JP2006046614A - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式ブレーキ装置に課せられたコンパクトな設計を損なうことなく、駐車ブレーキの作動機能とブレーキ部材の摩耗補償機能を組み込むことである。
【解決手段】電動モータの回転駆動力によって正回転し、ボールねじ機構で直動部材としてのねじ軸９を前進運動させる筒状回転部材としてのロータ６に、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフト１７から、一方向クラッチ１８で連結した出力シャフト１９を介して回転を伝達し、駐車ブレーキの操作によってもロータ６を正回転させて、ねじ軸９の前進運動でブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧することにより、コンパクトな設計を損なうことなく、駐車ブレーキの作動機能を組み込むことができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換して、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。

車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができ、コンパクトに設計できる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構によって直動部材に直線駆動力を伝達し、直動部材の直線運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである。

このような電動式ブレーキ装置は、車両のばね下に取り付けられるので、コンパクトで軽量な設計が可能なことが望まれる。このような設計を可能とするために、電動式ブレーキ装置の駆動力変換機構には、電動モータで回転駆動される回転体に直動部材を螺合したねじ機構が多く採用され、ねじ機構としては摩擦抵抗が小さく駆動力の変換ロスが少ないボールねじ機構が多く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。電動式ブレーキ装置には、電気的制御が不能となったときのバックアップ機能を兼ねて、駐車ブレーキの作動機能を組み込むことも望まれている（例えば、特許文献３参照）。

これらの電動式ブレーキ装置では、ブレーキ部材の摩耗に伴って直動部材によるブレーキ部材の押圧位置が前方へ移動するように変化する。このため、ブレーキ効きの応答性を確保するためには、このブレーキ部材の摩耗に伴う押圧位置の変化に応じて、直動部材の待機位置を前方へ徐々に変化させる必要がある。

特許文献１に記載されたものでは、制動時に電動モータを正回転させてブレーキ部材押圧側へ前進させた直動部材としてのボールねじのねじ軸を、制動解除時に電動モータを逆回転させてブレーキ部材から後退させたのち、再び電動モータを正回転させてねじ軸を待機位置に戻すようにしているが、ブレーキ部材の摩耗を補償するように待機位置を変化させることはしていない。

また、特許文献２に記載されたものは、駆動力変換機構と直動部材としてのピストンの間に調整ねじを設け、この調整ねじと電動モータのロータとの間に、ロータの所定範囲を越える回転変位のみを伝達するリミッタと一方向クラッチとを設け、ロータの制動時の回転変位が所定範囲を越えたとき、ロータの制動解除時の逆回転変位を一方向クラッチを介して調整ねじに伝達して、ピストンを被制動部材であるディスクロータ側へ前進させ、ブレーキ部材であるブレーキパッドの摩耗を補償するようにしている。

特開２００２−２１３５０５号公報（第２−４頁、第１−２図） 特開２０００−２８３１９５号公報（第２−５頁、第１−４図） 実用新案登録公報第２５４６３４８号（第２−４頁、第１図）

特許文献１に記載の電動式ブレーキ装置でブレーキ部材の摩耗を補償するためには、ブレーキ部材の摩耗量を検出し、制動解除後に再び電動モータを正回転させてねじ軸を待機位置に戻すときに、検出したブレーキ部材の摩耗量に応じて待機位置を変化させればよいが、別途のセンサや余分の制御アルゴリズムを必要とし、装置が複雑なものとなる。

一方、特許文献２に記載されたものは、別途のセンサや制御アルゴリズムを必要とせずに、ブレーキパッドの摩耗を補償することができるが、その構成が複雑で部品点数も多いので、電動式ブレーキ装置に課せられるコンパクトで軽量な設計が難しく、かつ、製造コストも高価なものとなる問題がある。

また、特許文献１および２に記載されたものは、いずれも制動解除時に電動モータを逆回転させる必要があるので、制動解除のタイミングが遅れ、運転者に違和感を与える問題もある。さらに、電気的制御が不能となったときのバックアップ機能を兼ねる駐車ブレーキの作動機能も組み込まれていない。

