JP2004068976A - クサビ作動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クサビ作動式ブレーキ装置において、所期のクサビ効果が安定して得られるようにして、ブレーキ出力効率を安定させること。
【解決手段】クサビ作動式ブレーキ装置において、直線的なブレーキ作動入力をピストン軸方向のブレーキ作動出力に変換するクサビ伝達機構５０を、ピストン１４と一体的に移動するピストン側プレート５２と、このピストン側プレート５２に対向して配置されてハウジング７１に一体的に設けた反ピストン側プレート５３と、これら両プレート５２，５３間に配置されて各プレートの係合面５２ａ，５３ａに対してローラ５４を介してそれぞれ係合するクサビ部材５１と、ローラ５４を回転可能に保持するとともにクサビ部材５１を直線移動可能に保持してクサビ部材５１の直線移動時には両プレート５２，５３によりガイドされて移動可能なホルダ５５とを備える構成とした。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クサビ作動式ブレーキ装置、特に、アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力をクサビ伝達機構にてピストン軸方向のブレーキ作動出力に変換することにより、ピストンがその軸方向に駆動されて、制動力が発生するように構成したクサビ作動式ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブレーキ装置は、例えば、米国特許明細書第４，２３５，３１２号に示されていて、このブレーキ装置においては、クサビ伝達機構が、前記ピストンと一体的に移動するピストン側部材と、このピストン側部材に対向して配置されてハウジングに一体的に設けた反ピストン側部材と、これら両部材間に配置されて各部材の係合面に対してローラを介してそれぞれ係合するクサビ部材と、前記ローラを回転可能に保持するケージとを備えている。また、このブレーキ装置においては、ブレーキ作動入力がクサビ部材に押し付け力として作用するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のブレーキ装置においては、クサビ部材と各部材の係合面との位置関係を規定するものがないため、各部材の係合面の位置がクサビ部材に対して正規の位置から外れるおそれがあり、その場合には所期のクサビ効果が得られなくて、所期のブレーキ出力効率が得られない。
【０００４】
また、ブレーキ作動入力がクサビ部材に押し付け力として作用するように構成されるとともに、各部材の係合面に対するクサビ部材の移動方向を規定するものがないため、ブレーキ作動入力の作用方向とクサビ部材の移動方向が一致しなくて一直線上にない場合には、クサビ部材にブレーキ作動入力を伝達する荷重伝達部材からクサビ部材に荷重伝達がなされる際に大きな荷重伝達ロスが生じて、荷重伝達効率が大きく低下するおそれがあり、ブレーキ出力効率が低下するおそれがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力をクサビ伝達機構にてピストン軸方向のブレーキ作動出力に変換することにより、シリンダ部に組付けたピストンがその軸方向に駆動されて、制動力が発生するように構成したクサビ作動式ブレーキ装置において、前記クサビ伝達機構を、前記ピストンと一体的に移動するピストン側プレートと、このピストン側プレートに対向して配置されてハウジングに一体的に設けた反ピストン側プレートと、これら両プレート間に配置されて各プレートの係合面に対してローラを介してそれぞれ係合するクサビ部材と、前記ローラを回転可能に保持するとともに前記クサビ部材を直線移動可能に保持して前記クサビ部材の直線移動時には前記両プレートによりガイドされて移動可能なホルダとを備える構成としたこと（請求項１に係る発明）に特徴がある。
【０００６】
この場合において、前記アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力が前記クサビ部材に引っ張り力として作用するように構成すること（請求項２に係る発明）が望ましい。
【０００７】
【発明の作用・効果】
本発明によるクサビ作動式ブレーキ装置においては、アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力がクサビ伝達機構にてピストン軸方向のブレーキ作動出力に変換され、このブレーキ作動出力によりピストンがその軸方向に駆動されて制動力が得られる。
【０００８】
