状。该平行板2能够由铁等金属形成。在平行板2的径向内端，一体地形成有向与平行板3相反的一侧延伸的圆筒部7，在该圆筒部7内组装有支承旋转轴30 (参照图10)的径向轴承8。
[0044]平行板2由推力轴承9而在轴向上被支承。推力轴承9具有:在周向上隔开间隔地设置的多个滚动体10以及保持这些滚动体10的间隔的保持器11。平行板2在与对置于平行板3的一侧相反的一侧的面具有供推力轴承9的滚动体10滚动接触的轨道面12。如图所示，在作为滚动体10采用耐载荷大的针状滚子或圆筒滚子的情况下，轨道面12为实施热处理(例如，高频淬火)而固化的连续为圆环状的平面。在作为滚动体10采用球的情况下，轨道面12为实施热处理而固化的连续为圆环状的槽的内表面。
[0045]平行板3与平行板2相同，从轴向观察，外周形成为圆形的圆环盘状。平行板3能够由铁等金属形成。平行板3的外径等于或大于平行板2。在平行板3的外周形成有通过与止转用键部件13(参照图10)卡合来限制平行板3的周向移动的凹部14。也可以替代凹部14形成止转用凸部。
[0046]各连结片4设置于平行板2、3之间，各连结片4的一端与平行板2的相对于平行板3的对置面2a连接，各连结片4的另一端与平行板3的相对于平行板2的对置面3a连接。此处，连结片4与平行板2、3也能够通过焊接等连接，但如图3所示，优选通过将连结片4与平行板2、3形成为无接缝的一体成型品，而将连结片4与平行板2、3连接。如此，能够确保连结片4与平行板2、3的连接部分的耐久性。
[0047]作为将连结片4与平行板2、3 —体成型的方法，例如，能够采用金属粉末注射。金属粉末注射是通过以高压向成型模具中注入混合有金属粉末与少量树脂的材料来成型零部件，之后将零部件放入加热炉，使树脂蒸发的成型方法。
[0048]如图2所示，各连结片4在绕平行板2、3的中心位置O的周向上等间隔地配置。各连结片4形成为以平行板2、3的周向为厚度方向的板状。各连结片4相对于轴向(图2的垂直于纸面的方向)倾斜设置。
[0049]各连结片4全部向相同周向倾斜。S卩，各连结片4向如下所述的周向倾斜:各连结片4的靠平行板2侧的端部的周向位置相对于各连结片4的靠平行板3侧的端部的周向位置绕逆时针方向错位的周向。由此，在一对平行板2、3负载有轴向载荷时，通过各连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此以保持中心位置O的状态在周向上相对移动。此时，两块平行板2、3以保持平行的状态相对移动。
[0050]此处，如果将各连结片4如图2所示地配置于平行板2、3的相比外周靠内侧且隔开间隔的位置，并将平行板2、3的内径侧部分彼此连结，则能够增大由连结片4的挠曲而产生的平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小。
[0051]如图3所示，各连结片4的倾斜角Θ在平行板2、3未负载有载荷的状态下被设定为75?87°，优选被设定为80?85°的范围。如果将倾斜角Θ设定为87°以下，优选设定为85°以下，则在平行板2、3负载有轴向载荷时，能够使连结片4可靠地产生挠曲。此处，挠曲是指连结片4的一端与另一端在与轴向垂直的方向上产生相对位移之类的连结片4的变形。此外，如果将倾斜角Θ设定为75°以上，优选设定为80°以上，则能够将在平行板2、3负载轴向载荷而连结片4产生挠曲时的平行板2、3彼此的轴向相对位移量，抑制为比平行板2、3彼此在与轴向垂直的方向上的位移量足够小。
[0052]在连结片4的靠平行板2侧的端部的钝角侧的角部分，设置有截面为圆弧状的圆角部15，在连结片4的靠平行板3侧的端部的钝角侧的角部分，也设置有截面为圆弧状的圆角部16。通过设置该圆角部15、16，能够有效地防止在连结片4与平行板2、3的连接部分产生因疲劳导致的裂纹。
[0053]如图1所示，磁靶5固定于平行板2的相对于平行板3的对置面2a的外径侧部分。另一方面，磁传感器6固定于平行板3的相对于平行板2的对置面3a的外径侧部分。磁靶5与磁传感器6对置配置，以便由磁传感器6检测磁靶5所产生的磁场。
[0054]如图3所示，磁靶5由在长度方向上磁化并在两端具有N极与S极的两个永久磁铁17、18构成。这两个永久磁铁17、18以一方的永久磁铁17的N极旁边设有另一方的永久磁铁18的S极、且一方的永久磁铁17的S极旁边设有另一方的永久磁铁18的N极的方式以形成为反向的状态粘接。该磁靶5以两个永久磁铁17、18在平行板2的周向(图3的左右方向)上邻接的状态固定于平行板2。
[0055]作为永久磁铁17、18，例如，如果使用钕磁铁，则能够节省空间并产生强磁通，但也可以使用钐钴磁铁、钐铁氮磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、镨磁铁等。如果使用钐钴磁铁、钐铁氮磁铁或铝镍钴磁铁，则能够抑制随着永久磁铁17、18的温度升高而出现的磁通减少。此外，如果使用镨磁铁，则能够提高永久磁铁17、18的机械强度。
[0056]磁传感器6以在两个永久磁铁17、18的相邻磁极的分界线附近与磁靶5对置的方式配置。作为磁传感器6，可以使用磁阻元件(所谓MR传感器)、磁阻抗元件(所谓的MI传感器)，但如果使用霍尔1C，则在成本方面有利，此外，因为市场销售有高耐热性的霍尔1C，所以适合于电动制动的用途。
[0057]此处，位于与磁传感器6对置的位置的N极(永久磁铁17的N极)与S极(永久磁铁18的S极)配置为，在通过连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生相对位移时的磁靶5与磁传感器6的相对位移方向(图3的左右方向)上邻接。此外，位于与磁传感器6对置的位置的N极与S极的磁化方向为，相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向(图3的上下方向)。
[0058]对于该载荷传感器I而言，如图4的箭头所示，如果在一对平行板2、3负载有轴向载荷，则由于连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生与轴向垂直的方向的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板2的磁靶5与安装于另一方的平行板3的磁传感器6产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，与磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地，由磁传感器6检测出的磁场的强度发生变化。因此，通过事先掌握输入于平行板2、3的轴向载荷的大小与磁传感器6的输出信号的关系，能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0059]此处，在载荷传感器I负载有轴向载荷时的磁革El 5与磁传感器6的周向的相对位移的大小极小。例如，将该载荷传感器I组装于后述电动制动装置时，在载荷传感器I负载有最大30kN的轴向载荷，但此时的磁革El 5与磁传感器6的周向的相对位移的大小为0.1mm左右。
[0060]为了高精度地检测这种微小位移，在该载荷传感器1，将一方的永久磁铁17的N极与另一方的永久磁铁18的S极在周向上邻接配置。即，如果一方的永久磁铁17的N极与另一方的永久磁铁18的S极在周向上邻接，则如图5所示，在磁靶5的N极与S极的分界线附近反向产生相邻的高密度磁通，该磁通成为贯穿磁传感器6的状态。因此，与磁靶5与磁传感器6的微小的相对移动对应地，磁传感器6的输出信号急剧变化。因此，尽管磁革巴5与磁传感器6在周向上的相对移动量微小，也能高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。此处，如果用强磁性材料(例如，铁)形成从磁靶5观察时位于磁传感器6的里侧的平行板3，则能够有效提高贯穿磁传感器6的磁通的密度。