そこで、本発明の課題は、電動式ブレーキ装置に課せられたコンパクトな設計を損なうことなく、駐車ブレーキの作動機能とブレーキ部材の摩耗補償機能を組み込むことである。

上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の前進運動で、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記駆動力変換機構を、前記電動モータの回転駆動力によって正回転する筒状回転部材の内径側に設けたねじ機構で前記直動部材を前進運動させるものとし、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトの回転を前記筒状回転部材に伝達する駐車ブレーキ伝達機構を設け、前記駐車ブレーキの操作によっても前記筒状回転部材を正回転させ、前記直動部材の前進運動で前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧する構成を採用した。

すなわち、電動モータの回転駆動力によって正回転し、ねじ機構で直動部材を前進運動させる筒状回転部材に、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトの回転を伝達する駐車ブレーキ伝達機構を設け、駐車ブレーキの操作によっても筒状回転部材を正回転させ、直動部材の前進運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧することにより、コンパクトな設計を損なうことなく、駐車ブレーキの作動機能を組み込むことができるようにした。

前記駐車ブレーキ伝達機構を、前記駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトに、一方向クラッチを介して前記筒状回転部材に正回転を伝達する出力シャフトを連結したものとすることにより、よりコンパクトな設計とすることができる。

前記直動部材の前進運動でブレーキ部材を押圧するように正回転させた筒状回転部材を、所定の回転角だけ逆回転させて、前記ブレーキ部材を押圧した位置から所定の距離だけ自動的に後退待機させる自動待機機構を設けることにより、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに後退待機させ、コンパクトな設計を損なうことなく、ブレーキ部材の摩耗補償機能を組み込むことができる。

前記駐車ブレーキ伝達機構と前記自動待機機構とを合体させてユニット化することにより、よりコンパクトな設計とすることができる。

前記合体させたユニットとしては、前記駐車ブレーキ伝達機構を、前記駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトに、一方向クラッチを介して前記筒状回転部材に正回転を伝達する出力シャフトを連結したものとし、前記自動待機機構を、前記正回転させた筒状回転部材を前記出力シャフトとの間に配したねじりコイルばねで逆回転方向へ付勢したものとし、前記出力シャフトと筒状回転部材とに、これらの正逆両方向への相対回転を所定の回転角だけ許容して互いに係合し合う係合部を設けて、前記駐車ブレーキの操作によって前記筒状回転部材に正回転を伝達した出力シャフトを、逆方向へ戻し回転する手段を設けたものを採用することができる。

前記正逆両方向への相対回転を所定の回転角だけ許容して互いに係合し合う係合部は、前記筒状回転部材の内径側に前記出力シャフトを挿入し、この出力シャフトの外径側と前記筒状回転部材の内径側とに軸方向位置を合致させて設けた、互いに回転方向で係合し合う突起とすることができる。

前記出力シャフトを逆方向へ戻し回転する手段は、前記駆動シャフトと出力シャフトとの間に摩擦部材を介在させ、前記駐車ブレーキの操作後に戻し回転される駆動シャフトによって、前記ねじりコイルばねの回転付勢力よりも大きな前記摩擦部材の摩擦力で、前記出力シャフトを連れ戻し回転するものとすることができる。

前記直動部材を前進運動させるねじ機構はボールねじ機構とするのが好適である。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転駆動力によって正回転し、ねじ機構で直動部材を前進運動させる筒状回転部材に、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトの回転を伝達する駐車ブレーキ伝達機構を設け、駐車ブレーキの操作によっても筒状回転部材を正回転させ、直動部材の前進運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧するようにしたので、コンパクトな設計を損なうことなく、駐車ブレーキの作動機能を組み込むことができる。

前記駐車ブレーキ伝達機構を、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトに、一方向クラッチを介して筒状回転部材に正回転を伝達する出力シャフトを連結したものとすることにより、よりコンパクトな設計とすることができる。

前記直動部材の前進運動でブレーキ部材を押圧するように正回転させた筒状回転部材を、所定の回転角だけ逆回転させて、ブレーキ部材を押圧した位置から所定の距離だけ自動的に後退待機させる自動待機機構を設けることにより、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに後退待機させ、コンパクトな設計を損なうことなく、ブレーキ部材の摩耗補償機能を組み込むことができる。

