JP2011074946A - ディスクブレーキ - Google Patents

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貴康 坂下
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Abstract

【課題】良好な応答性を確保することができるディスクブレーキを提供する。
【解決手段】ディスクブレーキ1の駐車ブレーキ機構20に備えた回転規制機構25は、回転プレート70、係止歯車71、レバー部材72及びコイルばね73を有している。回転プレート70のピストン推進方向への回転に伴って、遠心力によってレバー部材72が係止歯車71から離れる方向への回動するので、駐車ブレーキ機構20の作動中に、レバー部材72が係止歯車71に当接することがなく、駐車ブレーキ機構20の作動音を抑えることが可能となる。回転プレート70がピストン戻し方向へ回転する際には、レバー部材72の係合ピン75を係止歯車71に係合させてその回転を規制するので、駐車ブレーキ機能の応答性を向上させることができる。
【選択図】図4

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ものである。
ディスクブレーキでは、駐車ブレーキ機能を達成するためのブレーキ力の自己保持をウォーム減速機に持たせるように構成される場合がある(特許文献1参照)。
特開2006−177532号公報
しかしながら、特許文献1のディスクブレーキでは、ブレーキ力の自己保持をウォーム減速機が担っているため、応答性が劣るという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、良好な応答性を確保することができるディスクブレーキを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段として、本発明のうち請求項1に記載した発明は、ディスクを挟んでその両側に配置される一対のブレーキパッドと、該一対のブレーキパッドのうち少なくとも一方を前記ディスクに押し付けるピストンと、該ピストンが接触状態で移動可能に納められるシリンダを有して該シリンダへの液圧供給により前記ピストンを推進するキャリパ本体と、前記キャリパ本体に設けられる電動モータと、前記キャリパ本体に設けられ、前記電動モータの回転に基いて前記ピストンを推進し、該推進したピストンを駐車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、前記電動モータによる回転を増力する減速機構と、該減速機構の回転を直動に変換する回転直動変換機構と、前記減速機構の前記ピストン戻し方向の回転を規制する回転規制機構とを有し、該回転規制機構は、前記減速機構の回転に伴って回転する回転体と、該回転体と対向するように配置される係止部材と、前記回転体の回転中心から離間した位置に該回転体に対して回動可能に設けられた、前記係止部材に係合される係合ピンを有するレバー部材と、前記回転体と前記レバー部材との間に配置され、前記レバー部材を前記係止部材に向かって付勢する付勢部材とを有し、前記付勢部材は、前記回転体の前記ピストン推進方向への回転に伴って、前記レバー部材の前記係止部材から離れる方向への回動を許容して、前記回転体が前記ピストン戻し方向へ回転する際には、前記レバー部材の係合ピンを係止部材に係合させてその回転を規制することを特徴とするものである。
本発明のディスクブレーキによれば、駐車ブレーキ機能の応答性を向上させることができる。
図1は、本実施の形態に係るディスクブレーキの断面図である。 図2は、回転プレートを示し、(a)が断面図で、(b)が平面図である。 図3は、レバー部材を示し、(a)が側面図で、(b)が平面図である。 図4は、回転規制機構の平面図である。 図5は、回転規制機構の動作を段階的に示した図である。
以下、本実施の形態に係るディスクブレーキを図1〜図5に基いて説明する。
図1に本実施の形態に係るディスクブレーキ1を示す。図1において、符号2及び3は車両の回転部に取り付けられたディスクロータ1Aを挟んで両側に配置された一対のブレーキパッドとしてのインナ及びアウタパッドであり、符号4はキャリパである。
