JP2009234426A

JP2009234426A - 自己倍力型ディスクブレーキシステム

Info

Publication number: JP2009234426A
Application number: JP2008083024A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kakizaki; 英紀柿崎; Hiroshi Ikegami; 洋池上; Akihiko Sekiguchi; 昭彦関口
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】前進時および後進時ならびに坂道停止時にも最適な自己倍力が得られ、増幅率を最適の状態にして、アクチュエータ等の出力を小さくして装置の小型化も可能にする。
【解決手段】インナパッド３とアウタパッド４によりディスクロータ５を挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構７を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構７が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構７が作用するようにブレーキ装置を配設したことにより、摩擦部が少なくて自己倍力機構７の寿命が延び、ブレーキトルクに基づいて損失少なく効率よく発生した自己倍力を内外のパッドに均等かつ均一に分配できて、内外でのパッドの摩耗の差をなくすことができることも無論のこと、前進時および後進時のいずれの場合も制動入力を極小にすることができて、装置の小型化に寄与できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置、あるいはアクチュエータによりディスクロータの回転接線方向に駆動されるパッドの移動に伴い作動レバーを介して前記パッドをディスクロータに押圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムに関する。

車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスクブレーキ装置が知られている。そして、そのようなキャリパディスクブレーキ装置にあって、インナパッド押圧時にディスクロータの接線方向に発生するブレーキトルクをディスクロータの軸方向の押圧力に増幅変換する自己倍力機構を備えたものも提案されている。例えば第１従来例として示す下記特許文献１に開示されたものがある。
特公昭３８−１９６７１号公報（公報特許請求の範囲参照）特開２００１−２５４７６９号公報（公報要約書参照）

特許文献１に開示された第１従来例のものを図６を用いて簡単に説明すると、固定支持体１０１に対してピボットピン１２５により揺動自在に可動部材１０２が軸支されており、可動部材１０２に設置された流体シリンダ１０９に圧力流体を導入してピストン１１０を進出させる、インナパッド１０５をディスクロータ１０３に押し付けて摺接することで制動力が得られる。インナパッド１０５のディスクロータ１０３への押付け力の反動は、可動部材１０２のピボットピン１２５の回りの揺動運動を生じさせて、アウタパッド１０６のディスクロータ１０３への押付け力を発生させる。このブレーキ作動中に、インナパッド１０５側で発生するディスクロータ１０３との間の接線方向のブレーキトルクは固定支持体１０１への当接で吸収されるが、アウタパッド１０６側で発生するブレーキトルクは固定支持体１０１と当接することなく、ピボットピン１２５の回りのモーメントとしてディスクロータ１０３への押付け力として加算される。これにより自己倍力機構が構成される。

ところが、この第１従来例の自己倍力機構では、アウタパッド側のみを倍力するため、アウタパッドとインナパッドの寿命に差を生じたり、ディスクロータをアウタ側からインナ側に倒してしまう等の問題を生じた。そのようなことから、本件出願人は内外パッド間で同じ量の自己倍力が分配できるようにするとともに、アウタパッド側のみの自己倍力に比較して大きな自己倍力が得られる自己倍力型キャリパディスクブレーキを提案した（上記特許文献２参照）。

第２従来例として示す前記特許文献２に開示された自己倍力型キャリパディスクブレーキは、本発明の前提技術となるものである。図７を用いて簡単に説明すると、ディスクブレーキにおいて、ブレーキ油圧がキャリパボディ２１０の液室２１２（図７（Ｂ））に導入されると、大小ピストンＰＡ、ＰＢは油圧を受けてコロ２３８、プラグ２３６を介してインナパッド２１６を進出させる。同時に、キャリパボディ２１０が後退してアウタパッド２２０の背面側に位置するキャリパボディ２１０の一部（図７（Ａ））がアウタパッド２２０をディスクロータ２１８側に押し付ける。かくして内外パッドによりディスクロータ２１８を両面から挟圧してブレーキ動作を行う。

このブレーキ作動中に、図７（Ａ）に示すように、インナパッド２１６に掛かるディスクロータ２１８の接線方向に発生したブレーキトルクを利用し、ピストンＰＢ先端に内蔵された自己倍力生成機構Ｄ（ピストンＰＢ先端に形成された傾斜面とプラグ２３６に形成された傾斜面とで構成）とアジャスタ機構Ｃによりディスクロータ２１８の軸方向に発生した自己倍力Ｆａ、Ｆａ’を、キャリパボディ２１０を介してインナパッド２１６側とアウタパッド２２０側に等しく分配できるように構成したものである。