前記駐車ブレーキ伝達機構と自動待機機構とを合体させてユニット化することにより、よりコンパクトな設計とすることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式ブレーキ装置は、図１および図２に示すように、キャリパ１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパ１と一体に形成したケーシング４の内径面に、電動モータのステータ５が固定されるとともに、筒状回転部材としてのロータ６が軸受７で回転自在に支持されている。ロータ６の軸方向前端側には、駆動力変換機構であるねじ機構としてのボールねじ機構のナット８が内嵌されて、直動部材としてのねじ軸９がボール１０を介してナット８に螺合され、ねじ軸９の前端側に別体の押圧部材１１が取り付けられて、ボルト１２で結合されたねじ軸９と押圧部材１１が回り止めキー１３で回り止めされている。ねじ軸９はロータ６が正回転したときに前進運動し、押圧部材１１でブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する。なお、ケーシング４の前端側は、キャリパ１と押圧部材１１間に取り付けられたブーツ１４でシールされ、ケーシング４の後端側には蓋１５が取り付けられている。

前記ケーシング４の後端側からは、駐車ブレーキ用レバー１６で回転駆動される駆動シャフト１７が、蓋１５を通してロータ６と同軸上に挿入され、駆動シャフト１７の先端側拡径部１７ａの外径面に、ころ１８ａを係合子とする一方向クラッチ１８を介して、ロータ６に正回転を伝達する駐車ブレーキ伝達機構の出力シャフト１９が、その後端側拡径部１９ａの内径面で連結されている。したがって、駐車ブレーキの操作によって、駆動シャフト１７の正回転が一方向クラッチ１８を介して出力シャフト１９からロータ６に伝達され、ねじ軸９が前進運動して押圧部材１１でブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する。

前記出力シャフト１９の後端側には、駆動シャフト１７からの抜け止め用のストッパリング２０が取り付けられ、ストッパリング２０とロータ６との間には、後述する自動待機機構として、電動ブレーキや駐車ブレーキの作動で正回転させたロータ６を所定の回転角だけ逆回転させるためのねじりコイルばね２１が取り付けられている。

前記駐車ブレーキ用レバー１６は、駆動シャフト１７のセレーション１７ｃが切られた後端部を抱くアーム部が両側からボルト２２で締め付けられて取り付けられており、駐車ブレーキの操作端に接続されたワイヤ２３で、駆動シャフト１７を正回転する方向に回動され、駐車ブレーキ操作後には、ねじりコイルばね２４で戻し回動されて、ケーシング４に取り付けられたストッパピン２５で戻し位置を規制されるようになっている。

前記出力シャフト１９の先端側縮径部１９ｂはロータ６の後端側に挿入され、図３（ａ）に示すように、挿入された縮径部１９ｂの外径側とロータ６の内径側とに軸方向位置を合致させて、互いに係合し合う突起２６ａ、２６ｂがそれぞれ１８０°の位相で設けられており、出力シャフト１９からロータ６に正回転が伝達されるとともに、両者の正逆両方向への相対回転が約半回転だけ許容されるようになっている。なお、ロータ６の内径側の突起２６ｂは、ロータ６に内嵌されて溝２７に回り止めされた環状部材２８に形成されている。

図１に示したように、前記駆動シャフト１７の拡径部１７ａの内径側には、圧縮コイルばね２９で前方に付勢された摩擦板押さえ３０が設けられ、摩擦板押さえ３０の前端側に設けられたフランジ３０ａと、出力シャフト１９の拡径部１９ａの内側段差部との間に摩擦板３１ａが挟持されている。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動シャフト１７の拡径部１７ａの前端面には、１８０°の位相で２つの切欠き部１７ｂが設けられ、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、摩擦板押さえ３０のフランジ３０ａの先端には、同じく１８０°の位相で２つの突出部３０ｂが設けられており、摩擦板押さえ３０は突出部３０ｂと切欠き部１７ｂの係合で、駆動シャフト１７に回り止めされている。

