JP2014129871A - 自動車用電動式ブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】駐車ブレーキを含む自動車用電動式ブレーキを提供する。
【解決手段】本発明による自動車用電動式ブレーキは、小型モータと、この小型モータにより相互摩擦するか、解除される複数のディスク及び摩擦パッドを用いて駐車ブレーキを構成することで、従来のソレノイドに比べて作動騒音を低減させ、走行中に小型モータの電源が故障しても従来のように制動力が解除されない現象を防止できることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用電動式ブレーキに関するものであって、より詳細には駐車ブレーキを含む自動車用電動式ブレーキに関する。

自動車用電動式ブレーキは、従来の油圧ブレーキに比べて高速・精密な制動応答性能、油圧配管の排除によるパッケージレイアウトの簡素化、ブレーキオイルの未使用による環境汚染の最小化、効率的な応用ロジック開発の容易性、マスターシリンダ及び真空ブースタの排除による衝突安全性の向上などの様々な利点が得られる次世代ブレーキである。

このような電動式ブレーキは、通常、モータと減速機から伝達された回転力をネジを用いて直線力に変換してブレーキパッドを加圧することにより制動力を得ることができる。

逆に、電源オフ（ｏｆｆ）時にはブレーキパッドの加圧力によりネジが逆方向に回転して制動力が解除される。

このような電動式ブレーキの特性のために、電源オフ時に駐車制動力が提供されるように電動ブレーキに別途の駐車ブレーキ装置が組み込まれる。

すなわち、従来の油圧ブレーキのように別途の駐車ブレーキを備えた場合は、原価及び重量の側面で不利となるため、電動式ブレーキには、制動のためのモータの動力を共に利用できるようにした別途の駐車ブレーキ装置が装着される。

図１及び図２を参照して従来の駐車ブレーキを備えた電動式ブレーキの構成及び動作を説明する。

図１及び図２で、図面符号「１００」は電動式ブレーキを、図面符号「２００」は駐車ブレーキを示す。

前記電動式ブレーキ１００は、キャリパハウジング１０２内に装着された摩擦パッド１０４と、摩擦パッド１０４の間に加圧可能に配置されるディスク１０６を基本的に含む。

前記キャリパハウジング１０２の水平方向側の貫通穴内にはシリンダ１０８が前後進可能に内設され、シリンダ１０８の内部にはネジ穴１１２を有する加圧部材１１０が一体に内設される。

この際、キャリパハウジング１０２の内側端部には減速機及び両方向軸を有する電気モータ１１４が装着されるが、この電気モータ１１４の外側方向軸として加圧部材１１０のネジ穴１１２に挿入締結されるネジ状のプッシュロッド１１６が採択され、内側方向軸として止めピン１１８が外周面に形成された回転軸１２０が採択される。

一方、前記駐車ブレーキ２００の一構成として、電気モータまたはモータ／減速機が設けられたハウジング内に駐車ブレーキ用ハウジング２０２が一体に装着され、この駐車ブレーキ用ハウジング２０２の中心部には電気モータ１１４の回転軸１２０が回転可能に配列される状態となる。

また、前記駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内面にはソレノイド２０４が装着され、ソレノイド２０４と回転軸１２０との間には水平パイプ２０６が配置され、この水平パイプ２０６の内側端部には垂直プレート状のスライドディスク２０８が一体に形成される。

この際、図２（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図を示した図２（ｂ）に示すように、前記水平パイプ２０６の内径面には回転軸１２０の止めピン１１８が挿入される止め溝２１２が形成される。

また、前記ソレノイド２０４とスライドディスク２０８との間にはバネ２１０が圧縮及び引張可能に配列される。

さらに、前記駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内側壁面には、スライドディスク２０８が駐車制動のために摩擦接触する摩擦板２１４が付着される。

一方、前記電気モータ１１４及びソレノイド２０４には、電源オン／オフを制御するための制御機２２０が連結されている。

したがって、一般的な制動時にはブレーキペダルを踏む程度に応じて制御機２２０で電気モータ１１４をオン（ｏｎ）すると共にソレノイド２０４もオン（ｏｎ）する。

次に、電気モータ１１４のプッシュロッド１１６がその場で回転すると、プッシュロッド１１６はネジ状の形態であるため、プッシュロッド１１６に締結された加圧部材１１０が車両の外側方向に直線運動をする。

次に、前記加圧部材１１０と一体化されたシリンダ１０８が摩擦パッド１０４を加圧すると共に摩擦パッド１０４の間に配置されたディスク１０６が圧着されることにより、走行時の制動が行われる。