ところで、このクサビ作動式ブレーキ装置においては、ホルダによって、ローラが回転可能に保持されるとともに、クサビ部材が直線移動可能に保持されていて、クサビ部材の直線移動時には、ホルダがピストン側プレートと反ピストン側プレートによりガイドされて移動する。
【０００９】
このため、両プレート、ローラ、クサビ部材等各部材の位置関係と、両プレートに対するクサビ部材の移動方向とをホルダにて規定することが可能である。したがって、両プレート、ローラ等は、クサビ部材に対して正規の位置に保持されて、所期のクサビ効果を安定して得ることが可能であり、ブレーキ出力効率を安定させることが可能である。
【００１０】
また、本発明の実施に際して、アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力がクサビ部材に引っ張り力として作用するように構成した場合には、ブレーキ作動入力の作用方向とクサビ部材の移動方向が一致しなくて一直線上にない場合でも、クサビ部材にブレーキ作動入力を伝達する荷重伝達部材からクサビ部材への荷重伝達が安定して得られる。したがって、ブレーキ作動入力がクサビ部材に押し付け力として作用する場合に比して、荷重伝達部材からクサビ部材に荷重伝達がなされる際の荷重伝達ロスを低減して荷重伝達効率を高めることが可能であり、ブレーキ出力効率を向上させながら安定させることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明を車両用のディスクブレーキ装置に実施した実施形態を示していて、この実施形態のディスクブレーキ装置は、車輪（図１にはタイヤリムの内径位置Ｗｒが仮想線にて示してある）と一体的に回転するディスクロータ１１を挟持可能な一対のインナパッド１２およびアウタパッド１３と、これら各パッド１２，１３をそれぞれディスクロータ１１の各制動面に向けてロータ軸方向に押動可能なピストン１４およびキャリパ１５を備えている。
【００１２】
また、この電気式ディスクブレーキ装置は、ピストン１４とキャリパ１５にロータ軸方向の押動力を付与するための電気モータ２０、歯車伝達機構３０、ネジ送り機構４０およびクサビ伝達機構５０を備えるとともに、各パッド１２，１３とディスクロータ１１間の非制動時における隙間を自動的に調整するための隙間自動調整機構６０を備えている。
【００１３】
インナパッド１２は、図２に示したように、ピストン１４によってディスクロータ１１に向けて押動・押圧される構成であり、アウタパッド１３は、キャリパ１５の反力アーム部１５ａによってディスクロータ１１に向けて押動・押圧される構成である。また、各パッド１２，１３は、マウンティング（図示省略の支持ブラケットで車体に組付けられるもの）にロータ軸方向へ移動可能に組付けられるようになっていて、制動時の制動トルクはマウンティングにて受け止められるようになっている。
【００１４】
ピストン１４は、キャリパ１５のシリンダ部１５ｂに固体潤滑材等からなりピストン１４の軸方向移動を円滑とする円筒状の軸受１６を介してシリンダ軸方向へ摺動可能かつ回転可能に組付けられていて、キャリパ１５間に座板１７とともに介装した皿ばね１８によりディスクロータ１１から離間するピストン軸方向に付勢されている。また、ピストン１４には、隙間自動調整機構６０の構成要素であるアジャストホイール６１とアジャストナット６２が一体的に設けられている。
【００１５】
キャリパ１５は、上記した反力アーム部１５ａとシリンダ部１５ｂを有するとともに、連結アーム部１５ｃを有していて、連結アーム部１５ｃにてマウンティングに周知のようにしてロータ軸方向へ移動可能に組付けられている。また、このキャリパ１５には、主としてクサビ伝達機構５０を収容する第１ハウジング７１と、主としてネジ送り機構４０を収容する第２ハウジング７２と、主として歯車伝達機構３０を収容する第３ハウジング７３が一体的に組付けられている。
【００１６】
電気モータ２０は、ブレーキペダル（図示省略）等による制動操作に応じて正方向に回転駆動され制動解除操作に応じて逆方向に回転駆動される回転軸２１を有していて、この回転軸２１がネジ送り機構４０のネジ軸４１に対して並列（略平行）に配置されるようにして、第２ハウジング７２に組付けられている。
【００１７】
歯車伝達機構３０は、電気モータ２０における回転軸２１の回転駆動力をネジ送り機構４０の入力要素であるネジ軸４１に回転駆動力として減速して伝達するものであり、電気モータ２０とネジ送り機構４０との間に介装されている。この歯車伝達機構３０は、電気モータ２０の回転軸２１に一体的に組付けた入力歯車３１と、第２ハウジング７２に回転自在に組付けられて入力歯車３１と常時噛合する中間歯車３２と、ネジ送り機構４０におけるネジ軸４１の端部に一体的に形成されて中間歯車３２と常時噛合する出力歯車３３を備えていて、入力歯車３１が出力歯車３３より小径とされて減速可能である。