また、前記出力シャフト１９に取り付けられたストッパリング２０と、駆動シャフト１７の拡径部１７ａの外側段差部との間にも摩擦板３１ｂが挟持されている。これらの摩擦部材としての摩擦板３１ａ、３１ｂによる駆動シャフト１７と出力シャフト１９間の摩擦力は、前記ロータ６を所定の回転角だけ逆回転させるねじりコイルばね２１の回転付勢力よりも大きく設定されている。

以下に、電動ブレーキまたは駐車ブレーキの作動で正回転させたロータ６を所定の回転角だけ逆回転させ、直動部材としてのねじ軸９を、押圧部材１１でブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧した押圧位置から、所定の距離だけ自動的に後退待機させる自動待機機構を、図３に基づいて説明する。なお、図３の各図は、時計回りが正回転、反時計回りが逆回転であり、実線の矢印はロータ６の回転方向を、破線の矢印はねじりコイルばね２１の回転付勢方向を示す。

まず、電動ブレーキの作動で電動モータの回転駆動力によってロータ６を正回転させた場合は、図３（ａ）に示すように、正回転するロータ６の突起２６ｂが出力シャフト１９の突起２６ａを後方から押圧する。このとき、一方向クラッチ１８は係合解除状態となり、かつ、電動モータの回転駆動力は各摩擦板３１ａ、３１ｂの摩擦力よりも十分に大きいので、出力シャフト１９は正回転するロータ６と共回りする。

こののち、電動ブレーキを解除して電動モータの回転駆動力がなくなると、ロータ６はねじりコイルばね２１の回転付勢力で逆回転し、図３（ｂ）に示すように、約半回転してロータ６の突起２６ｂが出力シャフト１９の突起２６ａに係合すると、一方向クラッチ１８が係合状態となって、ロータ６の逆回転が停止する。したがって、このロータ６の約半回転分の逆回転によって、ねじ軸９がブレーキパッド３の押圧位置から所定の距離だけ自動的に後退する。

つぎに、駐車ブレーキの作動で駆動シャフト１７の回転駆動力によってロータ６を正回転させた場合は、図３（ｃ）に示すように、一方向クラッチ１８が係合状態となって回転する出力シャフト１９の突起２６ａがロータ６の突起２６ｂを後方から押圧してロータ６を正回転させる。

こののち、駐車ブレーキを解除して駐車ブレーキ用レバー１６がねじりコイルばね２４で戻し回動され、駆動シャフト１７が逆回転されると、図３（ｄ）に示すように、一方向クラッチ１８は係合解除状態となるが、出力シャフト１９は、ねじりコイルばね２１の回転付勢力に打ち勝つ各摩擦板３１ａ、３１ｂの摩擦力によって、駆動シャフト１７と一緒に所定の回転角だけ逆回転する。したがって、この出力シャフト１９の逆回転でその突起２６ａがロータ６の突起２６ｂから後方に逃げ、ロータ６もねじりコイルばね２１の回転付勢力で所定の回転角だけ逆回転して、ねじ軸９がブレーキパッド３の押圧位置から所定の距離だけ自動的に後退する。

以上のように、電動ブレーキと駐車ブレーキのいずれを解除したときも、ロータ６はねじりコイルばね２１の回転付勢力で所定の回転角だけ逆回転して、直動部材としてのねじ軸９をブレーキパッド３の押圧位置から所定の距離だけ自動的に後退させるので、この電動ブレーキ装置は、ブレーキパッド３の摩耗によって押圧位置が変化しても、ねじ軸９を常に押圧位置の近くに待機させることができる摩耗補償機能を有する。

前記ブレーキパッド３が摩耗したときは、駐車ブレーキ用レバー１６を取り外して電動モータを逆回転することにより、ねじ軸９を元の位置に戻して、摩耗したブレーキパッド３を簡単に交換することができる。

上述した実施形態では、出力シャフト１９からロータ６へ正回転を伝達し、両者の正逆両方向への相対回転を所定の回転角だけ許容して互いに係合し合う係合部を、出力シャフト１９の外径側とロータ６の内径側とに１８０°の位相で２つずつ設けた突起２６ａ、２６ｂとしたが、これらの突起２６ａ、２６ｂは１つずつ以上あればよく、任意の位相で設けることができる。また、この係合部は必ずしも出力シャフト１９の外径側とロータ６の内径側に設ける必要はなく、例えば、両者の対向する端面に設けることもできる。