[0061]如上所述，对于该载荷传感器I而言，在平行板2、3负载有轴向载荷时，通过连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板2的磁靶5与安装于另一方的平行板3的磁传感器6产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，与磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地，由磁传感器6检测出的磁场强度发生变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。即，该载荷传感器I将平行板2、3所负载的轴向载荷转换为磁靶5与磁传感器6的周向相对位移进行检测。
[0062]对于该载荷传感器I而言，因为负载有轴向载荷时的磁靶5与磁传感器6的相对位移方向为相对于载荷负载方向正交的方向，所以载荷传感器I的轴向刚性高。即，如图4所示，在一对平行板2、3负载有轴向载荷时，平行板2与连结片4的连接部分近似地沿以连结片4的长度为半径的圆弧进行移动，因此负载有轴向载荷时的平行板2、3彼此的轴向(图4的上下方向)位移量，比磁靶5与磁传感器6的相对位移量(图4左右方向上的位移量)足够小。因此，该载荷传感器I在负载有轴向载 荷时的轴向变形量小，轴向刚性高。
[0063]此外，该载荷传感器I采用了将在相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向上被磁化的N极与S极在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上邻接配置的磁靶5，因此如图5所示，在磁靶5的N极与S极的分界线附近，产生在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上相邻的反向高密度磁通，该磁通贯穿磁传感器6。因此，与磁靶5与磁传感器6的微小的相对移动对应地，磁传感器6的输出信号急剧变化，从而能够高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。
[0064]此外，如果采用将在相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向上被磁化的N极与S极在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上邻接配置的磁靶5，则与该磁靶5对置配置的磁传感器6的输出信号显不出，相对于磁革El 5与磁传感器6的相对位移急剧变化，另一方面，相对于除此以外的磁靶5与磁传感器6的相对位移几乎不变化的指向性。因此，磁传感器6的输出信号很难受到外部振动的影响，能够以稳定的精度检测载荷的大小。
[0065]作为磁革El 5，例如，如图6所不，可以米用以在与磁传感器6对置的一侧存在N极与S极、在其相反的一侧存在S极与N极的方式实施有多极磁化的单一永久磁铁。但是，如上述实施方式所示，优选采用将两端具有N极与S极的两个永久磁铁17、18反向粘接而成的磁靶。如此，能够有效提高在磁靶5的N极与S极的分界线附近产生的反向磁通的密度，能够极高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。
[0066]但是，在通过各连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此以保持中心位置O的状态在周向上相对移动时，对于平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小，外径侧大于内径侧。因此，磁靶5以及磁传感器6如上述实施方式所示地优选配置于一对平行板2、3的对置面2a,3a的外径侧部分。如此，能够以高精度检测载荷。
[0067]此外，如图2所示，如果连结片4设置为将平行板2、3的内径侧部分彼此连结，则与以将平行板2、3的外径侧部分彼此连结的方式设置有连结片4的情况相比，由连结片4的挠曲而产生的平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小增大，因此能够高精度地检测载荷。
[0068]此外，在上述载荷传感器I中，供推力轴承9的滚动体10滚动接触的轨道面12直接形成于平行板2，在推力轴承9与平行板2之间，不存在供滚动体10滚动接触的其他部件(一般的推力轴承9的轨道盘)，因此载荷传感器I的轴向长度相应缩短，适合于要求缩短轴向长度的电动制动装置。
[0069]磁靶5与磁传感器6可以如图7、8所示地在平行板2、3的径向上对置配置，但如上述实施方式所示，如果在平行板2的轴向上对置配置，则便于将磁靶5以及磁传感器6组装于平行板2、3，成本低。
[0070]在图1?图8中，将磁靶5固定于平行板2，将磁传感器6固定于平行板3，但也可以使该磁靶5与磁传感器6的关系相反。即，可以将磁传感器6固定于平行板2，将磁靶5固定于平行板3。
[0071]在图9?图11示出了使用上述载荷传感器I的车辆用电动制动装置。
[0072]该电动制动装置由钳体(caliper body) 25、直动致动器27以及左右一对摩擦垫28、29构成，其中，钳体25形成为利用桥24将夹设有与车轮一体旋转的制动盘21并对置的对置片22、23连结的形状，直动致动器27组装于在对置片23的相对于制动盘21的对置面开口的收容孔26。
[0073]摩擦垫28设置于对置片23与制动盘21之间，被安装于钳体25的垫销(未图示)支承为在制动盘21的轴向上可移动。另一方的摩擦垫29安装于相反的一侧的对置片22。钳体25被支承为能够在制动盘21的轴向上滑动。
[0074]如图10所示，直动致动器27具有:旋转轴30、与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊31、配置为围绕这些行星辊31的外圈部件32、将行星辊31保持为可自转且可公转的轮架33以及配置于外圈部件32的轴向后方的载荷传感器I。
[0075]旋转轴30通过经由齿轮35接收图9所示的电动机34的旋转而被驱动旋转。旋转轴30以一端从收容孔26的轴向后侧的开口突出的状态插入收容孔26，其中，该收容孔26在轴向上贯通对置片23而形成，齿轮35与旋转轴30的从收容孔26突出的部分花键嵌合，并被止转。齿轮35被盖37覆盖，该盖37以堵塞收容孔26的轴向后侧的开口的方式利用螺栓36进行固定。在盖37组装有将旋转轴30支承为可旋转的轴承38。
[0076]如图11所示，行星辊31与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触，在旋转轴30旋转时，通过行星辊31与旋转轴30之间的摩擦而使行星辊31也旋转。在周向上以一定间隔设置有多个行星辊31。
[0077]如图10所示，外圈部件32收容于设置于钳体25的对置片23的收容孔26内，在该收容孔26的内周被支承为能够在轴向上滑动。在外圈部件32的轴向前端，形成有与形成于摩擦垫28的背面的卡合凸部39卡合的卡合凹部40，通过该卡合凸部39与卡合凹部40的卡合，外圈部件32相对于钳体25被止转。
[0078]在外圈部件32的内周设置螺旋凸条41，在行星辊31的外周设置与螺旋凸条41卡合的圆周槽42，在行星辊31旋转时，外圈部件32的螺旋凸条41被圆周槽42引导，外圈部件32在轴向上移动。此处，在行星辊31的外周设置有导程角为O度的圆周槽42，但也可以替代圆周槽42，设置具有与螺旋凸条41不同的导程角的螺旋槽。
[0079]轮架33由将行星辊31支承为可旋转的轮架销33A、将该各轮架销33A的轴向前端的周向间隔保持为一定的环状轮架板33C、以及将各轮架销33A的轴向后端的周向间隔保持为一定的环状轮架主体33B构成。轮架板33C与轮架主体33B在将行星辊31置于它们之间而在轴向上对置，经由配置于在周向上相邻的行星辊31之间的连结棒43被连结。
[0080]轮架主体33B经由滑动轴承44被支承于旋转轴30，并能够相对于旋转轴30相对旋转。在行星辊31与轮架主体33B之间组装有推力轴承45，该推力轴承45截断行星辊31的自转传递于轮架主体33B。
