JP2007100724A

JP2007100724A - ディスクブレーキ

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Publication number: JP2007100724A
Application number: JP2005287638A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Karasutani; 康夫烏谷; Takuya Obata; 卓也小畑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP4521615B2

Abstract

【課題】液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキにおいて、低圧の液圧源によって作動可能とする。
【解決手段】通常、制動力を発生させるシリンダボア８及びピストン１０を有するキャリパ５に大径シリンダ１３及び大径ピストン１４を設ける。大径ピストン１４にロックナット２５を螺合し、ロックナット２５に送りロッド２１を螺合する。駐車ブレーキ作動時には、駆動機構３１によって送りロッド２１と共にロックナット２５を回転させてロックナット２５をピストン１０に当接させ、大径シリンダ１３に液圧を供給して、大径ピストン１４によってロックナット２５を介してピストン１０を押圧して制動力を発生させる。送りロッド２１を更に回転させ、回転ロッド２２に当接させて制動力状態を保持し、液圧を解除する。受圧面積の大きい大径ピストン１４によって低液圧での作動を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、駐車ブレーキ機構を備えた液圧式のディスクブレーキに関するものである。

従来、自動車等の車両に搭載される液圧式のディスクブレーキにおいては、例えば特許文献１に記載されているように、液圧によらず制動状態を維持することができる駐車ブレーキ機構を備えたものが知られている。特許文献１に記載されたディスクブレーキは、常用ブレーキとして使用する場合には、液圧によってシリンダ内のピストンを作動させて、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して、制動力を発生させ、また、駐車ブレーキとして使用する場合には、電動モータによって、歯車機構を介して、ねじ機構を回転させて、ピストンを推進して制動力を発生させるものである。
特開平８−２４４５９６号公報

更に、駐車ブレーキ機構を備えた液圧式のディスクブレーキには、例えば特許文献２に記載されているように、駐車ブレーキとして使用する際、液圧ポンプ等の液圧供給源によってシリンダ内に液圧を供給し、ピストンを推進してブレーキパッドをディスクロータに押し付けた後、電動モータによってロック機構を作動させてピストンを制動状態で保持するようにした液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたものがある。これにより、電動モータの負荷を大幅に軽減することができ、電動モータの小型化及び省電力化を達成することができる。
特表平５−１０６１９６号公報

しかしながら、上記従来の液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキでは、次のような問題がある。液圧補助式駐車ブレーキ機構を作動させるためには、一般的に２０ＭＰａ程度の高い液圧を必要とするが、例えば車両の走行状態に応じて各車輪に適宜制動力を付与することにより横滑り等を抑制して車両を安定化させる車両運動制御（ＶＤＣ）等に用いられる車載の液圧ポンプでは、通常、駐車ブレーキ機構を作動させるのに充分な高い液圧を得ることができない場合が多い。このため、液圧ポンプを高圧化すると、大型化、重量増の問題に加えて、液圧配管等の耐圧性の確保が必要となり、コストがかかる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低圧の液圧供給源によって作動可能な液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係るディスクブレーキは、ディスクを介して両側に配置された一対のブレーキパッドと、シリンダ及び該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンを有し、前記シリンダ内への液圧の供給によって前記ピストンを移動させて前記一対のブレーキパッドを前記ディスクに接触させるキャリパと、該キャリパに設けられて前記シリンダと軸方向が同じ大径シリンダと、該大径シリンダ内に摺動可能に嵌装されて該大径シリンダ内への液圧供給によって前記ピストン側へ移動可能な大径ピストンと、該大径ピストンに螺合して該大径ピストンに対する回転によって前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記ピストンに当接可能なロックナットと、該ロックナットに螺合して該ロックナットに対する回転によって前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記キャリパに軸力を伝達するロック位置へ移動可能なロッド部材と、前記ロックナットに対する前記ロッド部材の回転に摩擦力を作用させる摩擦手段と、前記ロッド部材を電動アクチュエータによって回転駆動する駆動機構とを備えていることを特徴とする。
請求項２の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項１の構成において、前記大径ピストンと前記ロックナットとが螺合するネジ部と、前記ロックナットと前記ロッド部材とが螺合するネジ部とは、互いに逆ネジであることを特徴とする。
請求項３の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項１又は２の構成において、前記シリンダ及び前記大径シリンダへの液圧の供給を選択的に切り換える切換手段が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明に係るディスクブレーキによれば、駐車ブレーキとして使用する場合には、駆動機構によってロッド部材を回転させ、摩擦手段の摩擦力によってロックナットをロッド部材と一体に回転させてピストンに当接させた後、大径シリンダに液圧を供給して大径ピストンによってロックナットを介してピストンを押圧して制動力を発生させる。そして、ピストンに当接して回転がロックされたロックナットに対して、駆動機構によって摩擦手段の摩擦力に抗してロッド部材を回転させて、ロッド部材をロック位置へ移動させることにより、液圧を解除してもピストンを制動位置で保持することができる。受圧面積の大きい大径ピストンの推力によって制動力を発生させるので、低圧の液圧源によっても駐車ブレーキに必要な制動力を確保することができる。
請求項２の発明に係るディスクブレーキによれば、駆動機構によってロッド部材を一方向に回転させることにより、ロックナットをピストンに当接させ、また、ロッド部材をロック位置へ移動させることができる。
請求項３の発明に係るディスクブレーキによれば、液圧源からシリンダ及び大径シリンダへの液圧の供給を適宜切り換えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型液圧ディスクブレーキであって、車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ２（ディスク）の両側に配置された一対のブレーキパッド３、４と、ディスクロータ２を跨ぐキャリパ５と、車両の非回転部分に固定されてブレーキパッド３、４及びキャリパ５をディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持するキャリア（図示せず）とを備えている。