電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 図１の側面図 ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ電動ブレーキと駐車ブレーキの作動と解除の際の作用を説明する図１のIII−III線に沿った模式的断面図 ａは図1の駆動シャフトの切欠き縦断面図、ｂはａの側面図 ａは図１の摩擦板押さえの縦断面図、ｂはａの側面図

符号の説明

１ キャリパ
２ ディスクロータ
３ ブレーキパッド
４ ケーシング
５ ステータ
６ ロータ
７ 軸受
８ ナット
９ ねじ軸
１０ ボール
１１ 押圧部材
１２ ボルト
１３ 回り止めキー
１４ ブーツ
１５ 蓋
１６ レバー
１７ 駆動シャフト
１７ａ 拡径部
１７ｂ 切欠き部
１７ｃ セレーション
１８ 一方向クラッチ
１８ａ ころ
１９ 出力シャフト
１９ａ 拡径部
１９ｂ 縮径部
２０ ストッパリング
２１ ねじりコイルばね
２２ ボルト
２３ ワイヤ
２４ ねじりコイルばね
２５ ストッパピン
２６ａ、２６ｂ 突起
２７ 溝
２８ 環状部材
２９ 圧縮コイルばね
３０ 摩擦板押さえ
３０ａ フランジ
３０ｂ 突出部
３１ａ、３１ｂ 摩擦板

Claims (8)

1. 電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の前進運動で、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記駆動力変換機構を、前記電動モータの回転駆動力によって正回転する筒状回転部材の内径側に設けたねじ機構で前記直動部材を前進運動させるものとし、駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトの回転を前記筒状回転部材に伝達する駐車ブレーキ伝達機構を設け、前記駐車ブレーキの操作によっても前記筒状回転部材を正回転させ、前記直動部材の前進運動で前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧するようにしたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
2. 前記駐車ブレーキ伝達機構が、前記駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトに、一方向クラッチを介して前記筒状回転部材に正回転を伝達する出力シャフトを連結したものである請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
3. 前記直動部材の前進運動でブレーキ部材を押圧するように正回転させた筒状回転部材を、所定の回転角だけ逆回転させて、前記ブレーキ部材を押圧した位置から所定の距離だけ自動的に後退待機させる自動待機機構を設けた請求項１または２に記載の電動式ブレーキ装置。
4. 前記駐車ブレーキ伝達機構と前記自動待機機構とを合体させてユニット化した請求項３に記載の電動式ブレーキ装置。
5. 前記合体させたユニットが、前記駐車ブレーキ伝達機構を、前記駐車ブレーキの操作によって駆動される駆動シャフトに、一方向クラッチを介して前記筒状回転部材に正回転を伝達する出力シャフトを連結したものとし、前記自動待機機構を、前記正回転させた筒状回転部材を前記出力シャフトとの間に配したねじりコイルばねで逆回転方向へ付勢したものとし、前記出力シャフトと筒状回転部材とに、これらの正逆両方向への相対回転を所定の回転角だけ許容して互いに係合し合う係合部を設けて、前記駐車ブレーキの操作によって前記筒状回転部材に正回転を伝達した出力シャフトを、逆方向へ戻し回転する手段を設けたものである請求項４に記載の電動式ブレーキ装置。
6. 前記正逆両方向への相対回転を所定の回転角だけ許容して互いに係合し合う係合部を、前記筒状回転部材の内径側に前記出力シャフトを挿入し、この出力シャフトの外径側と前記筒状回転部材の内径側とに軸方向位置を合致させて設けた、互いに回転方向で係合し合う突起とした請求項５に記載の電動式ブレーキ装置。
7. 前記出力シャフトを逆方向へ戻し回転する手段を、前記駆動シャフトと出力シャフトとの間に摩擦部材を介在させ、前記駐車ブレーキの操作後に戻し回転される駆動シャフトによって、前記ねじりコイルばねの回転付勢力よりも大きな前記摩擦部材の摩擦力で、前記出力シャフトを連れ戻し回転するものとした請求項５または６に記載の電動式ブレーキ装置。
8. 前記直動部材を前進運動させるねじ機構をボールねじ機構とした請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。

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