[0081]各轮架销33A被缩径环形弹簧46向径向内方施力，该缩径环形弹簧46被安装为与在周向上隔开间隔地配置的多个轮架销33A外接。通过该缩径环形弹簧46的施力，行星辊31的外周向旋转轴30的外周被推压，从而防止旋转轴30与行星辊31之间的滑动。为了使缩径环形弹簧46的施力作用于行星辊31的轴向全长，而在轮架销33A的两端设置有缩径环形弹簧46。
[0082]载荷传感器I以平行板3位于平行板2的轴向后方的朝向嵌入收容孔26内。在轮架33与载荷传感器I之间组装有与轮架33 —体公转的隔离物47，该隔离物47被推力轴承9支承为可旋转。旋转轴30被组装于平行板2的圆筒部7内的径向轴承8支承为可旋转。
[0083]载荷传感器I通过由安装于收容孔26的内周的止动环49卡止平行板3的外周缘而被限制向轴向后方移动。而且，该载荷传感器I经由推力轴承9与隔离物47在轴向上支承轮架主体33B，由此限制轮架33向轴向后方移动。此外，轮架33还由安装于旋转轴30的轴向前端的止动环50限制向轴向前方移动。因此，轮架33向轴向前方与向轴向后方移动都被限制，保持于轮架33的行星辊31也处于被限制轴向移动的状态。
[0084]在平行板3的外周的凹部14嵌入有与收容孔26的内周卡止的键部件13，通过该凹部14与键部件13的卡合，平行板3在收容孔26的内周被止转。
[0085]下面说明上述电动制动装置的动作例。
[0086]如果使电动机34进行动作，则旋转轴30旋转，行星辊31边以轮架销33A为中心自转边以旋转轴30为中心公转。此时，通过螺旋凸条41与圆周槽42的卡合而使外圈部件32与行星辊31在轴向上相对移动，但是因为行星辊31与轮架33都被限制轴向移动，因此行星辊31不在轴向上移动，而外圈部件32在轴向上移动。如此，直动致动器27将由电动机34驱动的旋转轴30的旋转转换为外圈部件32的轴向移动，由该外圈部件32向摩擦垫28施加轴向载荷，由此将摩擦垫28向制动盘21推压，产生制动力。
[0087]此处，在将摩擦垫向制动盘21推压时，摩擦垫28受到向轴向后方的反作用力，该反作用力经由外圈部件32、行星辊31、轮架33、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，通过该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，磁靶5与磁传感器6产生周向上的相对位移。因为磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，所以能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。此外，通过使用该磁传感器6的输出信号对载荷进行 反馈控制，能够实现高精度的载荷控制。
[0088]但是，上述电动制动装置由于将载荷传感器I组装于承受在将摩擦垫28向制动盘21推压时作用于摩擦垫28的向轴向后方的反作用力的部分，因此如果载荷传感器I的轴向刚性低(即载荷传感器I负载有轴向载荷时的载荷传感器I的轴向变形量大)，则有可能制动响应性变差，载荷反馈控制变得不稳定。因此，确保载荷传感器I的轴向刚性是重要课题。为此，通过使用轴向刚性高且负载有轴向载荷时的轴向变形量小的上述载荷传感器1，能够提高制动的响应性并实现稳定的载荷反馈控制。
[0089]在该电动制动装置中，作为将旋转轴30的旋转转换为摩擦垫28的轴向移动的运动转换机构，采用了行星辊机构，其中，该行星辊机构由与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊31、将行星辊31保持为可自转且可公转并被限制轴向移动的轮架33、被配置为包围多个行星辊31的外圈部件32、设置于外圈部件32的内周的螺旋凸条41、以及以与螺旋凸条41卡合的方式设置于各行星辊31的外周的螺旋槽或圆周槽42构成，但对于采用了其他结构的运动转换机构的电动制动装置也能够组装上述载荷传感器I。
[0090]例如，在图12中示出了在采用滚珠丝杠机构作为运动转换机构的电动制动装置组装有载荷传感器I的例子。下面对与上述实施方式相对应的部分标注相同符号，并省略说明。
[0091]图12所示的电动制动装置具有:旋转轴30、与旋转轴30 —体设置的螺纹轴51、被设置为包围螺纹轴51的螺母52、在形成于螺纹轴51的外周的螺纹槽53与形成于螺母52的内周的螺纹槽54之间组装的多个滚珠55、使滚珠55从螺母52的螺纹槽54的终点返回始点的未图示的返回管以及配置于螺母52的轴向后方的载荷传感器I。
[0092]螺母52以被止转状态在轴向上可滑动地被收容于在对置片23设置的收容孔26内。在螺纹轴51的轴向后端设置有与螺纹轴51—体旋转的隔离物47，该隔离物47由载荷传感器I的推力轴承9支承。此处，载荷传感器I经由隔离物47在轴向上支承螺纹轴51，由此限制螺纹轴51向轴向后方移动。
[0093]该电动制动装置通过使旋转轴30旋转，而使螺纹轴51与螺母52相对旋转，使螺母52向轴向前方移动而将其向制动盘21推压。此时，向轴向后方的反作用力作用于摩擦垫28，该反作用力经由螺母52、螺纹轴51、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，由于该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，从而磁靶5与磁传感器6产生周向的相对位移。磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0094]此外，在图13中示出了在采用了滚珠坡道机构(ball ramp mechanism)作为运动转换机构的电动制动装置组装有载荷传感器I的例子。
[0095]在图13中，电动制动装置具有:旋转轴30、在旋转轴30的外周被止转的旋转盘60、与旋转盘60的轴向前方对置配置的直动盘61、夹设于旋转盘60与直动盘61之间的多个滚珠62以及配置于直动盘61的轴向后方的载荷传感器I。
[0096]直动盘61以相对于钳体25被止转的状态在轴向上可滑动地收容于在对置片23设置的收容孔26内。在旋转盘60的轴向后端设置有与旋转盘60 —体旋转的隔离物47，该隔离物47由载荷传感器I的推力轴承9支承。此处，载荷传感器I经由隔离物47在轴向上支承旋转盘60，由此限制旋转盘60向轴向后方移动。
[0097]如图13、图14所示，在旋转盘60的相对于直动盘61的对置面60a形成有沿周向的一个方向深度逐渐变浅的倾斜槽63，在直动盘61的相对于旋转盘60的对置面61a形成有沿周向的另一方向深度逐渐变浅的倾斜槽64。如图15(a)所示，滚珠62组装于旋转盘60的倾斜槽63与直动盘61的倾斜槽64之间，如图15 (b)所示，如果旋转盘60相对于直动盘61相对旋转，则滚珠62在倾斜槽63、64内滚动，旋转盘60与直动盘61的间隔扩大。
[0098]该电动制动装置通过使旋转轴30旋转，而使直动盘61与旋转盘60相对旋转，使直动盘61向轴向前方移动，将摩擦垫28向制动盘21推压。此时，向轴向后方的反作用力作用于摩擦垫28，该反作用力经由旋转盘60、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，通过该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，从而磁靶5与磁传感器6产生周向的相对位移。磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0099]符号说明:
[0100]I…载荷传感器；2、3…平行板；2a、3a…对置面；4…连结片；5…磁祀；6…磁传感器；9…推力轴承；10...滾动体；12...轨道面；17、18…永久磁铁；21...制动盘；28...摩檫垫；34…电动机;0…中心位置。
【主权项】