キャリパ５は、ディスクロータ２を跨ぐ略Ｃ型に形成されたフロントキャリパボディ６と、フロントキャリパボディ６の後部に結合される略有底円筒状のリアキャリパボディ７とから構成されている。フロントキャリパボディ６には、一方のブレーキパッド３に対向する部位にシリンダボア８（シリンダ）が設けられ、また、ディスクロータ２を跨いで他方のブレーキパッド４に対向するツメ部９が形成されている。シリンダボア８には、有底円筒状のピストン１０がフォールバックシール１１を介して摺動可能に嵌装されている。ピストン１０とシリンダボア８との間は、ダストシール１２によってシールされている。

リアキャリパボディ７には、フロントキャリパボディ６のシリンダボア８と同心（軸方向が同じ）でシリンダボア８よりも大径の大径シリンダ１３が形成されている。大径シリンダ１３は、フロントキャリパボディ６のシリンダボア８の端部に液密的に嵌合されている。大径シリンダ１３には、凸型の大径ピストン１４の基端部が摺動可能に嵌装されている。大径ピストン１４の先端部には円筒部１５が形成され、円筒部１５は、ピストン１０の内部に挿入されている。大径シリンダ１３内には、環状の隔壁部材１６が液密的に嵌合されてバネ１７によって固定されており、隔壁部材１６の内周部には、大径ピストン１４の円筒部１５の基端側が摺動可能かつ液密的に挿通されている。これにより、ピストン１０が嵌装されたシリンダボア８の内部と、大径ピストン１４が嵌装された大径シリンダ１３の内部とが、隔壁部材１６によって液密的に分離されている。大径ピストン１４は、大径シリンダ１３に液密的に嵌合されており、大径シリンダ１３内の隔壁部材１６に隣接する室は、大気に開放された大気室１３Ａとなっている。大気室１３Ａには、大径ピストン１４を大径シリンダ１３の底部側へ付勢する戻しバネ１３Ｂが設けられている。大径ピストン１４の大径シリンダ１３に対する有効受圧面積は、ピストン１０のシリンダボア８に対する受圧面積よりも大きくなっている。

リアキャリパボディ７には、シリンダボア８の内部に連通する第１液圧ポート１８及び大径シリンダ１３の内部に連通する第２液圧ポート１９が設けられており、第１液圧ポート１８からシリンダボア８内に液圧を供給することによってピストン１０を作動させ、第２液圧ポート１９から大径シリンダ１３内に液圧を供給することによって大径ピストン１４を作動させることができる。