この際、前記ソレノイド２０４に電源が印加されるため、一般的な走行時には駐車ブレーキの制動は解除状態となる。

具体的には、前記ソレノイド２０４がオン（ｏｎ）すると、ソレノイドは電磁石の力を用いてスライドディスク２０８を引っ張るようになるが、この際、スライドディスク２０８が摩擦板２１４から離隔されるため、電気モータ１１４の回転軸１２０が回転可能な状態、すなわち駐車ブレーキ解除状態となり、それと共にソレノイド２０４とスライドディスク２０８との間に配置されたバネ２１０は圧縮状態となる。

それによって、前記電気モータ１１４の回転軸１２０と同軸をなすプッシュロッド１１６の正逆方向回転に対する拘束が行われないため、駐車ブレーキの解除と共に走行時の電動式ブレーキの制動作動が円滑に行われることができる。

反面、前記電動式ブレーキの作動後、ソレノイド２０４に対する電源がオフ（ｏｆｆ）すると、バネ２１０の弾性復元力によりスライドディスク２０８が押し出されて摩擦板２１４に密着されるため、電気モータ１１４の回転軸１２０が回転しない拘束状態となり、駐車ブレーキは作動状態となる。

具体的には、スライドディスク２０８が摩擦板２１４に密着固定された状態でスライドディスク２０８と一体化された水平パイプ２０６内の止め溝２１２に、電気モータ１１４の回転軸１２０に形成された止めピン１１８が拘束されることで、電気モータ１１４の回転軸１２０が回転しない拘束状態となって駐車ブレーキ作動状態となる。

それによって、前記電気モータ１１４の回転軸１２０と同軸をなすプッシュロッド１１６の逆方向回転に対する拘束が行われるため、駐車ブレーキの制動力が維持される。

しかし、従来の駐車ブレーキを備えた電動式ブレーキは、駐車ブレーキの作動及び解除時にソレノイドの作動騒音が大きく、走行中にソレノイドに対して電源供給を中断する場合は安全のために制動力を解除しなければならないが、電源が故障した時は制動力を解除できなくて車両スピンが発生し、致命的な事故につながる虞がある。

言い換えれば、駐車ブレーキの解除状態、すなわち、ソレノイドに電源が印加されたオン状態で車両が走行する場合、電動式ブレーキの作動時に制御機の誤りまたは故障によりソレノイドに電源が供給されない場合は上記のように駐車ブレーキが作動して電動式ブレーキの制動力が解除されない状況が発生することがあり、それによって走行中に車両スピンが発生して致命的な事故につながる虞がある。

本発明は、上記のような点を考慮して案出したもので、小型モータと、この小型モータにより相互摩擦するか、解除される複数のディスク及び摩擦パッドを用いて駐車ブレーキを構成することで、従来のソレノイドに比べて作動騒音を低減させ、走行中に小型モータの電源が故障しても従来のように制動力が解除されない現象を防止できる自動車用電動式ブレーキを提供することにその目的がある。

本発明は、制動力を提供するための電気モータと、電気モータの外側方向軸のプッシュロッド及び内側方向軸の回転軸と、電気モータの内側端部に装着される駐車ブレーキハウジングと、を含む自動車用電動式ブレーキであって、前記回転軸の外径と駐車ブレーキハウジングの内径との間に交互に装着され、回転軸の回転を拘束または解除させるスライドディスク及び摩擦パッドと、前記スライドディスク及び摩擦パッドを加圧するように最外側スライドディスクに隣接配置され、外面にはネジ穴が形成された加圧部材と、前記駐車ブレーキハウジングの外側内壁面に装着され、駐車ブレーキの制動及び解除時にだけ電源の供給を受けて作動する小型モータと、前記小型モータの駆動軸であって、加圧部材の前後進運動のために加圧部材のネジ穴内に挿入されてその場で回転するネジ状のプッシュロッドと、を含んで構成されることを特徴とする自動車用電動式ブレーキを提供する。

本発明の好ましい実施例として、前記駐車ブレーキハウジングの内径面には、加圧部材の外径面を囲んで加圧部材の直進運動を案内するガイド部材が装着されることを特徴とする。

また、前記電気モータの内側面と最内側摩擦パッドとの間には、スライドディスク及び摩擦パッドが加圧される時の支持力を提供する固定ディスクが装着されることを特徴とする。