1.一种磁载荷传感器，其特征在于，具备: 磁革El (5)，其产生磁场； 磁传感器￠)，其检测所述磁靶(5)所产生的磁场的强度； 一对平行板(2、3)，它们在轴向上隔开间隔平行配置；以及 连结片(4)，其将所述一对平行板(2、3)彼此连结； 该连结片(4)被设置为相对于轴向倾斜，以便在所述一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过连结片(4)的挠曲而使所述平行板(2、3)彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移， 对于所述磁靶(5)以及磁传感器(6)而言，在所述一对平行板(2、3)中的一方的平行板(2)安装有磁靶(5)，在另一方的平行板(3)安装有磁传感器￠)，以便通过所述平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而使磁革El (5)与磁传感器(6)在与轴向垂直的方向上产生相对位移。2.根据权利要求1所述的磁载荷传感器，其特征在于， 在所述一对平行板(2、3)之间在周向上隔开间隔地设置有多个所述连结片(4)，这些连结片(4)被设置为全部向同一周向倾斜，以便在所述一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过各连结片(4)的挠曲而使平行板(2、3)彼此以保持中心位置(O)的状态在周向上相对移动。3.根据权利要求2所述的磁载荷传感器，其特征在于， 所述磁靶(5)在所述磁靶(5)与磁传感器￠)的相对位移方向上相邻地具有N极与S极，该N极与S极在与通过所述平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶(5)与磁传感器￠)的相对位移方向正交的方向上被磁化，在相邻的N极与S极的分界线的附近配置有所述磁传感器(6)。4.根据权利要求3所述的磁载荷传感器，其特征在于， 所述磁靶(5)由两端具有N极与S极的两个永久磁铁(17、18)构成，上述两个永久磁铁(17、18)以另一方的永久磁铁(18)的S极位于一方的永久磁铁(17)的N极的旁边且所述另一方的永久磁铁(18)的N极位于所述一方的永久磁铁(17)的S极的旁边的方式以反向的状态被粘接。5.根据权利要求2?4中任一项所述的磁载荷传感器，其特征在于， 将所述磁靶(5)及磁传感器(6)配置于所述一对平行板(2、3)的对置面(2a、3a)的外径侧部分。6.—种电动制动装置，其具有电动机(34)以及将该电动机(34)的旋转转换为摩擦垫(28)的轴向移动的运动转换机构，将所述摩擦垫(28)向制动盘(21)推压而产生制动力， 该电动制动装置的特征在于， 将权利要求1?5中任一项所述的磁载荷传感器(I)组装于在将所述摩擦垫(28)推压到制动盘(21)时承受作用于摩擦垫(28)的向轴向后方的反作用力的部分。
【专利摘要】本发明提供一种轴向刚性高的载荷传感器。磁载荷传感器(1)具有一对平行板(2、3)、和将平行板(2、3)彼此连接的连结片(4)。连结片(4)被设置为相对于轴向倾斜，以便在一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过连结片(4)的挠曲而使平行板(2、3)彼此产生在与轴向垂直的方向上的相对位移。在平行板(2)安装有磁靶(5)，在平行板(3)安装有磁传感器(6)。通过平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移，从而磁靶(5)与磁传感器(6)在与轴向垂直的方向上产生相对位移。
【IPC分类】G01L1/04, F16D66/00, F16D65/18, F16D55/00, G01L5/22
【公开号】CN104903690
【申请号】CN201480004323
【发明人】增田唯
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年1月7日
【公告号】EP2944936A1, US20150355038, WO2014109305A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁载荷传感器及使用了该磁载荷传感器的电动制动装置。
【背景技术】
[0002]电动制动装置通常将电动机的旋转转换为摩擦垫的轴向移动，将该摩擦垫向制动盘推压，而产生制动力。该电动制动装置，为了将制动力控制在希望大小，而大多将载荷传感器组装于在摩擦垫按压制动盘时承受作用于摩擦垫的向轴向后方的反作用力的部分。
[0003]作为如此组装于电动制动装置的载荷传感器，例如，已知有下述专利文献I所述的装置。专利文献I的载荷传感器具有:产生磁场的磁靶、检测该磁靶所产生的磁场的强度的磁传感器以及在负载有轴向载荷时产生轴向变形的弹簧。磁靶安装于弹簧，磁传感器以在与轴向垂直的方向上与磁靶对置的方式固定配置。
[0004]如果该载荷传感器在弹簧负载有轴向载荷，则通过弹簧的变形而使磁靶与磁传感器在轴向上相对移位。此时，因为根据磁靶与磁传感器的相对位移而由磁传感器检测出的磁场的强度发生变化，所以能够根据磁传感器的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0005]但是，对于该载荷传感器而言，由于载荷的负载方向(轴向)与负载载荷时的磁靶和磁传感器的相对位移方向(轴向)为相同方向，所以存在无法兼顾载荷传感器的轴向刚性与载荷传感器的检测精度的问题。
[0006]S卩，为了提高上述载荷传感器的轴向刚性而需要使用高刚性的弹簧，但是这样一来，负载有载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移量会减小，因此载荷的分辨率粗化，产生载荷检测精度降低的问题。相反，为了提高载荷的检测精度，而需要使用低刚性的弹簧，增大负载载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移量，以便细化载荷的分辨率，但是这样一来，产生载荷传感器的轴向刚性降低的问题。
[0007]特别是，在车辆用电动制动装置组装有载荷传感器的情况下，如果载荷传感器的轴向刚性低(即载荷传感器负载有轴向载荷时的载荷传感器的轴向变形量大)，则可能出现制动的响应性变差，电动制动的载荷反馈控制不稳定的情况，因此确保载荷传感器的轴向刚性成为重要课题，此外确保载荷的检测精度也很重要。
[0008]专利文献1:日本特开2004-301835号公报
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的课题在于，提供轴向刚性高的载荷传感器。
[0010]本申请的发明人着眼于，专利文献I的载荷传感器无法兼顾载荷传感器的轴向刚性与载荷传感器的检测精度的问题起因于载荷的负载方向(轴向)与负载有载荷时的磁靶和磁传感器的相对位移方向(轴向)为相同方向的情况。并基于该着眼点，在磁载荷传感器中采用了如下结构。
[0011]该磁载荷传感器具有:
[0012]磁靶，其产生磁场；
[0013]磁传感器，其检测上述磁靶所产生的磁场的强度；
[0014]一对平行板，它们在轴向上隔开间隔地行配置；以及
[0015]连结片，其将上述一对平行板彼此连结；
[0016]该连结片被设置为相对于轴向倾斜，以便在上述一对平行板负载有轴向载荷时，通过连结片的挠曲而使上述平行板彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，
[0017]对于上述磁靶以及磁传感器而言，在上述一对平行板中的一方的平行板安装有磁靶，在另一方的平行板安装有磁传感器，以便通过上述平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而使磁靶与磁传感器在与轴向垂直的方向上产生相对位移。
[0018]这样一来，在一对平行板负载有轴向载荷时，通过连结片的挠曲而使平行板彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板的磁靶与安装于另一方的平行板的磁传感器产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，因为与磁靶与磁传感器的相对位移对应地由磁传感器检测的磁场的强度变化，所以能够基于磁传感器的输出信号检测轴向载荷的大小。此外，负载有轴向载荷时的平行板彼此的轴向位移量比此时的磁靶与磁传感器的相对位移量(平行板彼此在与轴向垂直的方向上的位移量)足够小，因此载荷传感器的轴向刚性高。