大径ピストン１４には、その軸心に沿って駐車ブレーキロッド２０が摺動、回転可能かつ液密的に挿通されている。駐車ブレーキロッド２０は、ピストン１０側に挿入される送りロッド２１（ロッド部材）と、大径シリンダ１３の底部に回転可能かつ液密的に挿通される回転ロッド２２とからなる２分割構造であり、送りロッド２１と回転ロッド２２とは、係合部２３で係合して、互いに回転方向に固定され、かつ、軸方向に一定範囲で移動できるようになっている。

送りロッド２１の先端部外周に形成されたネジ部２４には、ピストン１０の底部に当接可能な円筒状のロックナット２５が螺合されている。ロックナット２５の外周にはネジ部２６が形成されており、このネジ部２６は、大径ピストン１４の円筒部１５の内周に形成されたネジ部に螺合されている。送りロッド２１のネジ部２４と、ロックナット２５の外周のネジ部２６とは、逆ネジになっている。送りロッド２４及びロックナット２５には、これらの間の相対回転に所定の摩擦力を作用させる摩擦部材２７（摩擦手段）が設けられている。ピストン１０は、ブレーキパッド３に形成された回り止め２８に係合することにより、フロントキャリパボディ６に対する回転が防止されている。回転ロッド２２の中間部には、鍔部２９が一体に形成されており、鍔部２９と大径シリンダ１３の底部との間にスラストベアリング３０が設けられている。

リアキャリパボディ７の後端部には、駆動機構３１が設けられている。駆動機構３１は、電動モータ（電動アクチュエータ）のシャフト３２に取付けられたウォーム３３にウォームホイール３４を噛合わせた構造であり、ウォームホイール３４は、大径シリンダ１３の底部を貫通して延びる回転ロッド２２の端部に連結されている。これにより、電動モータの回転をウォーム３３及びウォームホイール３４によって減速して、回転ロッド２２を駆動し、係合部２３を介して、送りロッド２１を回転させることができ、また、電動モータの停止時には、送りロッド２１及び回転ロッド２２の回転をロックすることができる。

シリンダボア８内に連通する第１ポート１８は、マスタシリンダ及び液圧ポンプを含む車載の油圧源に接続されている。また、大径シリンダ１３に連通する第２液圧ポート１９は、常閉の電磁開閉弁３５（切換手段）を介して液圧源に接続されている。液圧源には、ディスクブレーキ１を含む各車輪のブレーキ装置に供給する液圧を制御する制御バルブ、加速度、操舵角度等の車両の走行状態を検知する各種センサ及びこれらのセンサからの出力信号に基づいて制御バルブを制御するコントローラが設けられている。そして、ブレーキペダルの操作によってマスタシリンダで発生する液圧を各車輪のブレーキ装置へ供給する。また、コントローラによって、車両の走行状態に応じて各車輪のブレーキ装置に液圧供給して適宜制動力を付与することにより、横滑り等を抑制して車両を安定化させる車両運動制御（ＶＤＣ）を実行することができる。更に、駐車ブレーキを作動させるために、ディスクブレーキ１の第１及び第２液圧ポート１８、１９への液圧の供給、並びに、駆動装置３１の電動モータ及び電磁開閉弁弁３５への通電の制御を実行することができる。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
常用ブレーキとして使用する場合には、電磁開閉弁３５に通電せず、第２液圧ポート１９を閉じた状態で、ブレーキペダルを操作して、マスタシリンダから第１液圧ポート１８に液圧を供給する。これにより、ピストン１０は、フォールバックシール１１を撓ませながら前進して、一方のブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧し、その反力によってキャリパ５が移動して、爪部９によって他方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧する。そして、ブレーキパッド３、４がディスクロータ２を挟みつけて制動力を発生させる。ブレーキペダルを解放して液圧の供給を解除すると、ピストン１０は、フォールバックシール１１の弾性によって原位置まで後退して、制動が解除される。ブレーキパッド３、４に磨耗が生じた場合、制動時にピストン１０とフォールバックシール１１との間に滑りが生じることにより、ブレーキパッド３、４とディスクロータ２とのクリアランを一定に調整することができる。