本発明は、前記提案の第２従来例のものをさらに改良して、前進時および後進時ならびに坂道停止時にも最適な自己倍力が得られ、増幅率を最適の状態にして、アクチュエータ等の出力を小さくできて装置の小型化が可能な自己倍力型ディスクブレーキシステムを提供することを目的とする。

このため本発明は、パッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことを特徴とする。また本発明は、アクチュエータによりディスクロータの回転接線方向に駆動されるパッドの移動に伴い作動レバーを介して前記パッドをディスクロータに押圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことを特徴とする。また本発明は、前記作動レバーのレバー比を変更して自己倍力機構の増幅率を可変とした自己倍力型ディスクブレーキ装置を、前進時には、前輪側のサーボ機構の増幅率を大とし後輪側のサーボ機構の増幅率を小とするとともに、後進時には、後輪側のサーボ機構の増幅率を大とし前輪側のサーボ機構の増幅率を小とするように配設したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、パッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことにより、摩擦部が少なくて自己倍力機構の寿命が延び、ブレーキトルクに基づいて損失少なく効率よく発生した自己倍力を内外のパッドに均等かつ均一に分配できて、内外でのパッドの摩耗の差をなくすことができることも無論のこと、前進時および後進時のいずれの場合も制動入力を極小にすることができて、装置の小型化に寄与できる。

また、アクチュエータによりディスクロータの回転接線方向に駆動されるパッドの移動に伴い作動レバーを介して前記パッドをディスクロータに押圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことにより、摩擦部が少なくて自己倍力機構の寿命が延び、ブレーキトルクに基づいて損失少なく効率よく発生した自己倍力をパッドに容易に転嫁できて、内外でのパッドの摩耗の差をなくすことができることも無論のこと、前進時および後進時のいずれの場合も制動入力を極小にすることができて、装置の小型化に寄与できる。さらに、前記作動レバーのレバー比を変更して自己倍力機構の増幅率を可変とした自己倍力型ディスクブレーキ装置を、前進時には、前輪側のサーボ機構の増幅率を大とし後輪側のサーボ機構の増幅率を小とするとともに、後進時には、後輪側のサーボ機構の増幅率を大とし前輪側のサーボ機構の増幅率を小とするように配設したことにより、パッドの摩擦係数μが変化しても自己倍力機構の増幅率を最適の状態にすることが可能となり、装置の電気的アクチュエータ等の出力を小さくできて装置の小型化に寄与できる上、前進時および後進時にそれぞれに適した最適の自己倍力が得られるととともに、前後輪で対照的な自己倍力型ディスクブレーキ装置の配置形態にできるため、坂道での確実な制動力保持が可能となる。

以下本発明に係る自己倍力型ディスクブレーキ装置を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１は自己倍力型ディスクブレーキ装置を異なった方向で自己倍力を発生する配置としたブレーキシステムとしての第１実施例を示す断面図、図２は本発明の自己倍力型ディスクブレーキ装置の制動力理想配分線図例、図３は図１のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図、図４はレバー比可変機構にて自己倍力の増幅率可変制御を行う自己倍力型ディスクブレーキ装置を配置した本発明の第２実施例を示す断面図、図５は図４のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図で、レバー比可変機構による自己倍力の増幅率可変制御の断面図である。本発明の自己倍力型ディスクブレーキ装置の基本的な構成は、図１に示すように、パッド押圧機構８を内蔵したキャリパボディ１を介してインナパッド３とアウタパッド４によりディスクロータ５を挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことを特徴とする。