[0019]优选在上述一对平行板之间在周向上隔开间隔地设置有多个上述连结片，这些连结片被设置为全部向同一周向倾斜，以便在上述一对平行板负载有轴向载荷时，通过各连结片的挠曲而使平行板彼此以保持中心位置的状态在周向上相对移动。
[0020]这样一来，在平行板负载有轴向载荷时的平行板的移动方式形成为以保持中心位置的状态的周向移动，因此能够以推力轴承支承上述一对平行板的任一个。由此容易将载荷传感器组装于产生轴向载荷的装置(电动制动装置等)。
[0021]优选作为上述磁靶而采用在上述磁靶与磁传感器的相对位移方向上相邻地具有N极与S极的磁靶，其中，该N极与S极在与通过上述平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶与磁传感器的相对位移方向正交的方向上被磁化，在相邻的N极与S极的分界线的附近配置有上述磁传感器。
[0022]这样一来，在磁靶的N极与S极的分界线附近，产生在磁靶和磁传感器的相对位移方向上相邻的反向的高密度磁通，该磁通贯穿磁传感器。因此，磁传感器的输出信号能够与磁靶与磁传感器的微小的相对移动对应地急剧变化，高精度地检测平行板所负载的载荷的大小。此外，因为磁传感器的输出信号产生相对于通过平行板彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶与磁传感器的相对位移而急剧变化，而相对于除此以外的磁靶与磁传感器的相对位移几乎不变化的指向性，因此磁传感器的输出信号不易受到外部振动的影响，能够以稳定的精度检测载荷的大小。
[0023]优选作为这种磁靶而采用以在与磁传感器对置的一侧存在N极与S极，在其相反的一侧存在S极与N极的方式实施了多极磁化的单一永久磁铁，但优选采用将两端具有N极与S极的两个永久磁铁反向粘接而成的磁靶。即，优选采用以另一方的永久磁铁的S极位于一方的永久磁铁的N极的旁边且上述另一方的永久磁铁的N极位于上述一方的永久磁铁的S极的旁边的方式以反向的状态粘接两个永久磁铁而成的磁靶。这样一来，能够有效提高在磁靶的N极与S极的分界线附近产生的反向的磁通的密度，能够极高精度地检测平行板所负载的载荷的大小。
[0024]但是，在通过各连结片的挠曲而使平行板彼此以保持中心位置的状态在周向上相对移动时，对于平行板彼此在周向上的相对位移的大小，外径侧大于内径侧。因此，优选上述磁靶以及磁传感器配置于上述一对平行板的对置面的外径侧部分。这样一来，能够高精度地检测载荷。
[0025]此外，在本发明中，作为使用了上述载荷传感器的电动制动装置，提供如下电动制动装置，其具有电动机以及将该电动机的旋转转换为摩擦垫的轴向移动的运动转换机构，将上述摩擦垫向制动盘推压而产生制动力，将上述载荷传感器组装于在将上述摩擦垫向制动盘推压时承受作用于摩擦垫的向轴向后方的反作用力的部分。
[0026]对于本发明的磁载荷传感器而言，负载有轴向载荷时的磁靶与磁传感器的相对位移方向为相对于载荷的负载方向正交的方向。因此，能够提高载荷传感器的轴向刚性。
【附图说明】
[0027]图1是表示本发明的实施方式的磁载荷传感器的剖视图。
[0028]图2是沿图1的I1-1I线的剖视图。
[0029]图3是沿图2的II1-1II线的放大剖视图。
[0030]图4是表示图3所示的在一对平行板负载有轴向载荷的状态的放大剖视图。
[0031]图5是表示图3所示的磁革El附近的磁通的示意图。
[0032]图6是表示由单一永久磁铁构成图5所示的磁革El的变形例的示意图。
[0033]图7是表示将图1所示的磁靶与磁传感器在径向上对置配置的变形例的剖视图。
[0034]图8是沿图7的VII1-VIII线的剖视图。
[0035]图9是表示组装有图1所示的载荷传感器的电动制动装置的剖视图。
[0036]图10是图9的直动致动器附近的放大剖视图。
[0037]图11是沿图10的X1-XI线的剖视图。
[0038]图12是表示在使用了滚珠丝杠机构的电动制动装置组装有图1所示的载荷传感器的例子的剖视图。
[0039]图13是表示在使用了滚珠坡道机构的电动制动装置组装有图1所示的载荷传感器的例子的剖视图。
[0040]图14是沿图13的XIV-XIV线的剖视图。
[0041]图15(a)是表示图14所示的滚珠与倾斜槽的关系的图，图15(b)是表示旋转盘与直动盘从图15(a)所示的状态相对旋转而两盘间隔扩大的状态的图。
【具体实施方式】
[0042]图1示出了本发明的实施方式的磁载荷传感器I。该载荷 传感器I具有:在轴向上隔开间隔地平行配置的一对平行板2、3、将该平行板2、3彼此连接的多个连结片4、安装于一方的平行板2的磁靶5以及安装于另一方的平行板3的磁传感器6。
[0043]从轴向观察，平行板2的外周形成为圆形的圆环盘状。该平行板2能够由铁等金属形成。在平行板2的径向内端，一体地形成有向与平行板3相反的一侧延伸的圆筒部7，在该圆筒部7内组装有支承旋转轴30 (参照图10)的径向轴承8。
[0044]平行板2由推力轴承9而在轴向上被支承。推力轴承9具有:在周向上隔开间隔地设置的多个滚动体10以及保持这些滚动体10的间隔的保持器11。平行板2在与对置于平行板3的一侧相反的一侧的面具有供推力轴承9的滚动体10滚动接触的轨道面12。如图所示，在作为滚动体10采用耐载荷大的针状滚子或圆筒滚子的情况下，轨道面12为实施热处理(例如，高频淬火)而固化的连续为圆环状的平面。在作为滚动体10采用球的情况下，轨道面12为实施热处理而固化的连续为圆环状的槽的内表面。
[0045]平行板3与平行板2相同，从轴向观察，外周形成为圆形的圆环盘状。平行板3能够由铁等金属形成。平行板3的外径等于或大于平行板2。在平行板3的外周形成有通过与止转用键部件13(参照图10)卡合来限制平行板3的周向移动的凹部14。也可以替代凹部14形成止转用凸部。
[0046]各连结片4设置于平行板2、3之间，各连结片4的一端与平行板2的相对于平行板3的对置面2a连接，各连结片4的另一端与平行板3的相对于平行板2的对置面3a连接。此处，连结片4与平行板2、3也能够通过焊接等连接，但如图3所示，优选通过将连结片4与平行板2、3形成为无接缝的一体成型品，而将连结片4与平行板2、3连接。如此，能够确保连结片4与平行板2、3的连接部分的耐久性。
[0047]作为将连结片4与平行板2、3 —体成型的方法，例如，能够采用金属粉末注射。金属粉末注射是通过以高压向成型模具中注入混合有金属粉末与少量树脂的材料来成型零部件，之后将零部件放入加热炉，使树脂蒸发的成型方法。
[0048]如图2所示，各连结片4在绕平行板2、3的中心位置O的周向上等间隔地配置。各连结片4形成为以平行板2、3的周向为厚度方向的板状。各连结片4相对于轴向(图2的垂直于纸面的方向)倾斜设置。
[0049]各连结片4全部向相同周向倾斜。S卩，各连结片4向如下所述的周向倾斜:各连结片4的靠平行板2侧的端部的周向位置相对于各连结片4的靠平行板3侧的端部的周向位置绕逆时针方向错位的周向。由此，在一对平行板2、3负载有轴向载荷时，通过各连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此以保持中心位置O的状态在周向上相对移动。此时，两块平行板2、3以保持平行的状态相对移动。
[0050]此处，如果将各连结片4如图2所示地配置于平行板2、3的相比外周靠内侧且隔开间隔的位置，并将平行板2、3的内径侧部分彼此连结，则能够增大由连结片4的挠曲而产生的平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小。