駐車ブレーキとして使用する場合には、先ず、駆動機構３１の電動モータに通電してシャフト３２を回転させ、ウォーム３３及びウォームホイール３４を介して回転ロッド２２及び送りロッド２１を一方へ回転させる。送りロッド２１が一方へ回転すると、摩擦部材２７の摩擦力によってロックナット２５が送りロッド２１と一体に回転し、ロックナット２５の外周のネジ部２６と大径ピストン１４の円筒部１５の内周のネジ部との螺合によってロックナット２５がピストン１０の底部側へ前進する。このとき。送りロッド２１は、ロックナット２５と共に前進して、回転ロッド２２との係合部２３に隙間が生じる。ロックナット２５が前進してピストン１０の底部に当接すると、ロックナット２５とピストン１０の底部との間に摩擦力が生じ、この摩擦力が摩擦部材２７による摩擦力に打勝つと、ロックナット２５の回転がロックされる。これにより、摩擦部材２７に滑りが生じて、送りロッド２１とロックナット２５とが相対回転する。このとき、送りネジ２１のネジ部２４とロックナット２５のネジ部２６とは逆ネジとなっているので、送りネジ２１は、その回転によって後退して、回転ロッド２２に当接するロック位置へ移動する。このロック位置では、送りロッド２１に作用する軸力は、回転ロッド２２及びスラストベアリング３０を介してキャリパ５に伝達される。送りロッド２１が回転ロッド２２に当接したとき、電動モータを停止する。

次に、通電によって電磁開閉弁３５を開き、油圧源の液圧ポンプから第１及び第２液圧ポート１８、１９へ液圧を供給する。これにより、シリンダボア８内の液圧によってピストン１０が前進すると共に、大径シリンダ１３内の液圧によって大径ピストン１４が前進してロックナット２５を介してピストン１０を押圧する。このとき、ピストン１０と共に受圧面積の大きい大径ピストン１４によってブレーキパッド３を押圧するので、液圧ポンプの液圧が低くても駐車ブレーキに必要な大きな制動力を発生させることができる。また、ロックナット２５は、送りロッド２１の回転によって前進してピストン１０の底部に当接しているので、大径ピストン１４を殆どストロークさせる必要がなく、大径シリンダ１３に供給するブレーキ液の量が少なくてすむ。大径ピストン１４の推力によってピストン１０が更に前進して送りロッド２１と回転ロッド２２との係合部２３に隙間が生じるので、駆動装置３１の電動モータによって回転ロッド２２を上記と同じ方向に更に回転させ、送りロッド２１を後退させて回転ロッド２２に当接するロック位置とする。

その後、液圧源からの液圧の供給、駆動装置３１の電動モータへの通電及び電磁開閉弁３５への通電を停止する。これにより、ディスクロータ２に押圧されたブレーキパッド３、４からの反力によってピストン１０に作用する軸力を送りロッド２１、回転ロッド２２及びスラストベアリング３０を介してキャリパ５に伝達して支持することができ、制動力を保持することができる。このとき、送りロッド２１のネジ部２４、ロックナット２５のネジ部２６の摩擦力及びウォーム３３とウォームホイール３４との噛合いによって送りロッド２１及び回転ロッド２２の回転がロックされる。

このように、ディスクブレーキ１を駐車ブレーキとして使用する場合、受圧面積が大きい大径ピストン１４によってピストン１０を押圧するので、液圧源の液圧ポンプの負荷を軽減することができ、車両運動制御等に用いられる低圧の液圧ポンプでも必要な液圧を得ることができ、駐車ブレーキとして必要な制動力を確保することができる。

駐車ブレーキを解除する場合には、先ず、通電により電磁開閉弁３５を開き、液圧源の液圧ポンプによって第１及び第２液圧ポート１８、１９に液圧を供給して、ピストン１０及び大径ピストン１４をブレーキパッド３側へ付勢して、駐車ブレーキロッド２０に作用する軸力を解除する。次に、駆動機構３１の電動モータのシャフト３２を逆回転させると、ロックナット２５は大径ピストン１４によってピストン１０に押圧されて回転がロックされているので、送りロッド２１が摩擦部材２７の摩擦力に打勝ってロックナット２５に対して回転して、送りロッド２１が前進して、回転ロッド２２との係合部２３に軸方向の隙間が生じる。この状態で、液圧源からの液圧を解除すると、ピストン１０及び大径ピストン１４が後退して、制動が解除される。なお、更に、回転ロッド２２及び送りロッド２１を回転させると、摩擦部材２７の摩擦力によってロックナット２５が送りロッド２１と一体回転して後退する。その後、液圧源からの液圧の供給、駆動装置３１の電動モータへの通電及び電磁開閉弁３５への通電を停止する。このようにして、駐車ブレーキを解除することができる。