図１は自己倍力型ディスクブレーキ装置を異なった方向で自己倍力を発生する配置としたブレーキシステムとしての第１実施例を示す断面図である。後述するような油圧ピストン等のインナパッド押圧機構８の作動により自己倍力を発生させる自己倍力型ディスクブレーキ装置を、前進時（図のディスクロータ５の矢印方向）に自己倍力が発生するような形態にて前輪側に配置するとともに、後進時に自己倍力が発生するような形態にて後輪側に配置してシステム化したものである。つまり、前進時には後輪側のブレーキ装置では自己倍力作用は作動せず、後進時には前輪側のブレーキ装置では自己倍力作用は作動しない。コロ１０を介在させたスローププレート９とスロープシリンダ１２との間の斜面で定義される自己倍力増幅率に適当な値を選定することで、前進時および後進時のそれぞれにおけるブレーキ力配分を、理想配分に近づけることが可能となる（後述の図２参照）。しかも、従来のように前輪側と後輪側とで異なった特性のブレーキ装置を使用することなく、ブレーキ装置の共通化が図れる上、後進時にも充分な制動力が得られる。

図２は本発明の自己倍力型ディスクブレーキ装置の制動力理想配分線図例である。従来のシステムでは、前進時に合わせて制動力の配分が設定されているため、後進時には車両で発生可能な減速度が低くなっていた。本発明では、後進時に後輪側に自己倍力が発生して、前輪側で自己倍力が発生しないので、車両の進行方向に合わせて自動的に制動力配分が可変となり、後進時にも充分な制動力が確保できて大幅な制動距離短縮が可能となる。

図３は図１のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図である。車体の静止部等に固定されるサポート２に対してキャリパボディ１が摺動ピン６によって内外（図３の図面上では上下）にスライド自在に構成されている。つまり、サポート２に対してキャリパボディ１がフローティング状に設置されている。ディスクロータ５の内外に位置して、それぞれインナパッド３とアウタパッド４が配置される。インナパッド３の背面側（図３の図面上では下側）である内側のキャリパボディ１内には、自己倍力機構７とピストン−シリンダからなるインナパッド押圧機構であるアクチュエータ８が内蔵されている。アクチュエータ８は液圧室２０への油圧等の流体圧を導入することで、図示省略のシリンダ内に収容されたピストンを進出させ、スラストベアリング１８、インナパッド３に凹凸係合するスラストプレート１７を介してディスクロータ５に対して軸方向の押圧力Ａを作用させてブレーキ動作を行う。その反動によりキャリパボディ１を介して外側のアウタパッド４が矢印Ａの押圧力を得て、ディスクロータ５を挟持し内外のパッド３、４にて均等のブレーキ力を作用させることができる。

本実施例では、図示にて明確なように、後述する自己倍力機構７を、インナパッド押圧機構を構成するアクチュエータ８とディスクロータ５の円周上に分離配設して構成している。つまり、図面上では並列に配置されている。円周上に分離配設される自己倍力機構７とアクチュエータ８とは、好適には同一円周上にて所定の間隔を置いて設置されるが、異なった円周上に分離配設されることを排除するものではない。アクチュエータ８に並列してキャリパボディ１内に配設された自己倍力機構７は、インナパッド３の内側（図面下側）に凹凸係合する傾斜面９Ａを有するスローププレート９と、コロ１０と、ディスクロータ５の回転軸方向（以下軸方向）に移動自在な傾斜面１２Ａを有するスロープシリンダ１２と、スロープシリンダ１２を収容するホルダ１３と、前記スロープシリンダ１２内に配設されアジャスタスプリング１５により外側へ付勢されたアジャスタスピンドル１４とから構成される。アジャスタスピンドル１４は内端が回動不能のナット１６に螺合されており、インナパッド３の過摩耗時に前記アジャスタスプリング１５により進出回動して摩耗隙間を自動的に詰めて隙間調整を行う。

前記アクチュエータ８のブレーキ動作によって、矢印Ｒ方向に回転するディスクロータ５の内外両側がインナパッド３およびアウタパッド４によりブレーキ力Ａ、Ａにより挟圧されると、所定の摩擦力により接線方向のブレーキトルクＢを得て、内外のパッド３、４はディスクロータ５と連れ回る。アウタパッド４の回転先行側端部はサポート２に当接してブレーキトルクは吸収されるが、インナパッド３側では、ブレーキトルクＢによりスローププレート９がディスクロータ５の回転方向に移動してリターンスプリング２１を圧縮する。同時に、スローププレート９における傾斜面９Ａがコロ１０の転動を介してスロープシリンダ１２の傾斜面１２Ａを押圧する。