本ディスクブレーキ1は、キャリパ浮動型として構成されており、前記インナ及びアウタパッド2、3及びキャリパ4は、車両のナックル等の非回転部に固定されたキャリア5に、ディスクロータ1Aの軸方向へ移動可能に支持されている。
図1に示すように、キャリパ4の主体であるキャリパ本体6は、車両内側のブレーキパッドであるインナパッド2に対向する基端側に配置されるシリンダ部7と、車両外側のブレーキパッドであるアウタパッド3に対向する先端側に配置される爪部8とをそれぞれ有している。シリンダ部7には、インナパッド2側を開口部となし、他端が底壁9により閉じられた有底のシリンダ10が形成されており、このシリンダ10内には、ピストンシール11を介して接触状態で軸方向に移動可能にピストン12が内装されている。
ピストン12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10内に収められている。このピストン12とシリンダ10の底壁9との間は液圧室13として画成されている。この液圧室13には、シリンダ部7に設けた図示しないポートを通じて、マスタシリンダなどの図示しない液圧源から液圧が供給されるようになっている。
ピストン12は、その底面に設けた凹部14にインナパッド2の背面に設けた凸部15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12の底部とシリンダ10との間には、シリンダ10内への異物の進入を防ぐダストブーツ16が介在されている。
キャリパ本体6のシリンダ10にハウジング17が取り付けられる。該ハウジング17にはその一端開口を閉塞するカバー18が取り付けられる。キャリパ本体6には、ハウジング17を介して電動モータの一例であるモータ19が設けられている。また、キャリパ本体6及びハウジング17には、モータ19の回転に基いてピストン12を推進し、該推進したピストン12を駐車制動位置に保持させる駐車ブレーキ機構20が備えられている。
該駐車ブレーキ機構20は、モータ19による回転を増力する平歯多段減速機構21及び遊星歯車減速機構22と、遊星歯車減速機構22を介してモータ19から受ける回転運動を直線方向の運動(以下、適宜、直線動又は直動という。)に変換してピストン12に付与して移動させる、回転直動変換機構としてのボール−ランプ機構23と、インナ及びアウタパッド2、3の摩耗に応じてピストン12の位置を調整するパッド摩耗調整機構24と、平歯多段減速機構21の第1減速ギヤ32に備えられ、ピストン12の戻し方向の回転を規制する回転規制機構25とから構成される。本実施形態では、平歯多段減速機構21及び遊星歯車減速機構22が減速機構に相当する。
平歯多段減速機構21は、モータ19のシャフト28に圧入されたピニオンギヤ29と、ピニオンギヤ29に噛み合う大歯車30及び小歯車31が一体に形成された第1減速ギヤ32と、小歯車31に噛み合う大歯車39及びサンギヤ33が一体に形成された第2減速ギヤ34とから構成される。第1減速ギヤ32は、両端部がハウジング17及びカバー18に固定された第1シャフト35によって回転可能に支持される。第2減速ギヤ34は、一端部がカバー18に固定された第2シャフト36によって回転可能に支持される。
前記モータ19には、該モータ19を駆動制御する制御手段である電子制御装置からなるECU37が接続されている。また、ECU37には、駐車ブレーキの作動・解除を指示するべく操作されるパーキングスイッチ38が接続されている。
遊星歯車減速機構22は、平歯多段減速機構21の第2減速ギヤ34の先端部に形成されたサンギヤ33と、サンギヤ33と噛み合いその周囲に複数配置されるプラネタリギヤ40と、プラネタリギヤ40と噛み合い、外周側に配置されるインターナルギヤ41と、キャリア42とから構成される。プラネタリギヤ40は、キャリア42に固定されたピン43によって、回転可能に支持されている。インターナルギヤ41は、ハウジング17に対して固定されている。キャリア42は、サンギヤ33及びリテーナ47によって軸方向の移動を規制される。
ボール−ランプ機構23は、遊星歯車減速機構22のキャリア42にスプライン結合され、シリンダ10の底壁9に回転可能に支持される駆動軸45と、該駆動軸45の先端に一体的に備えられ、軸方向に移動可能で、かつ、軸回りに回転可能に支持された回転直動プレート50と、シリンダ10の底壁9によって軸方向に支持され、かつ、ピン59によってシリンダ10の底壁9に回り止めされた固定プレート51とを備えている。
駆動軸45は、シリンダ10の底壁9をシール53によって気密的に貫通されてハウジング17内へ延ばされており、駆動軸45の先端部は、キャリア42に軸方向に移動可能で、かつ互いに回転不能にスプライン結合されている。
回転直動プレート50及び固定プレート51の互いの対向面には、複数の円弧状の傾斜されたボール溝50A、51Aが形成されている。ボール溝50A、51A間に、それぞれ鋼球からなるボール52が装入されている。そして、回転直動プレート50を回転させると、ボール溝50A、51A間をボール52が転動することにより、回転直動プレート50が軸方向及び回転方向に移動する。なお、ボール溝50A、51Aは、傾斜を途中で変化させて構成しても良い。
パッド摩耗調整機構24は、調整ナット55及びプッシュロッド56を備えている。調整ナット55は、ピストン12内に回転可能に嵌合され、ピストン12側に形成されたテーパ状の摩擦面57に摩擦係合する摩擦面58を有しており、皿ばね65及びスラストベアリング66によって、調整ナット55の摩擦面58がピストン12の摩擦面57に押し付けられている。また、調整ナット55の先端部は、ピストン12の底部に形成された室60に接触状態で移動可能で、かつ気密的に嵌合されており、室60は、通路61及びダストブーツ16を介して大気に開放されている。
プッシュロッド56は、一端部が調整ナット55に螺合し、他端部がリテーナ62によってシリンダ10の軸方向に移動可能に案内されて、その軸回りの回転が規制されている。プッシュロッド56とリテーナ62との間にはコイルばね63が配置され、コイルばね63の付勢力がシリンダ10の底壁9側へ付与されることにより、プッシュロッド56がボール−ランプ機構23の回転直動プレート50にスラストワッシャ64を介して押し付けられている。
なお、調整ナット55とプッシュロッド56は多条ねじによって互いに螺合しており、回転及び直線運動(便宜上、適宜、直動という。)の変換が相互に可能となっている。そして、多条ねじには、所定のビルトインクリアランスが設けられており、相対回転することなく、ビルトインクリアランスの分だけ相互に直線移動できるようになっている。なお、コイルばね63の付勢力は、皿ばね65の付勢力よりも大きくなっている。
図1及び図4に示すように、回転規制機構25は、回転プレート70、係止歯車71、レバー部材72、及びコイルばね73から構成される。回転プレート70は、平歯多段減速機構21を構成する第1減速ギヤ32の端部に圧入や焼き嵌め等により固定され、第1減速ギヤ32と一体で回転する回転体として構成されている。係止歯車71は、該回転プレート70と対向するように、カバー18に一体形成されており、カバー18と一体的に備えられる係止部材として構成されている。レバー部材72は、回転プレート70の回転中心から離れた位置に該回転プレート70に対して回動可能に設けられ、係止歯車71に係合する係合ピン75を有している。コイルばね73は、回転プレート70とレバー部材72との間に配置され、レバー部材72を係止歯車71に向かって付勢する付勢部材として構成されている。
係止歯車71は、図1及び図4に示すように、カバー18の内面から突出するように、該カバー18に一体成形されている。係止歯車71の略中央部には第1シャフト35の一端部を固定するための凹部76が形成される。また、係止歯車71の外周にはその周方向に間隔をおいて複数のラチェット歯77(本実施の形態では4個)が形成される。なお、係止歯車71は、カバー18と別体に成形して、カバー18に圧入や焼き嵌め等で固定するようにしても良い。
回転プレート70は、図2及び図4に示すように、その略中央部に第1減速ギヤ32の端部との固定用の開口部78が設けられる。回転プレート70の外周には、レバー部材72の回転プレート70に対する回動範囲を規制する規制ピン79と、レバー部材72の一端を回動自在に支持する枢着ピン80と、コイルばね73の一端を支持する支持ピン81とがこの順序で、図中時計周り方向に間隔を置いてそれぞれ配置されている。