【００１８】
ネジ送り機構４０は、電気モータ２０の回転駆動力をネジ軸方向駆動力に変換してクサビ伝達機構５０に伝達するものであり、第２ハウジング７２に回転可能に組付けたネジ軸４１と、このネジ軸４１のネジ部上に組付けられて第２ハウジング７２にネジ軸方向へ移動可能かつ回転不能に組付けたボールナット４２と、このボールナット４２に連結ピン４３を介して一体的に連結した連結スリーブ４４と、この連結スリーブ４４とクサビ伝達機構５０のクサビ部材５１を一体的に連結する連結ピン４５を備えている。
【００１９】
クサビ伝達機構５０は、ネジ送り機構４０から伝達されるネジ軸方向の駆動力（直線的なブレーキ作動入力）をピストン軸方向の駆動力（ブレーキ作動出力）に変換してピストン１４に伝達するものであり、ピストン１４の端部に組付けたピストン側プレート５２と、このピストン側プレート５２に対向して配置されて第１ハウジング７１に一体的に組付けた反ピストン側プレート５３と、これら両プレート５２，５３間に配置されて各プレート５２，５３に対してそれぞれ一対のローラ５４を介して係合するクサビ部材５１を備えている。
【００２０】
クサビ部材５１は、図２および図３に示したように、反ピストン側を傾斜面とするクサビ面５１ａ，５１ｂを有していて、各クサビ面５１ａ，５１ｂには各ローラ５４が転動可能に係合している。ピストン側プレート５２は、ピストン１４の端部に、ピストン軸方向には一体的に移動可能に、かつピストン軸周りには回転可能に組付けられている。また、ピストン側プレート５２は、クサビ部材５１のピストン側クサビ面５１ａに対して平行な係合平面５２ａを有していて、この係合平面５２ａにはピストン側の各ローラ５４が転動可能に係合している。
【００２１】
一方、反ピストン側プレート５３は、クサビ部材５１の反ピストン側クサビ面５１ｂに対して平行な係合斜面５３ａを有していて、この係合斜面５３ａにはピストン側の各ローラ５４が転動可能に係合している。反ピストン側プレート５３の係合斜面５３ａは、ネジ送り機構４０のネジ軸方向に対して略平行であり、クサビ部材５１の移動方向とネジ送り機構４０におけるボールナット４２および連結スリーブ４４の移動方向（ネジ軸方向）は略一致している。
【００２２】
また、クサビ伝達機構５０は、各ローラ５４を回転可能に保持するとともにクサビ部材５１をネジ軸方向にて直線移動可能に保持してクサビ部材５１の直線移動時には両プレート５２，５３によりガイドされてネジ軸方向に移動可能なホルダ５５を備えている。ホルダ５５は、図４に示したように、クサビ部材５１と両プレート５２，５３をネジ軸方向に対して略直交する方向（ローラ軸方向）にて挟持する一対のプレート部５５ａと、これら一対のプレート部５５ａを一体的に連結する４本の連結柱５５ｂを備えていて、そのネジ軸方向移動量を第１ハウジング７１とこれに固着したストッパボルト５６によって規定されている。
【００２３】
隙間自動調整機構６０は、ピストン１４に一体的に形成したアジャストホイール６１およびアジャストナット６２を備えるとともに、第１ハウジング７１に支持ピン６３を介して回動可能に組付けられて回動端部に形成した爪６４ａをアジャストホイール６１のラチェット歯６１ａに係合可能なアジャストレバー６４と、このアジャストレバー６４の基端部に係合するとともに連結スリーブ４４に係合するようにして介装されてアジャストレバー６４を図２の時計方向へ付勢するコイルスプリング６５と、連結スリーブ４４に組付けられて連結スリーブ４４が図１および図２の実線位置に復帰するときにアジャストレバー６４を実線位置に向けて押動する押動ピン６６と、アジャストナット６２に回転可能に螺合されかつインナパッド１２の裏板に設けた突起１２ａに係合して回転不能なアジャストボルト６７を備えている。
【００２４】
なお、アジャストボルト６７の突出部外周には、シール用のブーツ６８が装着されていて、このブーツ６８の外周端は、キャリパ１５に形成した環状の溝１５ｄに嵌合固定されている。また、アジャストホイール６１とクサビ伝達機構５０のピストン側プレート５２間には、ピストン側プレート５２とアジャストホイール６１間の相対回転を良好とするためのスラスト軸受６９が介装されている。
【００２５】
この隙間自動調整機構６０においては、制動操作に伴って連結スリーブ４４が図１および図２の実線位置から仮想線位置まで移動するとき、原位置にあるアジャストレバー６４がネジ軸方向駆動力（ブレーキ作動入力）の一部によりコイルスプリング６５を介して図２の時計方向に回動され、また制動操作の解除に伴ってアジャストレバー６４が押動ピン６６に押され図２の反時計方向に回動されて原位置に復帰する。
