JP2005291303A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】駐車ブレーキ機構付きディスクブレーキにおいて、小型のシール部材の使用を可能にする。
【解決手段】シリンダ１３内にピストン１５を摺動可能に配設したキャリパ４に、シリンダ１３の外部に設けた電動モータ２８を駆動源として作動する駐車ブレーキ機構２０を付加する。駐車ブレーキ機構２０は、電動モータ２８の回転をシール部材２５を介してキャリパ本体６に回動自在に支承された入力軸２６に伝えた後、この入力軸２６と回転部材２４との間に設けた減速機構２９を介して回転部材２４に伝えるようにし、入力軸２６に加わるトルクを小さくする。そして、雄ねじ２３と雌ねじ２２との噛合いにより回転部材２４の回転を直動部材２１の直線運動に変換してピストン１５を推進し、一対のパッド２，３をディスク１に押圧して制動力を発生させ、雄ねじ２３と雌ねじ２２との摩擦抵抗によりピストン１５の戻りを規制し、駐車ブレーキを確立する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制動に用いられるディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキは、一般にディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパとを備えた構造となっているが、最近は、これにさらに駐車ブレーキ機能を付加したものが、実用化されている。

そして従来、駐車ブレーキ機能を付加したディスクブレーキとしては、例えば、特許文献１に記載されるものがあった。このものでは、上記シリンダ内にナット（直動部材）とスピンドル（回転部材）とを組合せた回転−直動変換機構を配設し、シリンダの外に設けた電動モータの回転を減速機構を介して前記回転−直動変換機構に伝えて、前記直動部材によって上記ピストンを推進し、制動位置に固定させるようにしていた。
特表２００１−５１０７６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された駐車ブレーキ付きディスクブレーキによれば、シリンダ外で減速された大きなトルクが回転部材に伝達されるため、該回転部材を比較的大径に形成する必要があり、これに伴って回転部材とキャリパ（ハウジング）との間をシールするシール部材としても大型（大径）のものが必要であった。しかるに、この種の駐車ブレーキ付きディスクブレーキの使用に際しては、ペダル操作により通常ブレーキとして作動させた状態で駐車ブレーキを作動させることが往々にしてあり、この場合は、大きな液圧が前記シール部材にかかることになる。そして、大きな液圧がかかる結果、シール部材の変形量が増加して回転部材の回転摺動性が悪化し、大型のシール部材を用いる場合には、前記回転摺動性の悪化が増幅されて駐車ブレーキの確立が不安定になり、さらにはシール部材の耐久性の低下も避けられないようになる。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、小型のシール部材の使用を可能にし、もって駐車ブレーキ作動の安定した確立とシール部材の耐久性の向上とに寄与するディスクブレーキを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパと、前記シリンダの外に設けられた電動モータにより作動し、前記ピストンを制動位置に固定させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスククブレーキにおいて、前記駐車ブレーキ機構は、前記ピストン内に該ピストンと相対移動可能に配設された直動部材と、前記シリンダの軸心上に回動可能に配設され、一端部に前記直動部材のねじ部に螺合するねじ部を、他端部に大径ギヤをそれぞれ備えた回転部材と、前記回転部材と平行に延ばされると共に、前記シリンダの底壁にシール部材を介して回動可能に支承され、前記シリンダ内に位置する一端部に設けた小径ギヤを前記回転部材の大径ギヤに噛合させ、かつ前記シリンダ外に位置する他端部を前記モータに作動連結させた入力軸とからなることを特徴とする。

上記のように構成したディスクブレーキにおいては、電動モータにより入力軸が回転駆動されることで回転部材が回転し、その回転に応じて直動部材が移動してピストンを制動位置へ移動させるか、若しくはシリンダへの液圧導入により推進したピストンの位置まで直動部材を移動させてピストンを保持するようにし、これにより駐車ブレーキが確立する。この場合、電動モータの回転が、シリンダ内に配設された入力軸の小径ギヤと前記回転部材の大径ギヤとを介してシリンダ内で減速されるので、入力軸が伝達するトルクは小さくなり、したがって入力軸を大径に形成する必要がなくなる。すなわち、入力軸を小径に形成できる分、入力軸とキャリパとの間をシールするシール部材として、小径のものを使用することができるようになる。