レバー部材72は、図3及び図4に示すように、細長プレート状に形成される。レバー部材72には、その一端部に回転プレート70の枢着ピン80が挿通される長手方向に沿う長孔82が形成される。また、レバー部材72には、長孔82の長手方向中間で、長手方向に対して垂直方向にオフセットした位置に支持ピン83が設けられる。この支持ピン83にコイルばね73の他端が固定される。また、レバー部材72の重心84付近に係止歯車71のラチェット歯77に係合する係合ピン75が設けられる。
そして、図4に示すように、レバー部材72を回転プレート70上で規制ピン79と係止歯車71との間に配置すると共に、レバー部材72の長孔82に回転プレート70の枢着ピン80を挿通させ、レバー部材72の支持ピン83にコイルばね73の一端を固定し、回転プレート70の支持ピン81にコイルばね73の他端を固定することで回転規制機構25が構成される。
これにより、図4に示すように、レバー部材72が枢着ピン80に対して第1位置(枢着ピン80がレバー部材72の長孔82の図中左端に位置する)にあるとき、枢着ピン80に対する支持ピン83の位置が図中右側になるため、コイルばね73の付勢力により、レバー部材72は、その係合ピン75が係止歯車71から離間する方向、すなわち、回転プレート70の規制ピン79に接触する方向に回動される。これにより、レバー部材72の係合ピン75は、係止歯車71のラチェット歯77と係合しない位置にあるため、回転プレート70は、ピストン推進方向(時計周り方向)またはピストン戻し方向(反時計周り方向)いずれの方向にも自由に回転可能となる。
一方、図5(d)に示すように、レバー部材72が枢着ピン80に対して第2位置(枢着ピン80がレバー部材72の長孔82の図中右端に位置する)にあるとき、枢着ピン80に対する支持ピン83の位置が図中左側になるため、コイルばね73の付勢力により、レバー部材72は、その係合ピン75が係止歯車71に接触する方向に回動される。これにより、回転プレート70の係止歯車71に対する、ピストン推進方向(図5(d)の状態から時計周り方向)への回転は許容されるが、ピストン戻り方向(図5(d)の状態から反時計周り方向)への回転は回転プレート70の係合ピン75が係止歯車71のラチェット歯77に係合することで規制される。
なお、レバー部材72は、長孔82から支持ピン83までの距離よりも、長孔82から重心84までの距離の方が十分長く設定される必要がある。
次に、本実施の形態に係るディスクブレーキ1の作用について図1、図4及び図5に基いて説明する。
まず、ディスクブレーキ1の液圧ブレーキとしての作動について説明する。
前記マスタシリンダ(図示せず)から液圧室13へ液圧を供給すると、ピストン12がピストンシール11を撓ませながら前進して、インナパッド2をディスクロータ1Aに押し付け、その反力によってキャリパ4を移動させ、爪部8を介してアウタパッド3をディスクロータ1Aに押し付ける。これにより、インナ及びアウタパッド2、3によってディスクロータ1Aを挟みつけて制動力を発生させる。前記マスタシリンダからの液圧を解除すると、ピストンシール11の弾性によってピストン12が原位置まで後退して、制動が解除される。インナ及びアウタパッド2、3が摩耗してピストン12の移動量が大きくなると、ピストン12とピストンシール11との間に滑りが生じることによって、ピストン12の原位置を移動させて、パッドクリアランスを一定に調整する。
次に、駐車ブレーキ機構20の作動を図1、図4及び図5に基づいて説明する。
図4は、駐車ブレーキ解除状態となる駐車ブレーキのリリース状態(駐車ブレーキ解除)を示している。この状態からパーキングスイッチ38が操作されて駐車ブレーキを作動させる時には、ECU37によりモータ19を起動させて、平歯多段減速機構21、遊星歯車減速機構22、ボール−ランプ機構23が作動する。この動作により、プッシュロッド56及び調整ナット55を介してピストン12が押圧、前進されて制動力が発生する。この時、調整ナット55の摩擦面58がピストン12の摩擦面57に押し付けられて摩擦係合することにより、調整ナット55の回転が阻止されるので、プッシュロッド56と調整ナット55との相対回転位置は変化しない。
そして、駐車ブレーキを作動する際、推進したピストン12を駐車制動位置に保持させるべく、平歯多段減速機構21及び遊星歯車減速機構22のピストン戻し方向の回転を規制する回転規制機構25の動作については、まず、図5(a)に示すように、第1減速ギヤ32と一体となって回転プレート70がピストン推進方向(時計周り方向)に回転すると、レバー部材72の重心84に、回転プレート70の回転方向とは逆方向(図中左方向)へ力が加わるため、レバー部材72は図中左側に移動する。
次に、モータ19がピストン推進方向(時計周り方向)に加速して一定以上の回転速度に達すると、図5(b)に示すように、レバー部材72の重心84には、回転中心(係止歯車71の中心)から外側へ向かって遠心力が働く。このため、レバー部材72は、コイルばね73の付勢力に抗して、回転プレート70の規制ピン79に接触する位置まで回動する。
これにより、モータ19が一定以上の速度でピストン推進方向に回転している間、レバー部材72の係合ピン75を、係止歯車71のラチェット歯77から離間させることができるので、ラチェット機構特有の当接音を抑制することができる。なお、ECU37の異常等によりモータ19への印加電圧が低下し、一定以上の速度で回転できなくなった場合には、一般的なラチェット機構と同様に当接音が発生するが、レバー部材72は、その係合ピン75が係止歯車71のラチェット歯77を乗り越えながら推力発生方向に回転可能であるので、駐車ブレーキ機能としては問題なく、高い信頼性を有するものである。
次に、回転プレート70がピストン推進方向に所定量回転して駐車ブレーキとして必要な推力に到達した後、モータ19への通電を減少させると、回転プレート70の回転速度が低下して最終的には停止する。この時、図5(c)及び(d)に示すように、レバー部材72の重心84に作用する遠心力がゼロになるまで減少するため、コイルばね73の付勢力により、レバー部材72は係止歯車71に当接するまで回動する。
次に、さらにモータへの通電を減少させると、今度はピストン推力の反力により第1減速ギヤ32は反時計周り方向に回転する。この結果、図5(e)に示すように、回転プレート70がピストン戻り方向(反時計周り方向)に回転すると、レバー部材72の係合ピン75が係止歯車71のラチェット歯77に係合し、図5(f)に示すように、回転プレート70は、その枢着ピン80がレバー部材72の長孔82の図中左端に位置するまでピストン戻り方向(反時計周り方向)に回転するがそれ以上の回転が規制されて、駐車ブレーキ動作が完了して駐車ブレーキ状態となる。
一方、駐車ブレーキを解除する時には、パーキングスイッチ38の操作または車両側からの指令を受けたECU37により、モータ19を一時、ピストン推進方向に回転させる。この結果、図5(g)に示すように、回転プレート70がピストン推進方向に回転すると、回転プレート70の係合ピン75と係止歯車71のラチェット歯77との係合が外れる。この時、枢着ピン80がレバー部材72の長孔82の図中左端し、枢着ピン80に対する支持ピン83の位置が図中右側になる(図4と同様の第1位置)ため、コイルばね73より、レバー部材72は回転プレート70の規制ピン79側に回動して、回転プレート70の回転方向がピストン推進方向及びピストン戻り方向(時計周り方向及び反時計周り方向)の両方向で自由となり、リリース動作に遷移する。
次に、図5(h)に示すように、モータ19のピストン戻り方向への回転駆動、またはモータ19の通電停止でピストン戻り方向への回転を規制しないようにしてリリース動作を完了する。
なお、この時、レバー部材72の重心84に作用する遠心力は規制ピン79に向かって作用するためリリース動作に問題はない。また、モータ19をピストン戻し方向へ加速させる際もレバー部材72の重心84に作用する力は、コイルばね73による付勢力により、レバー部材72を前記第1位置に付勢する向きに付与されるため同様にリリース動作に問題はない。
また、図5(h)の状態から図4の状態へ遷移完了する前に、モータ19の回転速度を徐々に減少させるのだが、ボール−ランプ機構23の初期位置にて急停止させることで、図5(d)をリリース状態とすることもできる。この場合、ECU37の異常等により、ごく低速でしかモータ19を作動させることができなくなったとしても、前述したように、一般的なラチェット機構と同様に当接音が発生するが、レバー部材72は、その係合ピン75が係止歯車71のラチェット歯77を乗り越えながら推力発生方向に回転可能であるので、駐車ブレーキ機能としては問題なく、信頼性を上げることができる。
以上、本実施の形態に係るディスクブレーキ1は、回転プレート70、係止歯車71、レバー部材72及びコイルばね73を有した回転規制機構25を備え、該回転規制機構25が駐車ブレーキ機能を達成するためのブレーキ力の自己保持を行うので、前記従来技術(特開2006−177532号公報)において採用された、ウォーム減速機がブレーキ力の自己保持を担う場合に比べて、減速比を小さくすることが可能となり、駐車ブレーキ機構の応答性が向上する。また、機械効率を向上でき、ひいては省エネ化を図ることができる。
また、本実施の形態に係るディスクブレーキ1の回転規制機構25では、回転プレート70のピストン推進方向への回転速度の上昇に伴って、コイルばね73が、レバー部材72の係止歯車71から離れる方向への回動を許容するので、回転プレート70がピストン推進方向へ回転する際に発生する、ラチェット機構特有の当接音を抑制することができる。駐車ブレーキ機構の作動時における静粛性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態に係るディスクブレーキ1では、モータ19として前記従来技術にて採用された電動モータと同等のものが採用された場合、減速比を小さくすることができ、これにより、同等の応答速度で動かすと、モータ19の回転速度が低くて良いため、ギヤの作動音を抑制することができる。また、減速比を前記従来技術と同等の値とする場合、電動モータの小型化を図ることができ、ディスクブレーキの車両への搭載性を向上させることができる。
このように、本実施の形態に係るディスクブレーキ1では、モータ及び減速比を合理的に適宜選択することで、作動音を抑えつつ駐車ブレーキ機能の応答性を向上させることができる。
1 ディスクブレーキ,1A ディスクロータ(ディスク),2 インナパッド(ブレーキパッド),3 アウタパッド(ブレーキパッド),4 キャリパ,6 キャリパ本体,7 シリンダ部,8 爪部,10 シリンダ,12 ピストン,19 モータ,20 駐車ブレーキ機構,21 平歯多段減速機構(減速機構),22 遊星歯車減速機構(減速機構),23 ボール−ランプ機構(回転直動変換機構),25 回転規制機構,70 回転プレート(回転体),71 係止歯車(係止部材),72 レバー部材,73 コイルばね(付勢部材),75 係合ピン,77 ラチェット歯,79 規制ピン,80 枢着ピン,81 支持ピン,82 長孔,83 支持ピン,84 重心

Claims (2)

  1. ディスクを挟んでその両側に配置される一対のブレーキパッドと、
    該一対のブレーキパッドのうち少なくとも一方を前記ディスクに押し付けるピストンと、
    該ピストンが接触状態で移動可能に納められるシリンダを有して該シリンダへの液圧供給により前記ピストンを推進するキャリパ本体と、
    前記キャリパ本体に設けられる電動モータと、
    前記キャリパ本体に設けられ、前記電動モータの回転に基いて前記ピストンを推進し、該推進したピストンを駐車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、前記電動モータによる回転を増力する減速機構と、
    該減速機構の回転を直動に変換する回転直動変換機構と、
    前記減速機構の前記ピストン戻し方向の回転を規制する回転規制機構とを有し、
    該回転規制機構は、前記減速機構の回転に伴って回転する回転体と、
    該回転体と対向するように配置される係止部材と、
    前記回転体の回転中心から離間した位置に該回転体に対して回動可能に設けられた、前記係止部材に係合される係合ピンを有するレバー部材と、
    前記回転体と前記レバー部材との間に配置され、前記レバー部材を前記係止部材に向かって付勢する付勢部材とを有し、
    前記付勢部材は、前記回転体の前記ピストン推進方向への回転に伴って、前記レバー部材の前記係止部材から離れる方向への回動を許容して、前記回転体が前記ピストン戻し方向へ回転する際には、前記レバー部材の係合ピンを係止部材に係合させてその回転を規制することを特徴とするディスクブレーキ。
  2. 前記回転体には、前記レバー部材の該回転体に対する回動範囲を制限する規制ピンが設けられ、前記レバー部材は前記規制ピンと前記係止部材との間に配置され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。
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