なお、上記実施形態において、送りロッド２１のネジ部２４とロックナット２５の外周のネジ部２６とを逆ネジにしない場合には、駐車ブレーキを作動させる際、送りロッド２４の回転によってロックナット２５がピストン１０の底部に当接した後、送りロッド２１を後退させるためには、駆動機構３１の電動モータを逆回転させる必要があり、制御が煩雑になる。

次に、上記実施形態の変形例について、図２及び図３を参照して説明する。
上述の実施形態において、図２に示すように、第１液圧ポート１８への管路に常開の電磁開閉弁３６（切換手段）を設けて、駐車ブレーキとして使用する際に、電磁開閉弁３６を閉じることにより、ピストン１０に液圧を作用させないようにしてもよい。

また、図１に示す実施形態において、電磁開閉弁３５の代りに、図３に示す液圧切換弁３７（切換手段）を設けることができる。図３に示すように、液圧切換弁３７は、液圧源と第１液圧ポート１８とを接続する通路３８と、液圧源と第２液圧ポート１９とを接続する通路３９と、第１液圧ポート１８と第２液圧ポート１９とを接続する通路４０を有している。通路３９には、液圧開閉弁４１が設けられ、通路４０には、逆止弁４２が設けられている。液圧開閉弁４１は、液圧源からの液圧が所定圧力に達すると開弁する常閉弁であり、逆止弁４２は、第２液圧ポート１９から第１液圧ポート１８側への流通のみを許容する逆止弁である。

この構成により、液圧開閉弁４１の開弁圧力に達する液圧を供給することにより、液圧開閉弁４１を開いて第２液圧ポート１９に液圧を供給することができ、また、液圧源からの供給液圧を解除することにより、逆止弁４２によって、第２液圧ポート１９すなわち大径シリンダ１３内の液圧を解除することができる。これにより、電磁開閉弁３５への通電を制御する代りに液圧源からの供給液圧を制御することにより、図１に示す実施形態と同様に、駐車ブレーキを作動させることができる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキを示す縦断面図である。図１に示すディスクブレーキに接続される電磁開閉弁の他の配置を示す回路図である。図１に示すディスクブレーキに接続される液圧切換弁を示す縦断面図である。

符号の説明

１ディスクブレーキ、２ディスクロータ（ディスク）、３、４ブレーキパッド、５キャリパ、８シリンダボア（シリンダ）、１０ピストン、１３大径シリンダ、１４大径ピストン、２１送りロッド（ロッド部材）、２５ロックナット、２７摩擦部材（摩擦手段）、３１駆動機構

Claims

ディスクを介して両側に配置された一対のブレーキパッドと、シリンダ及び該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンを有し、前記シリンダ内への液圧の供給によって前記ピストンを移動させて前記一対のブレーキパッドを前記ディスクに接触させるキャリパと、該キャリパに設けられて前記シリンダと軸方向が同じ大径シリンダと、該大径シリンダ内に摺動可能に嵌装されて該大径シリンダ内への液圧供給によって前記ピストン側へ移動可能な大径ピストンと、該大径ピストンに螺合して該大径ピストンに対する回転によって前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記ピストンに当接可能なロックナットと、該ロックナットに螺合して該ロックナットに対する回転によって前記シリンダの軸方向に沿って移動して前記キャリパに軸力を伝達するロック位置へ移動可能なロッド部材と、前記ロックナットに対する前記ロッド部材の回転に摩擦力を作用させる摩擦手段と、前記ロッド部材を電動アクチュエータによって回転駆動する駆動機構とを備えていることを特徴とするディスクブレーキ。
前記大径ピストンと前記ロックナットとが螺合するネジ部と、前記ロックナットと前記ロッド部材とが螺合するネジ部とは、互いに逆ネジであ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。
前記シリンダ及び前記大径シリンダへの液圧の供給を選択的に切り換える切換手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスクブレーキ。