JP2007120728A - Disk brake - Google Patents
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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。 The present invention relates to a disc brake used for braking a vehicle.
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。 A disc brake generally propels a pair of pads arranged on both sides of a disc and a piston slidably arranged in a bottomed cylinder by introducing hydraulic pressure into the cylinder, and The caliper that generates a braking force by pressing the pad against the disc has recently been put into practical use with a parking brake function added thereto.
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。このものは、キャリパのシリンダ外に設けられた電動モータと、該電動モータの回転トルクを増力するウォーム歯車機構(減速機構)と、該ウォーム歯車機構により増力された回転を直動に変換して前記ピストンを推進方向へ押圧するねじ機構(回転−直動変換機構)とを備えており、前記シリンダ内への液圧供給により推進したピストンを該シリンダ内の液圧解放後も、前記ウォーム歯車機構と前記ねじ機構との非可逆作用(自動固着作用)によって、機械的に前記ピストンを制動位置(駐車ブレーキ位置)に保持させるように機能する。 Conventionally, as a disc brake to which a parking brake function is added, for example, there is one described in Patent Document 1. This is an electric motor provided outside the cylinder of the caliper, a worm gear mechanism (deceleration mechanism) that increases the rotational torque of the electric motor, and the rotation increased by the worm gear mechanism is converted into a linear motion. A screw mechanism (rotation-linear motion conversion mechanism) that presses the piston in the propulsion direction, and the worm gear after releasing the hydraulic pressure in the cylinder of the piston propelled by supplying the hydraulic pressure into the cylinder It functions to mechanically hold the piston in the braking position (parking brake position) by the irreversible action (automatic sticking action) between the mechanism and the screw mechanism.
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機能を有するディスクブレーキによれば、非可逆のねじ機構にピストンから大きな軸力がかかるため、電動モータの逆回転により駐車ブレーキを解除するには、前記軸力によって生じる回転トルクに打勝つ大きなモータトルクが必要となり、大型の電動モータが必要になってキャリパの大型化が避けられないようになる。 However, according to the disc brake having the parking brake function described in Patent Document 1, since a large axial force is applied from the piston to the irreversible screw mechanism, in order to release the parking brake by reverse rotation of the electric motor, A large motor torque is required to overcome the rotational torque generated by the axial force, and a large electric motor is required, so that the caliper cannot be enlarged.
なお、上記問題に対処するには、一旦シリンダ内に液圧をかけ、ピストンからねじ機構に伝達される軸力を除去してから電動モータを逆回転させればよいが、この場合は、一旦液圧をかける操作が必要になるため、迅速に駐車ブレーキを解除することができない、という新たな問題が生じることになる。 In order to cope with the above problem, it is only necessary to apply hydraulic pressure to the cylinder once and remove the axial force transmitted from the piston to the screw mechanism, and then reversely rotate the electric motor. Since an operation to apply hydraulic pressure is required, a new problem arises that the parking brake cannot be released quickly.
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、大型の電動モータを使用することなく、かつ余分な液圧操作を行うことなく駐車ブレーキを解除できるようにし、もってキャリパの小型化と駐車ブレーキ操作性の向上とに大きく寄与するディスクブレーキを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the problem is that the parking brake can be released without using a large electric motor and without performing an extra hydraulic operation. Thus, an object of the present invention is to provide a disc brake that greatly contributes to downsizing the caliper and improving the operability of the parking brake.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、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、前記シリンダ外に設けられた電動モータを駆動源として作動し、前記シリンダ内への液圧供給により推進したピストンを該シリンダ内の液圧解放後も機械的に制動位置に保持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、前記電動モータの回転トルクを増力する減速機構と、該減速機構により増力された回転を直動に変換して前記ピストンを推進方向へ押圧する回転−直動変換機構とを備え、前記減速機構は非可逆の歯車機構からなり、前記回転−直動変換機構は可逆のねじ機構からなることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a pair of pads disposed on both sides of a disk and a piston slidably disposed in a bottomed cylinder are provided in the cylinder. It is driven by a caliper that generates a braking force by pressing the pair of pads against the disc and an electric motor provided outside the cylinder, and the hydraulic pressure into the cylinder In the disc brake having a parking brake mechanism that mechanically holds the piston driven by the supply in the braking position even after the hydraulic pressure in the cylinder is released, the parking brake mechanism increases the rotational torque of the electric motor. A speed reduction mechanism, and a rotation-linear motion conversion mechanism that converts the rotation increased by the speed reduction mechanism into a linear motion and presses the piston in the propulsion direction. Consisting of the gear mechanism, the rotary - linear motion converting mechanism is characterized by comprising a reversible screw mechanism.