[0051]如图3所示，各连结片4的倾斜角Θ在平行板2、3未负载有载荷的状态下被设定为75?87°，优选被设定为80?85°的范围。如果将倾斜角Θ设定为87°以下，优选设定为85°以下，则在平行板2、3负载有轴向载荷时，能够使连结片4可靠地产生挠曲。此处，挠曲是指连结片4的一端与另一端在与轴向垂直的方向上产生相对位移之类的连结片4的变形。此外，如果将倾斜角Θ设定为75°以上，优选设定为80°以上，则能够将在平行板2、3负载轴向载荷而连结片4产生挠曲时的平行板2、3彼此的轴向相对位移量，抑制为比平行板2、3彼此在与轴向垂直的方向上的位移量足够小。
[0052]在连结片4的靠平行板2侧的端部的钝角侧的角部分，设置有截面为圆弧状的圆角部15，在连结片4的靠平行板3侧的端部的钝角侧的角部分，也设置有截面为圆弧状的圆角部16。通过设置该圆角部15、16，能够有效地防止在连结片4与平行板2、3的连接部分产生因疲劳导致的裂纹。
[0053]如图1所示，磁靶5固定于平行板2的相对于平行板3的对置面2a的外径侧部分。另一方面，磁传感器6固定于平行板3的相对于平行板2的对置面3a的外径侧部分。磁靶5与磁传感器6对置配置，以便由磁传感器6检测磁靶5所产生的磁场。
[0054]如图3所示，磁靶5由在长度方向上磁化并在两端具有N极与S极的两个永久磁铁17、18构成。这两个永久磁铁17、18以一方的永久磁铁17的N极旁边设有另一方的永久磁铁18的S极、且一方的永久磁铁17的S极旁边设有另一方的永久磁铁18的N极的方式以形成为反向的状态粘接。该磁靶5以两个永久磁铁17、18在平行板2的周向(图3的左右方向)上邻接的状态固定于平行板2。
[0055]作为永久磁铁17、18，例如，如果使用钕磁铁，则能够节省空间并产生强磁通，但也可以使用钐钴磁铁、钐铁氮磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、镨磁铁等。如果使用钐钴磁铁、钐铁氮磁铁或铝镍钴磁铁，则能够抑制随着永久磁铁17、18的温度升高而出现的磁通减少。此外，如果使用镨磁铁，则能够提高永久磁铁17、18的机械强度。
[0056]磁传感器6以在两个永久磁铁17、18的相邻磁极的分界线附近与磁靶5对置的方式配置。作为磁传感器6，可以使用磁阻元件(所谓MR传感器)、磁阻抗元件(所谓的MI传感器)，但如果使用霍尔1C，则在成本方面有利，此外，因为市场销售有高耐热性的霍尔1C，所以适合于电动制动的用途。
[0057]此处，位于与磁传感器6对置的位置的N极(永久磁铁17的N极)与S极(永久磁铁18的S极)配置为，在通过连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生相对位移时的磁靶5与磁传感器6的相对位移方向(图3的左右方向)上邻接。此外，位于与磁传感器6对置的位置的N极与S极的磁化方向为，相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向(图3的上下方向)。
[0058]对于该载荷传感器I而言，如图4的箭头所示，如果在一对平行板2、3负载有轴向载荷，则由于连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生与轴向垂直的方向的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板2的磁靶5与安装于另一方的平行板3的磁传感器6产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，与磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地，由磁传感器6检测出的磁场的强度发生变化。因此，通过事先掌握输入于平行板2、3的轴向载荷的大小与磁传感器6的输出信号的关系，能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0059]此处，在载荷传感器I负载有轴向载荷时的磁革El 5与磁传感器6的周向的相对位移的大小极小。例如，将该载荷传感器I组装于后述电动制动装置时，在载荷传感器I负载有最大30kN的轴向载荷，但此时的磁革El 5与磁传感器6的周向的相对位移的大小为0.1mm左右。
[0060]为了高精度地检测这种微小位移，在该载荷传感器1，将一方的永久磁铁17的N极与另一方的永久磁铁18的S极在周向上邻接配置。即，如果一方的永久磁铁17的N极与另一方的永久磁铁18的S极在周向上邻接，则如图5所示，在磁靶5的N极与S极的分界线附近反向产生相邻的高密度磁通，该磁通成为贯穿磁传感器6的状态。因此，与磁靶5与磁传感器6的微小的相对移动对应地，磁传感器6的输出信号急剧变化。因此，尽管磁革巴5与磁传感器6在周向上的相对移动量微小，也能高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。此处，如果用强磁性材料(例如，铁)形成从磁靶5观察时位于磁传感器6的里侧的平行板3，则能够有效提高贯穿磁传感器6的磁通的密度。
[0061]如上所述，对于该载荷传感器I而言，在平行板2、3负载有轴向载荷时，通过连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移，与此相伴，安装于一方的平行板2的磁靶5与安装于另一方的平行板3的磁传感器6产生与轴向垂直的方向上的相对位移。此时，与磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地，由磁传感器6检测出的磁场强度发生变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。即，该载荷传感器I将平行板2、3所负载的轴向载荷转换为磁靶5与磁传感器6的周向相对位移进行检测。
[0062]对于该载荷传感器I而言，因为负载有轴向载荷时的磁靶5与磁传感器6的相对位移方向为相对于载荷负载方向正交的方向，所以载荷传感器I的轴向刚性高。即，如图4所示，在一对平行板2、3负载有轴向载荷时，平行板2与连结片4的连接部分近似地沿以连结片4的长度为半径的圆弧进行移动，因此负载有轴向载荷时的平行板2、3彼此的轴向(图4的上下方向)位移量，比磁靶5与磁传感器6的相对位移量(图4左右方向上的位移量)足够小。因此，该载荷传感器I在负载有轴向载 荷时的轴向变形量小，轴向刚性高。
[0063]此外，该载荷传感器I采用了将在相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向上被磁化的N极与S极在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上邻接配置的磁靶5，因此如图5所示，在磁靶5的N极与S极的分界线附近，产生在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上相邻的反向高密度磁通，该磁通贯穿磁传感器6。因此，与磁靶5与磁传感器6的微小的相对移动对应地，磁传感器6的输出信号急剧变化，从而能够高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。
[0064]此外，如果采用将在相对于磁靶5与磁传感器6的相对位移方向正交的方向上被磁化的N极与S极在磁靶5与磁传感器6的相对位移方向上邻接配置的磁靶5，则与该磁靶5对置配置的磁传感器6的输出信号显不出，相对于磁革El 5与磁传感器6的相对位移急剧变化，另一方面，相对于除此以外的磁靶5与磁传感器6的相对位移几乎不变化的指向性。因此，磁传感器6的输出信号很难受到外部振动的影响，能够以稳定的精度检测载荷的大小。
[0065]作为磁革El 5，例如，如图6所不，可以米用以在与磁传感器6对置的一侧存在N极与S极、在其相反的一侧存在S极与N极的方式实施有多极磁化的单一永久磁铁。但是，如上述实施方式所示，优选采用将两端具有N极与S极的两个永久磁铁17、18反向粘接而成的磁靶。如此，能够有效提高在磁靶5的N极与S极的分界线附近产生的反向磁通的密度，能够极高精度地检测平行板2、3所负载的载荷的大小。