このとき、ディスクロータ５の回転方向のブレーキトルクＢは増幅されて直交するディスクロータ５の軸方向の力Ｃに変換されてアジャスタスピンドル１４に加えられる。この軸方向の力Ｃはスローププレート９を介してインナパッド３にもディスクロータ５へのブレーキ力Ｃとして加算される。前記アジャスタスピンドル１４に加えられた力Ｃはキャリパボディ１を介してアウタパッド４にもブレーキ力Ｃとして加えられる。なお、符号１９はトルク受けプレートで、前記スラストベアリング１８やスローププレート９が装着されている。インナパッド３とは僅かな隙間を保ち接触していない。また前記自己倍力機構７におけるホルダ１３内にプリセットされたスロープシリンダ１２、アジャスタスプリング１５、アジャスタスピンドル１４等はパッド摩耗に追従させるためにトルク受けプレート１９に２本のピン１１、１１にて位置決めされている。かくして、本実施例では、インナパッド押圧機構を構成するアクチュエータと自己倍力機構とを組み合わせて構成する場合に比較して流体圧の影響を受けずに済むので、自己倍力機構における自己倍力効果のない入力範囲を少なくできて自己倍力機能の立上りが迅速になる。

自動隙間調整機構は、スロープシリンダ１２内に収容されたアジャスタスプリング１５により外側（図面上方）へ付勢されたアジャスタスピンドル１４と、アジャスタスピンドル１４の内端を螺合して回動不能に設置されたナット１６とにより構成されており、インナパッド３の過摩耗時に前記アジャスタスプリング１５により進出回動して摩耗隙間を自動的に詰めて隙間調整が行われる。

図４はレバー比可変機構（増幅率可変機構）にて自己倍力の増幅率可変制御を行う自己倍力型ディスクブレーキ装置を配置した本発明の第２実施例を示す断面図である。図５は図４のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図で、レバー比可変機構による自己倍力の増幅率可変制御の断面図である。図４および図５を参照しつつ説明すると、ボディ１に支持された電気的アクチュエータ３０を作動させて、例えばアウタパッドプレート３７をディスクロータ５の接線方向に移動させ、増幅率可変制御電動機３１により作用点の位置を可変とした仲介ローラ３２を介して作動レバー３３を枢軸３４を中心に回動させる。これにより、作動レバー３３の作動端部に首降り自在に配設された加圧ローラ３５をディスクロータ５の軸方向に増幅加圧して自己倍力作用を行うものである。このような自己倍力型ディスクブレーキ装置を、図４に示すように、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するように配設したものである。これによって、前進時および後進時のいずれの場合も自己倍力機構を有効に発揮させることが可能となり、制動入力を極小にすることができて、装置の小型化に寄与できる。

さらに本実施例では、自己倍力機構の増幅率を可変とするために、図５に拡大して示すように、前記作動レバー３３における仲介ローラ３２の作用点（押圧点）の位置を増幅率可変制御電動機３１の回転に伴うねじの進退等により調整可能とした。仲介ローラ３２による作用点を変更して作動レバー３３の枢軸３４に関する腕Ｌ２の長さを調整することで、加圧ローラ３５がアウタパッドプレート３７を押圧する腕Ｌ１の長さに対する比率が変更されて、作動レバー３３による自己倍力機構の増幅率が自在に調整可能となる。
ここで、Ｆｂ：接線制動力、Ｆｍ：作用力（制動入力）、μ：パッドの摩擦係数とすると、
＜前輪側＞Ｆｂ／Ｆｍ＝２μ／（Ｌ１／Ｌ２−μ）
＜後輪側＞Ｆｂ／Ｆｍ＝２μ／（Ｌ１／Ｌ２＋μ）
上式において、レバー比Ｌ１／Ｌ２を調整することによって、自己倍力機構の増幅率Ｆｂ／Ｆｍを可変とすることができる。部材３２、３３、３４、３５および３７が自己倍力機構を構成する。また、レバー比可変機構（増幅率可変機構）３６は増幅率可変制御電動機３１と仲介ローラ３２とから構成される。

このように構成した自己倍力型ディスクブレーキ装置を前輪側と後輪側に配置してシステム化したことにより、前進時には、前輪側の自己倍力機構の増幅率を大とし後輪側の自己倍力機構の増幅率を小とするとともに、後進時には、後輪側の自己倍力機構の増幅率を大とし前輪側の自己倍力機構の増幅率を小とするように配設することが可能となり、進行方向の制御入力は最適値制御を行ってさらなる省力化が可能となり、進行方向と逆の制御入力は単純自己倍力比（レバー比）が可変可能で、必要に応じて大きくでき、制御入力を小さく抑えて電気消費エネルギーを抑制できる。このように、パッドの摩擦係数μが変化しても自己倍力機構の増幅率を最適の状態にすることが可能となり、装置の電気的アクチュエータ３０等の出力を小さくできて装置の小型化に寄与できる上、前進時および後進時にそれぞれに適した最適の自己倍力が得られる。