上記のように構成されたディスクブレーキにおいては、回転−直動変換機構が、ピストンから軸力を受けてもほとんど回転トルクを生じない可逆のねじ機構からなっているので、駐車ブレーキの解除に大きなモータトルクを必要とせず、かつ余分な液圧操作を必要としない。また、ねじ機構と電動モータとの間に非可逆の歯車機構が介在するので、ピストンは機械的に駐車ブレーキ位置に保持され、したがって駐車ブレーキ機能が損われることはない。 In the disc brake configured as described above, the rotation-linear motion conversion mechanism is composed of a reversible screw mechanism that hardly generates a rotational torque even when receiving an axial force from the piston. Does not require motor torque and does not require extra hydraulic operation. In addition, since the irreversible gear mechanism is interposed between the screw mechanism and the electric motor, the piston is mechanically held at the parking brake position, so that the parking brake function is not impaired.
また、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、歯車機構が、電動モータの回転軸に固定されたウォームと該ウォームに噛合わされたウォームホイールとからなり、上記ねじ機構が、前記ウォームホイールに一端側が連結され他端側に角ねじが形成されたシャフトと、該シャフトの角ねじに噛合う角ねじを内面に有し前記ピストンに回り止めされたナットとからなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the gear mechanism includes a worm fixed to the rotating shaft of the electric motor and a worm wheel meshed with the worm, and the screw The mechanism includes a shaft having one end connected to the worm wheel and a square screw formed on the other end, and a nut that has a square screw that meshes with the square screw of the shaft on the inner surface and is prevented from rotating around the piston. It is characterized by that.
さらに、請求項3に記載の発明は、上記請求項2に記載の発明において、電動モータの回転軸の先端部が、キャリパを貫通してその外部に延出されていることを特徴とする。
Further, the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、小型の電動モータの使用が可能になるので、キャリパの小型化を達成でき、その上、余分な液圧操作が不要になるので、駐車ブレーキ操作性の向上を達成できる。 According to the first aspect of the present invention, since a small electric motor can be used, the caliper can be reduced in size, and an extra hydraulic operation is not required. Improvement can be achieved.
また、請求項2に記載の発明によれば、上記請求項1に記載の発明の効果に加え、構造簡単でコストも安い歯車機構およびねじ機構を用いるので、良好な組立性を確保できると共に、製造コストの増大を抑えることができる。
Further, according to the invention described in
さらに、請求項3に係る発明によれば、上記請求項2に記載の発明の効果に加え、万一、電動モータが故障しても、ハウジング外に延在するモータ回転軸の先端部を手動で回転操作して駐車ブレーキを解除できるので、装置に対する信頼性が向上する。
Furthermore, according to the invention of
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜4は、本発明に係るディスクブレーキの一つの実施形態を示したものである。これらの図において、1はディスクロータ、2,3はディスクロータ1を挟んでその両側に配置された一対のパッド、4は、一対のパッド2,3をディスクロータ1の両面に押圧させて制動力を発生するキャリパである。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)にボルト止めされたキャリア5にディスクロータ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、その両側に設けた左右の耳部6をキャリア5の左右の支柱部5aの内側に対向して設けたガイド溝7に嵌合させることにより、該キャリア5に摺動可能に支持されている(図2)。また、キャリパ4は、その左右のアーム部4aにボルト8を用いて取付けたガイドピン(図示略)を前記キャリア5のブリッジ部5b内に設けたガイド穴(図示略)に嵌入させることにより、該キャリア5に摺動可能に支持されている(図2、図4)。なお、図2、4中、9はキャリア5を前記車両の非回転部にボルト止めするためのねじ孔であり、キャリア5の左右二箇所に設けられている。
1-4 show one embodiment of a disc brake according to the present invention. In these drawings, 1 is a disk rotor, 2 and 3 are a pair of pads arranged on both sides of the
キャリパ4を構成するキャリパ本体10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11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12をそれぞれ有している。シリンダ部11には、インナパッド2側を開口部となし、他端が底壁13a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、ピストンシール14を介してピストン15が摺動可能に内装されている。ピストン15は、ここで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とシリンダ13の底壁13a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、シリンダ部11に設けたポート(図示略)を通じて、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。ピストン15は、前記液圧室16への液圧供給に応じて推進し、インナパッド2をディスクロータ1へ押圧させる。なお、ピストン15は、その底面に設けた凹部15aにインナパッド2の背面に設けた凸部2a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10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17が介装されている。
The
本実施形態において、上記キャリパ本体10の後端には、ハウジング18が複数のボルト19により固定されており、このハウジング18内とキャリパ本体10のシリンダ部11内には、シリンダ13の底壁13aを挟んで駐車ブレーキ機構20が配設されている。駐車ブレーキ機構20は、底壁13aに設けた貫通孔21を挿通してハウジング18内に一端側が延ばされ、ピストン15のカップ部内に位置する他端側に雄ねじ22を有するシャフト23と、ピストン15のカップ部内に配置され、内面の雌ねじ24を前記シャフト23の雄ねじ22に噛合わせたナット25と、前記ハウジング18内に配設され、前記シャフト23を回転させる歯車機構(減速機構)26とハウジング18にボルト27(図2、4)を用いて外付けされ、前記歯車機構26を駆動する電動モータ28とから概略構成されている。なお、底壁13aの貫通孔21の内面にはシャフト23との間をシールするシール部材29が配設されており、これによりシリンダ13内の液圧室16の液密が維持される。
In the present embodiment, a
上記シャフト23は、シリンダ13の軸線上に配置されており、シリンダ13内においてその中間部が底壁13aに配置した軸受(スラスト軸受)30に回動可能に支持されている。シャフト23はまた、その中間部に設けたフランジ部31を前記軸受30に当接させる一方で、ハウジング18内まで延ばされた一端部に装着した止め輪32を底壁13aのボス部に当接させることで、軸方向に拘束されている。一方、このシャフト23に噛合うナット25は、その先端側外周に放射状に設けた複数の突起33を、ピストン15の内面に形成した複数の軸方向溝34に係合させることにより、回転不能にかつ軸方向移動可能に配置されている。ナット25は、シャフト23の回転に応じてピストン15の軸方向溝34を案内に直動し、その先端をピストン15の内底に当接させて該ピストン15に推進方向の押圧力を加える。したがって、シャフト23およびナット25は、歯車機構26の回転を直動に変換し、ピストン15を推進方向へ押圧するねじ機構(回転−直動変換機構)を構成している。なお、ナット25の先端には球面の一部をなす凸面35が、ピストン15の内底には円錐面36がそれぞれ形成されており、ナット25は、その凸面35を円錐面36に当接させてピストン15に押圧力を加えるようになっている。
The
しかして、上記シャフト23の雄ねじ22とナット25の雌ねじ24とは、図3によく示されるように、断面四角形の角ねじからなっている。このように雄ねじ22と雌ねじ24とを角ねじとしたのは、ピストン15から軸力を受けてもほとんど回転トルクを生じないようにするためである。したがって、シャフト23とナット25とは、可逆のねじ機構を構成している。
Therefore, the
一方、シャフト23を回転させる歯車機構26は、電動モータ28の回転軸40に固定されたウォーム41と、シャフト23の一端部にキー42を介して回転不能に取付けられると共に、前記ウォーム41に噛合わされたウォームホイール43とからなっている。ウォームホイール43は、その前・後端がハウジング18内に配設した軸受(スラスト軸受)44、45により支承されており、ウォームホイール43は、これら軸受41、42によって円滑な回転が保証されている。前記したウォーム41およびウォームホイール43の噛合いからなる歯車機構26は非可逆となっており、したがって、制動力が発生して軸力を受けている状態で電動モータ28を停止させても、該歯車機構26によってシャフト23の逆回転が阻止され、ピストン15は機械的に駐車ブレーキ位置に保持されるようになる。
On the other hand, the
上記電動モータ28は、ハウジング18の下側に配置され、その回転軸40は、ハウジング18内を横断して下側から上方向へ延ばされている。前記回転軸40の先端部は、ハウジング28を貫通してその外部(上部)に延出されており、その延出端部40aは、回転治具の把持に適するように二面幅加工されている。この二面幅加工された回転軸40の延出端部40aは、常時はキャップ46により覆われている。なお、図1は、中心線の上側と下側とを異なる切り口(断面)で示している。
The
以下、上記のように構成したディスクブレーキの作用を説明する。
通常ブレーキとして作動させる場合は、図示を略すブレーキペダルの踏込み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をディスクロータ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12がアウタパッド3をディスクディスクロータ1の他面に押圧し、これによりディスクロータ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がディスクロータ1から離間してブレーキが解放される。
The operation of the disc brake configured as described above will be described below.
When operating as a normal brake, when the hydraulic pressure is supplied from the hydraulic pressure source to the
駐車ブレーキとして作動させる場合は、上記した液圧室16への液圧供給により通常ブレーキを作動させた状態(制動力を発生させた状態)で、電動モータ28を回転させる。すると、電動モータ28の回転軸40と一体にウォーム40が回転し、その回転がウォームホイール43を介してシャフト23に伝達される。このシャフト23の回転は、雄ねじ22と雌ねじ24との噛合い(ねじ部)によりナット25の直線運動に変換され、ナット25が直動(前進)する。これにより、ナット25の先端の凸面35がピストン15の内底の円錐面36に当接して、ピストン15を推進方向へ押圧する。なお、制動力の発生に伴ってキャリパ本体10に反りが発生し、シャフト23と螺合するナット25がピストン15に対して若干傾くが、前記した凸面35と円錐面36との当接によりピストン15に対するナット25の傾きが吸収され、これによりナット25の押圧力が効率よくピストン15に伝達される。
In the case of operating as a parking brake, the
その後、液圧室16の液圧を解放すると同時に、電動モータ28を停止させる。すると、ピストン15から受ける軸力でシャフト23が回転しようとするが、ウォーム41とウォームホイール43とからなる非可逆の歯車機構26によってシャフト23の回転が規制されているので、ナット25の後退も規制され、この結果、ピストン15はそのまま制動位置(駐車ブレーキ位置)に機械的に保持される。
Thereafter, the hydraulic pressure in the
一方、駐車ブレーキを解除するには、電動モータ28を逆方向に回転させる。この場合、シャフト23とナット25とが、角ねじの雄ねじ22と雌ねじ24とを噛合わせた可逆のねじ機構からなっているので、ピストン15から大きな軸力を受けてもねじ部にはほとんど回転トルクが生じず、したがった電動モータ28の逆回転で、シャフト23が円滑に回転し、ナット25がピストン15から離間する方向へ後退する。すなわち、駐車ブレーキの解除に大きなモータトルクを必要とせず、その分、小型の電動モータ28の使用が可能になる。また、一旦液圧室16に液圧を供給して、ピストン15からねじ部にかかる軸力を解放する面倒な操作(液圧操作)も不要になり、迅速に駐車ブレーキの解除を行うことができる。
On the other hand, to release the parking brake, the
因みに、ねじを緩める式は、一般にT=F×d/2×tan(ρ−β)で表わされる。ここで、Tは回転トルク、Fは軸力、dはねじ部の有効径、ρはねじの摩擦角、βはねじリード角であり、ρ=βのねじを用いれば、軸力Fがかかっていても、回転トルクTはゼロとなる。上記実施形態における雄ねじ22と雌ねじ24は角ねじからなっているので、回転トルクはほとんどゼロとなり、上記したように駐車ブレーキの解除に大きなモータトルクを必要としない。なお、前記雄ねじ22と雌ねじ24は、前記角ねじに代えて、たとえばボールねじとすることができ、この場合も同様の効果が得られる。
Incidentally, the expression for loosening the screw is generally represented by T = F × d / 2 × tan (ρ−β). Here, T is the rotational torque, F is the axial force, d is the effective diameter of the threaded portion, ρ is the friction angle of the screw, β is the screw lead angle, and the axial force F is applied if a screw with ρ = β is used. Even so, the rotational torque T is zero. Since the
ここで、駐車ブレーキ中、万一電動モータ28が故障した場合は、ハウジング18の外部に突出している回転軸40の延出端部40aに適宜の回転治具を係合させて、外部から回転軸40を強制的に回転させる。これにより歯車機構26を介してシャフト23が回転し、ねじ機構を介してナット25が直動してピストン15から離れ、駐車ブレーキが解除される。この場合も、上記した理由によりシャフト23の回転に特別の回転力を必要とせず、また、回転軸40を回すことになるので、容易に手動で駐車ブレーキを解除することができる。
Here, if the
1 ディスクロータ、 2,3 パッ
4 キャリパ、 5 キャリア
10 キャリパ本体、 13 シリンダ
15 ピストン、 19 ハウジング
20 駐車ブレーキ機構
22 雄ねじ(角ねじ)、 23 シャフト
24 雌ねじ(角ねじ)、 25 ナット
26 歯車機構
28 電動モータ
40 回転軸、 40a 回転軸の先端部の延出端部
41 ウォーム、 43 ウォームホイール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc rotor, 2, 3
Claims (3)
The disc brake according to claim 2, wherein a tip end portion of the rotating shaft of the electric motor extends through the caliper to the outside.
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