本発明において、上記回転部材は、大径ギヤを設けた他端側に、直動部材の雌ねじ部の長さよりも長い非ねじ部を有する構成とすることができる。このように構成することで、モータを逆回転させて直動部材を戻す際、直動部材が必要以上に戻ると回転部材とのねじ部の噛合いが外れ、回転部材が空転するようになる。これにより、直動部材が、必要以上に戻ってしまうことがなく、この結果、ねじ部同士が噛み込んでしまうことはなくなる。この場合、直動部材を、付勢手段により常時は回転部材と螺合する方向へ付勢されている構成とするのが望ましく、これにより、次の駐車ブレーキ作動に際して直動部材のねじ部が回転部材のねじ部に円滑に噛合う。

本発明において、上記電動モータは、通常ブレーキ作動中すなわちキャリパ内への液圧導入時若しくは導入後に駆動されるようにしてもよく、この場合は、液圧により既にピストンが制動位置まで推進しているので、駐車ブレーキ時の応答性が向上する。

本発明に係るディスクブレーキによれば、シリンダ内に減速機構が配設されているので、入力軸の小径化曳いては使用するシール部材の小型化が可能になるので、駐車ブレーキの安定化とシール部材の耐久性の向上とを達成できる。

また、回転部材に、非ねじ部を設けた場合は、直動部材の必要以上の戻りが規制されるので、ねじ部同士が噛み込んでしまうことがなくなり、装置に対する信頼性が向上する。この場合、直動部材を、付勢手段により常時は回転部材と螺合する方向へ付勢することにより、次の駐車ブレーキ作動に際して直動部材の雌ねじ部が回転部材の雄ねじ部に円滑に噛合い、円滑に駐車ブレーキが確立する。

さらに、電動モータがキャリパ内への液圧導入時若しくは導入後に駆動されるようにした場合は、応答性が向上し、短時間で駐車ブレーキが確立する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１乃至図３は、本発明に係るディスクブレーキの第１実施形態を示したものである。これらの図において、１はディスク、２，３は、ディスク１を挟んでその両側に配置された一対のパッド、４はキャリパである。本ディスクブレーキは、キャリパ浮動型として構成されており、前記一対のパッド２，３およびキャリパ４は、車両の非回転部（例えば、ナックル等）に固定されたキャリア５（図３）にディスク１の軸方向へ移動可能に支持されている。より詳しくは、各パッド２，３は、裏板２ａ，３ａとこの裏板２ａ，３ａに接合されたライニング材２ｂ，３ｂとからなっており、その裏板２ａ，３ａの両側に設けた耳部２ａ´，３ａ´をキャリア５に対向して形成された溝５´に摺動可能に嵌合させることにより、該キャリア５に移動可能に支持されている（図３）。また、キャリパ４は、後述のキャリパ本体６に一体に設けられた左右腕部７に取付けたピン８（図３）をキャリア５に形成されたピン穴（図示略）に摺動可能に挿入させることにより該キャリア５に移動可能に支持されている。

キャリパ本体６は、車両内側のパッド（インナパッド）２に対向する基端側にシリンダ部１０を、車両外側のパッド（アウタパッド）３に対向する先端側に爪部１１をそれぞれ有している。シリンダ部１０には、インナパッド２側を開口部となし、底部がキャリパ本体６の壁部１２により閉じられた有底のシリンダ１３が形成されており、このシリンダ１３内には、シール（ピストンシール）１４を介して摺動可能にピストン１５が内装されている。ピストン１５は、カップ形状をなし、その底部がインナパッド２に対向するようにシリンダ１３内に収められている。このピストン１５とキャリパ本体６の壁部１２との間は液圧室１６として画成されており、この液圧室１６には、図示を略す液圧源（例えば、マスタシリンダ）から液圧が供給されるようになっている。なお、ピストン１５は、その底部に設けた凹部１７にインナパッド２の裏板２ａの背面に設けた凸部１８を係合させることにより回り止めされている。また、ピストン１５の底部とキャリパ本体６との間には、シリンダ１３内への異物の進入を防ぐダストブーツ１９が介装されている。

本実施形態において、上記キャリパ本体６の壁部１２を挟んだ内・外部分には、駐車ブレーキ機構２０が配設されている。この駐車ブレーキ機構２０は、ピストン１５内に摺動可能に配設された筒状の直動部材２１と、シリンダ１３の軸心上に回動可能に配設され、一端部に前記直動部材２１の雌ねじ部２２に螺合する雄ねじ部２３を有する回転部材２４と、この回転部材２４と平行に延ばされると共に、前記シリンダ１３の底壁１２にシール部材２５を介して回動可能に支承された入力軸２６と、キャリパ本体６の後端に連接されたモータケース２７内に配設され、前記入力軸２６を回転駆動するモータ２８と、入力軸２６と前記回転部材２４との間に配設された減速機構２９とから概略構成されている。

上記直動部材２１は、その外周面の一部に形成した軸方向の溝３０内にピストン１５の内周面に突設したキー３１を嵌合させることにより、ピストン１５に対する回転が規制されている。すなわち、直動部材２１は、ピストン１５内にこれと相対移動可能にかつ相対回転不能に配設されている。一方、回転部材２４の、雄ねじ部２３を設けた側と反対側の端面には凹部２４ａが形成されており、この凹部２４ａにはボール３２が転動可能に保持されている。また、回転部材２４は、キャリパ本体１０にＣリング３３を用いて係止されたハット形状のリテーナ３４と自体の外周段差に係止されたばね受３５との間に介装したばね３６により、常時は前記ボール３２を介して前記キャリパ本体６の壁部１２に後端を突き当てた状態が維持されるようになっている。これら回転部材２４の雄ねじ部（ねじ部）２３と直動部材２１の雌ねじ部（ねじ部）２２とは、回転−直動変換機構を構成し、回転部材２４の回転に応じて直動部材２１が直線移動する。

上記減速機構２９は、回転部材２４の、雄ねじ部２３を設けた側と反対側の端部に形成された大径ギヤ３７と前記入力軸２６の一端部に形成された小径ギヤ３８とからなっている。入力軸２６は、その他端部がキャリパ本体６の壁部１２に軸受３９を介して回動自在に支承されており、モータケース２７内に延ばされた入力軸２６の他端には、電動モータ２８の出力軸２８ａが直結されている。すなわち、電動モータ２８の回転は、前記入力軸２６の小径ギヤ３８と回転部材２４の大径ギヤ３７とからなる減速機構２９により減速されて、回転部材２４に伝達されるようになっている。なお、図１中、Ｃは、電動モータ２８に電力を供給するためのケーブルである。

以下、上記した第１実施形態の作用を説明する。
通常ブレーキとして作動する場合は、図示を略すブレーキペダルの踏込み（ペダル操作）に応じて液圧源からキャリパ４内の液圧室１６に液圧が供給されると、ピストン１５が推進してインナパッド２をディスク１に押圧する。一方、この時の反力でキャリパ本体１０が車両内側へ移動し、その爪部１１がアウタパッド３をディスクディスク１の他面に押圧し、これによりディスク１が一対のパッド２，３により挟まれ、液圧に応じた制動力が発生する。また、この状態からブレーキペダルの開放により液圧室１６の液圧が解放されると、ピストンシール１４の弾性復元力によりピストン１５が後退し、これに応じて一対のパッド２，３がディスク１から離間してブレーキが解放される。

駐車ブレーキとして作動する場合は、電動モータ２８の起動により入力軸２６が回転し、その回転が、入力軸２６側の小径ギヤ３８と回転部材２４側の大径ギヤ３７とからなる減速機構２９を介して回転部材２４に伝達される。すると、回転部材２４の回転は、その雄ねじ部２３と直動部材２１の雌ねじ部２２との噛合いにより直線運動に変換され、これにより直動部材２１が直線移動（前進）する。この結果、直動部材２１の先端がピストン１５の内底面に当接し、ピストン１５が直動部材２１に押されて推進する。そして、このピストン１５の推進により、通常ブレーキ作動時と同様にディスク１が一対のパッド２，３により挟まれ、制動力が発生する。また、この制動力の発生により、前記雄ねじ部２３と雌ねじ部２２との噛合部に大きな摩擦抵抗が発生し、この摩擦抵抗によりピストン１５の戻りが規制される。すなわち、ピストン１５は、電動モータ２８への通電が遮断されても制動位置に保持（固定）され、これにより駐車ブレーキが確立する。一方、この状態から、電動モータ２８を逆方向へ回転させると、回転部材２４も逆方向へ回転して直動部材２１が戻り方向へ直線移動（後退）し、これによりピストン１５が後退して駐車ブレーキが解除される。

上記のように構成したディスクブレーキにおいては、減速機構２９を構成する小径ギヤ３８および大径ギヤ３７がシリンダ２２内に配設されているので、入力軸２６にかかるトルクは、従来のディスクブレーキ（特許文献１）のように減速機構をシリンダ外に配設した場合よりも小さくなる。すなわち、入力軸２６にかかるトルクが小さくなる分、入力軸２６の小径化が可能になり、これに伴って入力軸２６とキャリパ本体６の壁部１２との間をシールするシール部材２５も、小径化が可能になる。本実施形態においては、前記した理由により、入力軸２６およびシール部材２５をできるだけ小径に形成している。

ところで、上記した駐車ブレーキの作動は、ペダル操作により通常ブレーキとして作動させている状態で行ってもよいものである。この場合、前記シール部材２５に大きな液圧がかかった状態で、入力軸２６がモータ２８により回転駆動されるようになる。しかし、本実施形態においては上記したようにシール部材２５が小径化されているので、これに大きな液圧がかかっても、その変形量はそれほど大きくなく、この結果、入力軸２６の回転摺動性は良好に維持される。また、入力軸２６の回転摺動性が良好に維持されることにより、シール部材２５の耐久性も向上し、装置に対する信頼性は向上する。さらに、通常ブレーキ作動中すなわちキャリパ４内の液圧室１６への液圧導入時若しくは導入後に駐車ブレーキを作動させる場合は、液圧導入により既にピストン１５が制動位置まで推進しているので、電動モータ２８の起動により直ちに駐車ブレーキが確立し、応答性が向上する。

図４は、本発明に係るディスクブレーキの第２実施形態を示したものである。なお、本第２実施形態としてのディスクブレーキの基本構造は、上記第１実施形態と同じであるので、ここでは、図１に示した部分と同一構成要素には同一符号を付すこととする。本第２実施形態においては、キャリパ本体６のシリンダ部１０にモータハウジング４０を一体に形成して、このモータハウジング４０内に電動モータ４１を配設すると共に、前記モータケース２７に代えてギヤケース４２を設けて、このギヤケース４２内にサブ減速機構４３を配設している。また、回転部材２４の、大径ギヤ３７を設けた他端側に、直動部材２１の雌ねじ部２２の長さよりも長い非ねじ部４４を形成すると共に、直動部材２１と前記リテーナ３４との間に、常時は直動部材２１を回転部材２４と螺合する方向へ付勢するばね（付勢手段）４５を介装している。なお、サブ減速機構４３は、電動モータ４１の出力軸４１ａに取付けられたサブ小径ギヤ４６と前記入力軸２６に取付けられたサブ大径ギヤ４７とからなっている。

本第２実施形態の通常ブレーキとしての作用は、上記第１実施形態と同じであるが、駐車ブレーキとしての作用は、以下のようになっている。

すなわち、駐車ブレーキの作動に際しては、電動モータ４１の起動によりその回転がサブ減速機構４３を介して入力軸２６に伝達され、さらに上記シリンダ２２内の減速機構２９を介して回転部材２４に伝達される。この回転部材２４が回転した以降の作用は、上記第１実施例と同じであり、回転部材２４の回転に応じて直動部材２１が前進してピストン１５が推進し、ディスク１が一対のパッド２，３により挟まれて制動力が発生する。また、この制動力の発生により、前記雄ねじ部２３と雌ねじ部２２との噛合部に大きな摩擦抵抗が発生し、この摩擦抵抗によりピストン１５の戻りが規制されて、ピストン１５が制動位置に保持（固定）され、これにより駐車ブレーキが確立する。さらに、通常ブレーキ作動中に駐車ブレーキを作動させる場合の動きも第１実施形態と同じであり、電動モータ４１の起動により直ちに駐車ブレーキが確立する。

本第２実施形態においては、駐車ブレーキが確立されている状態から電動モータ４１を逆方向へ回転させると、回転部材２４も逆方向へ回転して直動部材２１が戻り方向へ直線移動（後退）し、これによりピストン１５が後退して駐車ブレーキが解除される。このとき、電動モータ４１すなわち回転部材２４が必要以上に回転して、直動部材２１が大きく戻るような場合には、該直動部材２１の雌ねじ部２２が回動部材２４の非ねじ部４４上に乗り移る。これにより直動部材２１の必要以上の戻りすなわち戻しすぎが防止され、この結果、戻しすぎにより雌ねじ部２２と雄ねじ部２３とが噛み込んでしまうことはなくなる。また、キャリパ４内の構成要素に直動部材２１が衝突して構成要素が損傷を受けることもなくなる。一方、直動部材２１にはばね４５の付勢力が作用しているので、その後、駐車ブレーキを作動させる際には、該ばね４５により直動部材２１が前進してその雌ねじ部２２が回転部材２４の雄ねじ部２３に円滑に噛合い、次の駐車ブレーキが円滑に確立される。

また、本第２実施形態においては、電動モータ４１の回転をシリンダ１３の外に配置したサブ減速機構４３を介して入力軸２６に伝達するので、電動モータ４１として、第１実施形態における電動モータ２８よりも小型のものが使用可能になる。ただし、入力軸２６には、サブ減速機構４３を介して電動モータ４１の回転が伝達されるので、該入力軸２６に加えられるトルクは、第１実施形態のものよりも大きくなる。したがって、該入力軸２６およびシール部材２５としては、第１実施形態よりも大径のものが必要になるが、電動モータ４１の減速にはシリンダ１３内の減速機構２９が大きく関与しているので、前記した大径化の程度はわずかであり、通常ブレーキ作動中に駐車ブレーキを作動させる場合にも、入力軸２６の回転摺動性が良好に維持される。

ここで、本ディスクブレーキを、各アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム、ビークルダイナミクスコントロールシステム等のブレーキシステムに組込む場合は、上記キャリパ４の液圧室１６内へ液圧を供給する液圧源としては、マスタシリンダから独立したポンプを用いることができる。

なお、上記各実施形態においては、シリンダ１３内に配設した減速機構２０を平歯車３７，３８により形成したが、本発明は、これら平歯車に代えて、傘歯車、ウォーム等を用いてもよいことはもちろんである。

本発明の第１実施形態としてのディスクブレーキの全体構造を示す断面図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 本ディスクブレーキの全体を示す正面図である。 本発明の第２実施形態としてのディスクブレーキの全体構造を示す断面図である。

符号の説明

１ ディスク
２，３ パッド
４ キャリパ
６ キャリパ本体
１３ シリンダ
１５ ピストン
１６ 液圧室
２０ 駐車ブレーキ機構
２１ 直動部材
２２ 雌ねじ部（ねじ部）
２３ 雄ねじ部（ねじ部）
２４ 回転部材
２５ シール部材
２６ 入力軸
２８，４１ 電動モータ
２９ 減速機構
３７ 大径ギヤ
３８ 小径ギヤ
４３ サブ減速機構
４４ 非ねじ部
４５ ばね（付勢手段）

Claims (4)

1. ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパと、前記シリンダの外に設けられた電動モータにより作動し、前記ピストンを制動位置に固定させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスククブレーキにおいて、前記駐車ブレーキ機構は、前記ピストン内に該ピストンと相対移動可能に配設された直動部材と、前記シリンダの軸心上に回動可能に配設され、一端部に前記直動部材のねじ部に螺合するねじ部を、他端部に大径ギヤをそれぞれ備えた回転部材と、前記回転部材と平行に延ばされると共に、前記シリンダの底壁にシール部材を介して回動可能に支承され、前記シリンダ内に位置する一端部に設けた小径ギヤを前記回転部材の大径ギヤに噛合させ、かつ前記シリンダ外に位置する他端部を前記モータに作動連結させた入力軸とからなることを特徴とするディスクブレーキ。
2. 回転部材は、大径ギヤを設けた他端側に、直動部材の雌ねじ部の長さよりも長い非ねじ部を有することを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
3. 直動部材は、付勢手段により常時は回転部材と螺合する方向へ付勢されていることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ。
4. 電動モータは、キャリパ内への液圧導入時または導入後に駆動されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のディスクブレーキ。
   
   

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