また従来では、車両停止状態では通常は自己倍力作用が機能しないため、坂道での停車中に制動力保持不足となり、停止状態を判定していずれかの装置を逆に切り替えて対処する方法もあるが、一時的に制動解除状態を経由して切り替えるため、制動力の一時的な抜けや、停止状態の違和感を招く場合があるが、本発明では、前後輪で対照的な自己倍力型ディスクブレーキ装置の配置形態にできるため、前述のような不都合は回避されるので坂道での確実な制動力保持が可能となる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、インナパッド押圧機構であるアクチュエータの形状、形式（ピストン−シリンダから構成される油圧、空気圧等の流体圧により作動するもの、電動モータにより繰り出されるスピンドルにより作動するものあるいはカム機構やリンク機構等の機械的に作動するもの等適宜採用できる）、キャリパボディの形状（インナパッド押圧機構や自己倍力機構が内蔵されるインナパッド側からアウタパッドの外側に延設される形状等）、形式およびそのサポートへの取付け摺動形態（摺動ピンの他、適宜の摺動部材が採用できる）、キャリパボディへのインナパッド押圧機構および自己倍力機構の内蔵設置形態）、制動時のブレーキトルクをディスクロータの軸方向の押圧力に増幅変換する自己倍力機構の形状、形式（傾斜面角度、傾斜面を有する部材の移動形態、コロとの関連構成等）、インナパッド押圧機構と自己倍力機構との関連構成（同一円周上あるいは異なった円周上での並列分離形態、インナパッド押圧機構と自己倍力機構との一体組合せ形態等）、自己倍力機構における自動隙間調整部材の形状、形式および隙間調整形態、電気的アクチュエータの形状、形式、増幅率可変制御電動機の形状、形式およびその仲介ローラの位置調整形態、仲介ローラの形状、形式、加圧ローラの形状、形式およびそのアウタパッドプレート等への加圧形態等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

自己倍力型ディスクブレーキ装置を異なった方向で自己倍力を発生する配置とした本発明のブレーキシステムとしての第１実施例を示す断面図である。同、本発明の自己倍力型ディスクブレーキ装置の制動力理想配分線図例である。図１のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図である。レバー比可変機構にて自己倍力の増幅率可変制御を行う自己倍力型ディスクブレーキ装置を配置した本発明の第２実施例を示す断面図である。同、図４のブレーキシステムに採用される自己倍力型ディスクブレーキ装置の断面図で、レバー比可変機構による自己倍力の増幅率可変制御の断面図である。第１従来例として示す円板ブレーキの説明図である。第２従来例として示す自己倍力型キャリパディスクブレーキの説明図である。

符号の説明

１キャリパボディ
３インナパッド
４アウタパッド
５ディスクロータ
７自己倍力機構
８インナパッド押圧機構（アクチュエータ）
９スローププレート
１０コロ
１２スロープシリンダ
１４アジャスタスピンドル

Claims

パッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことを特徴とする自己倍力型ディスクブレーキシステム。
アクチュエータによりディスクロータの回転接線方向に駆動されるパッドの移動に伴い作動レバーを介して前記パッドをディスクロータに押圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置を備えるディスクブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ装置が自己倍力機構を有するとともに、前進時に前輪側の自己倍力機構が作用し、後進時に後輪側の自己倍力機構が作用するようにブレーキ装置を配設したことを特徴とする自己倍力型ディスクブレーキシステム。
前記作動レバーのレバー比を変更して自己倍力機構の増幅率を可変とした自己倍力型ディスクブレーキ装置を、前進時には、前輪側のサーボ機構の増幅率を大とし後輪側のサーボ機構の増幅率を小とするとともに、後進時には、後輪側のサーボ機構の増幅率を大とし前輪側のサーボ機構の増幅率を小とするように配設したことを特徴とする請求項２に記載の自己倍力型ディスクブレーキシステム。