【００２６】
ところで、制動操作に伴ってアジャストレバー６４が図２の時計方向に回動されるときには、アジャストレバー６４の爪６４ａがアジャストホイール６１のラチェット歯６１ａに係合してアジャストホイール６１を回転させるものの、制動操作の解除に伴ってアジャストレバー６４が図２の反時計方向に回動されるときには、アジャストレバー６４の爪６４ａがアジャストホイール６１のラチェット歯６１ａから離間してアジャストホイール６１を回転させない。
【００２７】
このため、この隙間自動調整機構６０においては、制動操作に伴って、アジャストホイール６１がアジャストレバー６４により回転されてピストン１４が一体的に回転し、このピストン１４の回転によりアジャストナット６２に螺合しているアジャストボルト６７がディスクロータ１１に向けて突出して、各パッド１２，１３とディスクロータ１１間の非制動時における隙間が自動的に調整される。
【００２８】
なお、アジャストレバー６４における爪６４ａの復帰移動量がアジャストホイール６１に形成したラチェット歯６１ａのピッチ相当量以上となったときには、アジャストレバー６４の爪６４ａが原位置に復帰したときに次のラチェット歯６１ａと係合する。このため、その後の制動操作時には、アジャストレバー６４の爪６４ａが次のラチェット歯６１ａと係合してアジャストホイール６１を回転することで、上記した隙間が調整される。
【００２９】
上記のように構成したこの実施形態の電気式ディスクブレーキ装置においては、ブレーキペダル（図示省略）等による制動操作により電気モータ２０の回転軸２１が回転駆動されると、電気モータ２０の回転駆動力が歯車伝達機構３０を介してネジ送り機構４０のネジ軸４１に伝達され、このネジ送り機構４０にてネジ軸方向の駆動力に変換される。
【００３０】
また、このネジ送り機構４０にてネジ軸方向に変換された駆動力は、ボールナット４２から連結ピン４３、連結スリーブ４４、連結ピン４５を介してクサビ部材５１に伝達され、クサビ伝達機構５０にてピストン軸方向の駆動力に変換されて、ピストン側プレート５２からスラスト軸受６９を介してピストン１４に伝達される。
【００３１】
このため、ピストン１４がその軸方向に駆動されてインナパッド１２をディスクロータ１１に向けて押動・押圧するとともに、その反力によりキャリパ１５の反力アーム部１５ａがアウタパッド１３をディスクロータ１１に向けて押動・押圧し、インナパッド１２とアウタパッド１３がディスクロータ１１を挟持する。これにより、各パッド１２，１３とディスクロータ１１間に制動力が発生して、ディスクロータ１１が制動される。
【００３２】
ところで、この実施形態のディスクブレーキ装置においては、クサビ伝達機構５０のホルダ５５によって、各ローラ５４が回転可能に保持されるとともに、クサビ部材５１が直線移動可能に保持されていて、クサビ部材５１の直線移動時には、ホルダ５５がピストン側プレート５２と反ピストン側プレート５３によりガイドされてネジ軸方向に移動する。
【００３３】
このため、両プレート５２，５３、各ローラ５４、クサビ部材５１等各部材の位置関係と、両プレート５２，５３に対するクサビ部材５１の移動方向とをホルダ５５にて規定することが可能である。したがって、両プレート５２，５３と各ローラ５４等は、クサビ部材５１に対して正規の位置に保持されて、所期のクサビ効果を安定して得ることが可能であり、ブレーキ出力効率を安定させることが可能である。
【００３４】
また、この実施形態のディスクブレーキ装置においては、電気モータ２０の作動によって歯車伝達機構３０とネジ送り機構４０を介して得られるネジ軸方向の駆動力（直線的なブレーキ作動入力）がクサビ部材５１に引っ張り力として作用するように構成したため、ブレーキ作動入力とクサビ移動方向のずれにより生じるモーメント力を相殺する力が働いて、ブレーキ作動入力の作用方向とクサビ部材５１の移動方向が一致しなくて一直線上にない場合でも、連結スリーブ４４（クサビ部材５１にブレーキ作動入力を伝達する荷重伝達部材）からクサビ部材５１への荷重伝達が安定して得られる。
【００３５】
したがって、ブレーキ作動入力がクサビ部材５１に押し付け力として作用する場合に比して、連結スリーブ４４からクサビ部材５１に荷重伝達がなされる際の荷重伝達ロスを低減して荷重伝達効率を高めることが可能であり、ブレーキ出力効率を向上させながら安定させることが可能である。なお、ブレーキ作動入力がクサビ部材５１に押し付け力として作用する場合、すなわち、従来の技術にあるようにクサビ部材を押して作用させる場合には、ブレーキ作動入力とクサビ移動方向のずれによりモーメント力が作用し、これに起因して荷重伝達ロスが生じてしまう。
【００３６】
また、この実施形態のディスクブレーキ装置においては、電気モータ２０とネジ送り機構４０との間に、電気モータ２０の回転駆動力をネジ送り機構４０のネジ軸４１に回転駆動力として伝達する歯車伝達機構３０を介装したため、歯車伝達機構３０の構成を適宜に設定することにより、ネジ送り機構４０に対する電気モータ２０のレイアウトを適宜に設定することが可能である。したがって、この電気式ディスクブレーキ装置においては、ネジ送り機構４０に対する電気モータ２０の配置自由度を増すことができて、電気モータ２０とネジ送り機構４０からなる構成体の軸方向寸法を短く構成することが可能であり、当該電気式ディスクブレーキ装置の搭載性を向上させることが可能である。
【００３７】
また、この実施形態のディスクブレーキ装置においては、電気モータ２０の回転軸２１をネジ送り機構４０のネジ軸４１に対して並列に配置（略平行に配置）したため、電気モータ２０をネジ送り機構４０に対してコ字状にコンパクトに配置することができて、当該電気式ディスクブレーキ装置の小型化を図って搭載性を更に向上させることが可能である。また、歯車伝達機構３０の出力歯車３３をネジ送り機構４０のネジ軸４１に一体的に形成したため、当該電気式ディスクブレーキ装置の部品点数を減じて、当該電気式ディスクブレーキ装置の小型・軽量化を図るとともにコスト低減を図ることが可能である。
【００３８】
上記実施形態においては、クサビ部材５１に引っ張り力として作用する直線的なブレーキ作動入力が、電気モータ２０、歯車伝達機構３０、ネジ送り機構４０等からなるアクチュエータにて得られる実施形態に本発明を実施したが、このアクチュエータに代えて、クサビ部材５１に引っ張り力として作用する直線的なブレーキ作動入力が直接的に得られるようなアクチュエータ（例えば、米国特許明細書第４，２３５，３１２号に示されているエアーモータ）を採用して実施することも可能である。
【００３９】
また、上記実施形態においては、可動キャリパ型のディスクブレーキ装置に本発明を実施したが、本発明は、他のタイプのディスクブレーキ装置は勿論のこと、例えば、ドラムブレーキ装置にも、上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクサビ作動式ブレーキ装置の一実施形態を示す部分破断側面図である。
【図２】図１に示した歯車伝達機構、ネジ送り機構、クサビ伝達機構、隙間自動調整機構等と両パッドおよびディスクロータ等との関係を示す断面図である。
【図３】図２に示したクサビ伝達機構部分の拡大断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１１…ディスクロータ、１２…インナパッド、１３…アウタパッド、１４…ピストン、１５…キャリパ、２０…電気モータ、２１…回転軸、３０…歯車伝達機構、３１…入力歯車、３２…中間歯車、３３…出力歯車、４０…ネジ送り機構、４１…ネジ軸（入力要素）、４２…ボールナット、５０…クサビ伝達機構、５１…クサビ部材、５１ａ，５１ｂ…クサビ面、５２…ピストン側プレート、５２ａ…係合平面、５３…反ピストン側プレート、５３ａ…係合斜面、５４…ローラ、５５…ホルダ、５５ａ…プレート部、５５ｂ…連結柱、６０…隙間自動調整機構。

Claims (2)

1. アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力をクサビ伝達機構にてピストン軸方向のブレーキ作動出力に変換することにより、シリンダ部に組付けたピストンがその軸方向に駆動されて、制動力が発生するように構成したクサビ作動式ブレーキ装置において、前記クサビ伝達機構を、前記ピストンと一体的に移動するピストン側プレートと、このピストン側プレートに対向して配置されてハウジングに一体的に設けた反ピストン側プレートと、これら両プレート間に配置されて各プレートの係合面に対してローラを介してそれぞれ係合するクサビ部材と、前記ローラを回転可能に保持するとともに前記クサビ部材を直線移動可能に保持して前記クサビ部材の直線移動時には前記両プレートによりガイドされて移動可能なホルダとを備える構成としたことを特徴とするクサビ作動式ブレーキ装置。
2. 前記アクチュエータの作動によって得られる直線的なブレーキ作動入力が前記クサビ部材に引っ張り力として作用するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のクサビ作動式ブレーキ装置。

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