[0066]但是，在通过各连结片4的挠曲而使平行板2、3彼此以保持中心位置O的状态在周向上相对移动时，对于平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小，外径侧大于内径侧。因此，磁靶5以及磁传感器6如上述实施方式所示地优选配置于一对平行板2、3的对置面2a,3a的外径侧部分。如此，能够以高精度检测载荷。
[0067]此外，如图2所示，如果连结片4设置为将平行板2、3的内径侧部分彼此连结，则与以将平行板2、3的外径侧部分彼此连结的方式设置有连结片4的情况相比，由连结片4的挠曲而产生的平行板2、3彼此在周向上的相对位移的大小增大，因此能够高精度地检测载荷。
[0068]此外，在上述载荷传感器I中，供推力轴承9的滚动体10滚动接触的轨道面12直接形成于平行板2，在推力轴承9与平行板2之间，不存在供滚动体10滚动接触的其他部件(一般的推力轴承9的轨道盘)，因此载荷传感器I的轴向长度相应缩短，适合于要求缩短轴向长度的电动制动装置。
[0069]磁靶5与磁传感器6可以如图7、8所示地在平行板2、3的径向上对置配置，但如上述实施方式所示，如果在平行板2的轴向上对置配置，则便于将磁靶5以及磁传感器6组装于平行板2、3，成本低。
[0070]在图1?图8中，将磁靶5固定于平行板2，将磁传感器6固定于平行板3，但也可以使该磁靶5与磁传感器6的关系相反。即，可以将磁传感器6固定于平行板2，将磁靶5固定于平行板3。
[0071]在图9?图11示出了使用上述载荷传感器I的车辆用电动制动装置。
[0072]该电动制动装置由钳体(caliper body) 25、直动致动器27以及左右一对摩擦垫28、29构成，其中，钳体25形成为利用桥24将夹设有与车轮一体旋转的制动盘21并对置的对置片22、23连结的形状，直动致动器27组装于在对置片23的相对于制动盘21的对置面开口的收容孔26。
[0073]摩擦垫28设置于对置片23与制动盘21之间，被安装于钳体25的垫销(未图示)支承为在制动盘21的轴向上可移动。另一方的摩擦垫29安装于相反的一侧的对置片22。钳体25被支承为能够在制动盘21的轴向上滑动。
[0074]如图10所示，直动致动器27具有:旋转轴30、与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊31、配置为围绕这些行星辊31的外圈部件32、将行星辊31保持为可自转且可公转的轮架33以及配置于外圈部件32的轴向后方的载荷传感器I。
[0075]旋转轴30通过经由齿轮35接收图9所示的电动机34的旋转而被驱动旋转。旋转轴30以一端从收容孔26的轴向后侧的开口突出的状态插入收容孔26，其中，该收容孔26在轴向上贯通对置片23而形成，齿轮35与旋转轴30的从收容孔26突出的部分花键嵌合，并被止转。齿轮35被盖37覆盖，该盖37以堵塞收容孔26的轴向后侧的开口的方式利用螺栓36进行固定。在盖37组装有将旋转轴30支承为可旋转的轴承38。
[0076]如图11所示，行星辊31与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触，在旋转轴30旋转时，通过行星辊31与旋转轴30之间的摩擦而使行星辊31也旋转。在周向上以一定间隔设置有多个行星辊31。
[0077]如图10所示，外圈部件32收容于设置于钳体25的对置片23的收容孔26内，在该收容孔26的内周被支承为能够在轴向上滑动。在外圈部件32的轴向前端，形成有与形成于摩擦垫28的背面的卡合凸部39卡合的卡合凹部40，通过该卡合凸部39与卡合凹部40的卡合，外圈部件32相对于钳体25被止转。
[0078]在外圈部件32的内周设置螺旋凸条41，在行星辊31的外周设置与螺旋凸条41卡合的圆周槽42，在行星辊31旋转时，外圈部件32的螺旋凸条41被圆周槽42引导，外圈部件32在轴向上移动。此处，在行星辊31的外周设置有导程角为O度的圆周槽42，但也可以替代圆周槽42，设置具有与螺旋凸条41不同的导程角的螺旋槽。
[0079]轮架33由将行星辊31支承为可旋转的轮架销33A、将该各轮架销33A的轴向前端的周向间隔保持为一定的环状轮架板33C、以及将各轮架销33A的轴向后端的周向间隔保持为一定的环状轮架主体33B构成。轮架板33C与轮架主体33B在将行星辊31置于它们之间而在轴向上对置，经由配置于在周向上相邻的行星辊31之间的连结棒43被连结。
[0080]轮架主体33B经由滑动轴承44被支承于旋转轴30，并能够相对于旋转轴30相对旋转。在行星辊31与轮架主体33B之间组装有推力轴承45，该推力轴承45截断行星辊31的自转传递于轮架主体33B。
[0081]各轮架销33A被缩径环形弹簧46向径向内方施力，该缩径环形弹簧46被安装为与在周向上隔开间隔地配置的多个轮架销33A外接。通过该缩径环形弹簧46的施力，行星辊31的外周向旋转轴30的外周被推压，从而防止旋转轴30与行星辊31之间的滑动。为了使缩径环形弹簧46的施力作用于行星辊31的轴向全长，而在轮架销33A的两端设置有缩径环形弹簧46。
[0082]载荷传感器I以平行板3位于平行板2的轴向后方的朝向嵌入收容孔26内。在轮架33与载荷传感器I之间组装有与轮架33 —体公转的隔离物47，该隔离物47被推力轴承9支承为可旋转。旋转轴30被组装于平行板2的圆筒部7内的径向轴承8支承为可旋转。
[0083]载荷传感器I通过由安装于收容孔26的内周的止动环49卡止平行板3的外周缘而被限制向轴向后方移动。而且，该载荷传感器I经由推力轴承9与隔离物47在轴向上支承轮架主体33B，由此限制轮架33向轴向后方移动。此外，轮架33还由安装于旋转轴30的轴向前端的止动环50限制向轴向前方移动。因此，轮架33向轴向前方与向轴向后方移动都被限制，保持于轮架33的行星辊31也处于被限制轴向移动的状态。
[0084]在平行板3的外周的凹部14嵌入有与收容孔26的内周卡止的键部件13，通过该凹部14与键部件13的卡合，平行板3在收容孔26的内周被止转。
[0085]下面说明上述电动制动装置的动作例。
[0086]如果使电动机34进行动作，则旋转轴30旋转，行星辊31边以轮架销33A为中心自转边以旋转轴30为中心公转。此时，通过螺旋凸条41与圆周槽42的卡合而使外圈部件32与行星辊31在轴向上相对移动，但是因为行星辊31与轮架33都被限制轴向移动，因此行星辊31不在轴向上移动，而外圈部件32在轴向上移动。如此，直动致动器27将由电动机34驱动的旋转轴30的旋转转换为外圈部件32的轴向移动，由该外圈部件32向摩擦垫28施加轴向载荷，由此将摩擦垫28向制动盘21推压，产生制动力。
[0087]此处，在将摩擦垫向制动盘21推压时，摩擦垫28受到向轴向后方的反作用力，该反作用力经由外圈部件32、行星辊31、轮架33、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，通过该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，磁靶5与磁传感器6产生周向上的相对位移。因为磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，所以能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。此外，通过使用该磁传感器6的输出信号对载荷进行 反馈控制，能够实现高精度的载荷控制。
[0088]但是，上述电动制动装置由于将载荷传感器I组装于承受在将摩擦垫28向制动盘21推压时作用于摩擦垫28的向轴向后方的反作用力的部分，因此如果载荷传感器I的轴向刚性低(即载荷传感器I负载有轴向载荷时的载荷传感器I的轴向变形量大)，则有可能制动响应性变差，载荷反馈控制变得不稳定。因此，确保载荷传感器I的轴向刚性是重要课题。为此，通过使用轴向刚性高且负载有轴向载荷时的轴向变形量小的上述载荷传感器1，能够提高制动的响应性并实现稳定的载荷反馈控制。
[0089]在该电动制动装置中，作为将旋转轴30的旋转转换为摩擦垫28的轴向移动的运动转换机构，采用了行星辊机构，其中，该行星辊机构由与旋转轴30的外周的圆筒面滚动接触的多个行星辊31、将行星辊31保持为可自转且可公转并被限制轴向移动的轮架33、被配置为包围多个行星辊31的外圈部件32、设置于外圈部件32的内周的螺旋凸条41、以及以与螺旋凸条41卡合的方式设置于各行星辊31的外周的螺旋槽或圆周槽42构成，但对于采用了其他结构的运动转换机构的电动制动装置也能够组装上述载荷传感器I。
[0090]例如，在图12中示出了在采用滚珠丝杠机构作为运动转换机构的电动制动装置组装有载荷传感器I的例子。下面对与上述实施方式相对应的部分标注相同符号，并省略说明。
[0091]图12所示的电动制动装置具有:旋转轴30、与旋转轴30 —体设置的螺纹轴51、被设置为包围螺纹轴51的螺母52、在形成于螺纹轴51的外周的螺纹槽53与形成于螺母52的内周的螺纹槽54之间组装的多个滚珠55、使滚珠55从螺母52的螺纹槽54的终点返回始点的未图示的返回管以及配置于螺母52的轴向后方的载荷传感器I。
[0092]螺母52以被止转状态在轴向上可滑动地被收容于在对置片23设置的收容孔26内。在螺纹轴51的轴向后端设置有与螺纹轴51—体旋转的隔离物47，该隔离物47由载荷传感器I的推力轴承9支承。此处，载荷传感器I经由隔离物47在轴向上支承螺纹轴51，由此限制螺纹轴51向轴向后方移动。
[0093]该电动制动装置通过使旋转轴30旋转，而使螺纹轴51与螺母52相对旋转，使螺母52向轴向前方移动而将其向制动盘21推压。此时，向轴向后方的反作用力作用于摩擦垫28，该反作用力经由螺母52、螺纹轴51、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，由于该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，从而磁靶5与磁传感器6产生周向的相对位移。磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0094]此外，在图13中示出了在采用了滚珠坡道机构(ball ramp mechanism)作为运动转换机构的电动制动装置组装有载荷传感器I的例子。
[0095]在图13中，电动制动装置具有:旋转轴30、在旋转轴30的外周被止转的旋转盘60、与旋转盘60的轴向前方对置配置的直动盘61、夹设于旋转盘60与直动盘61之间的多个滚珠62以及配置于直动盘61的轴向后方的载荷传感器I。
[0096]直动盘61以相对于钳体25被止转的状态在轴向上可滑动地收容于在对置片23设置的收容孔26内。在旋转盘60的轴向后端设置有与旋转盘60 —体旋转的隔离物47，该隔离物47由载荷传感器I的推力轴承9支承。此处，载荷传感器I经由隔离物47在轴向上支承旋转盘60，由此限制旋转盘60向轴向后方移动。
[0097]如图13、图14所示，在旋转盘60的相对于直动盘61的对置面60a形成有沿周向的一个方向深度逐渐变浅的倾斜槽63，在直动盘61的相对于旋转盘60的对置面61a形成有沿周向的另一方向深度逐渐变浅的倾斜槽64。如图15(a)所示，滚珠62组装于旋转盘60的倾斜槽63与直动盘61的倾斜槽64之间，如图15 (b)所示，如果旋转盘60相对于直动盘61相对旋转，则滚珠62在倾斜槽63、64内滚动，旋转盘60与直动盘61的间隔扩大。
[0098]该电动制动装置通过使旋转轴30旋转，而使直动盘61与旋转盘60相对旋转，使直动盘61向轴向前方移动，将摩擦垫28向制动盘21推压。此时，向轴向后方的反作用力作用于摩擦垫28，该反作用力经由旋转盘60、隔离物47由载荷传感器I承受。于是，通过该反作用力而使载荷传感器I的连结片4挠曲，从而磁靶5与磁传感器6产生周向的相对位移。磁传感器6的输出信号与该磁靶5与磁传感器6的相对位移对应地变化，因此能够基于磁传感器6的输出信号检测轴向载荷的大小。
[0099]符号说明:
[0100]I…载荷传感器；2、3…平行板；2a、3a…对置面；4…连结片；5…磁祀；6…磁传感器；9…推力轴承；10...滾动体；12...轨道面；17、18…永久磁铁；21...制动盘；28...摩檫垫；34…电动机;0…中心位置。
【主权项】
1.一种磁载荷传感器，其特征在于，具备: 磁革El (5)，其产生磁场； 磁传感器￠)，其检测所述磁靶(5)所产生的磁场的强度； 一对平行板(2、3)，它们在轴向上隔开间隔平行配置；以及 连结片(4)，其将所述一对平行板(2、3)彼此连结； 该连结片(4)被设置为相对于轴向倾斜，以便在所述一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过连结片(4)的挠曲而使所述平行板(2、3)彼此产生与轴向垂直的方向上的相对位移， 对于所述磁靶(5)以及磁传感器(6)而言，在所述一对平行板(2、3)中的一方的平行板(2)安装有磁靶(5)，在另一方的平行板(3)安装有磁传感器￠)，以便通过所述平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而使磁革El (5)与磁传感器(6)在与轴向垂直的方向上产生相对位移。2.根据权利要求1所述的磁载荷传感器，其特征在于， 在所述一对平行板(2、3)之间在周向上隔开间隔地设置有多个所述连结片(4)，这些连结片(4)被设置为全部向同一周向倾斜，以便在所述一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过各连结片(4)的挠曲而使平行板(2、3)彼此以保持中心位置(O)的状态在周向上相对移动。3.根据权利要求2所述的磁载荷传感器，其特征在于， 所述磁靶(5)在所述磁靶(5)与磁传感器￠)的相对位移方向上相邻地具有N极与S极，该N极与S极在与通过所述平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移而产生的磁靶(5)与磁传感器￠)的相对位移方向正交的方向上被磁化，在相邻的N极与S极的分界线的附近配置有所述磁传感器(6)。4.根据权利要求3所述的磁载荷传感器，其特征在于， 所述磁靶(5)由两端具有N极与S极的两个永久磁铁(17、18)构成，上述两个永久磁铁(17、18)以另一方的永久磁铁(18)的S极位于一方的永久磁铁(17)的N极的旁边且所述另一方的永久磁铁(18)的N极位于所述一方的永久磁铁(17)的S极的旁边的方式以反向的状态被粘接。5.根据权利要求2?4中任一项所述的磁载荷传感器，其特征在于， 将所述磁靶(5)及磁传感器(6)配置于所述一对平行板(2、3)的对置面(2a、3a)的外径侧部分。6.—种电动制动装置，其具有电动机(34)以及将该电动机(34)的旋转转换为摩擦垫(28)的轴向移动的运动转换机构，将所述摩擦垫(28)向制动盘(21)推压而产生制动力， 该电动制动装置的特征在于， 将权利要求1?5中任一项所述的磁载荷传感器(I)组装于在将所述摩擦垫(28)推压到制动盘(21)时承受作用于摩擦垫(28)的向轴向后方的反作用力的部分。
【专利摘要】本发明提供一种轴向刚性高的载荷传感器。磁载荷传感器(1)具有一对平行板(2、3)、和将平行板(2、3)彼此连接的连结片(4)。连结片(4)被设置为相对于轴向倾斜，以便在一对平行板(2、3)负载有轴向载荷时，通过连结片(4)的挠曲而使平行板(2、3)彼此产生在与轴向垂直的方向上的相对位移。在平行板(2)安装有磁靶(5)，在平行板(3)安装有磁传感器(6)。通过平行板(2、3)彼此在与轴向垂直的方向上的相对位移，从而磁靶(5)与磁传感器(6)在与轴向垂直的方向上产生相对位移。
【IPC分类】G01L1/04, F16D66/00, F16D65/18, F16D55/00, G01L5/22
【公开号】CN104903690
【申请号】CN201480004323
【发明人】增田唯
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年1月7日
【公告号】EP2944936A1, US20150355038, WO2014109305A1
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