好ましくは、前記駐車ブレーキハウジングの内径面には第１突起が形成され、摩擦パッドの外径面には第１突起が挿入締結される第１凹溝が形成されることを特徴とする。

さらに好ましくは、前記スライドディスクの内径面には第２突起が形成され、回転軸の外径面には第２突起が挿入締結される第２凹溝が形成されることを特徴とする。

また、前記ガイド部材の内径面には第３突起が形成され、加圧部材の外径面には第３突起が挿入締結される第３凹溝が形成されることを特徴とする。

本発明は、次のような効果を提供する。

第１に、従来のソレノイドタイプの駐車ブレーキに比べて走行中には駐車ブレーキのための電源が不要であるため、電力消耗において有利であり、作動騒音を大きく低減させることができる。

第２に、従来のソレノイドタイプの駐車ブレーキは、走行中に電動式ブレーキの制動時にソレノイドに対する電源が故障した時、ソレノイドのオフによる駐車ブレーキの作動及びそれによる電動式ブレーキの制動が解除されない現象により車両スピンが発生する問題があったが、本発明は、走行中には駐車ブレーキに対する電源供給が不要であるため、制動が解除されない現象及び車両スピンを防止することができる。

第３に、駐車ブレーキの作動時、電動式ブレーキの作動のためのモータの解除を防止するように、小型モータ、多板ディスク及び摩擦パッドを使用することで、全体ブレーキシステムの重量及び原価を低減することができる。

第４に、駐車ブレーキが故障しても電動式ブレーキの制動及び解除が可能であるため、安全性を向上させることができる。

従来の電動式ブレーキにおいて、制動状態を示す断面図である。 従来の電動式ブレーキにおいて、制動解除状態を示す断面図である。 本発明の電動式ブレーキにおいて、制動状態を示す断面図である。 本発明の電動式ブレーキにおいて、制動解除状態を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ線の断面図である。 図３のＢ−Ｂ線の断面図である。 図３のＣ−Ｃ線の断面図である。 本発明による電動式ブレーキの駐車ブレーキに対する作動フローチャートである。 本発明による電動式ブレーキの駐車ブレーキに対する作動フローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図３及び図４は、本発明による駐車ブレーキを備えた電動式ブレーキを示す断面図である。

図３及び図４において、図面符号「１００」は電動式ブレーキを、図面符号「２００」は駐車ブレーキを示す。

前記電動式ブレーキ１００は、キャリパハウジング１０２内に装着された摩擦パッド１０４と、摩擦パッド１０４の間に加圧可能に配置されるディスク１０６を基本的に含む。

前記キャリパハウジング１０２の水平方向側の貫通穴内にはシリンダ１０８が前後進可能に内設され、シリンダ１０８の内部にはネジ穴１１２を有する加圧部材１１０が一体に内設される。

この際、キャリパハウジング１０２の内側端部には減速機及び両方向軸を有する電気モータ１１４が装着されるが、この電気モータ１１４の外側方向軸として加圧部材１１０のネジ穴１１２に挿入締結されるネジ状のプッシュロッド１１６が採択され、同軸をなす内側方向軸として回転軸１２０が採択される。

一方、前記駐車ブレーキ２００の一構成として、電気モータ１１４の内側面には駐車ブレーキ用ハウジング２０２が一体に装着され、この駐車ブレーキ用ハウジング２０２の中心部には電気モータ１１４の回転軸１２０が回転可能に配列される状態となる。

ここで、前記回転軸１２０の外径と駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内径との間に駐車ブレーキを制動するために回転軸１２０の回転を拘束するか、駐車ブレーキの制動を解除するために回転軸１２０の回転拘束を解除する複数のスライドディスク３０２と摩擦パッド３０４が交互に積層配列される。

この際、前記電気モータ１１４の内側面と最内側摩擦パッド３０４との間には、複数のスライドディスク３０２及び摩擦パッド３０４の加圧時に支持板の役割をする固定ディスク３１６が装着される。

また、前記スライドディスク３０２及び摩擦パッド３０４を加圧する手段として前後進運動をする加圧部材３０８が最外側スライドディスクに隣接配置されるが、この加圧部材３０８の外側面には小型モータ３１０との連結のためのネジ穴３０６が形成される。

特に、前記駐車ブレーキ用ハウジング２０２の外側内壁面にはスライドディスク３０２及び摩擦パッド３０４を加圧するために加圧部材３０８を前後進させる駆動源として小型モータ３１０が装着されるが、この小型モータ３１０は、普通は電源オフ状態に維持され、駐車ブレーキの制動及び解除時にだけ電源の供給を受けて駆動する。

ここで、前記小型モータ３１０の駆動軸であるネジ状のプッシュロッド３１２は、加圧部材３０８の前後進運動のために加圧部材３０８のネジ穴３０６内に、その場で回転可能となるように挿入締結される。

また、前記駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内径面には、加圧部材３０８の水平パイプの外径面を囲んで加圧部材３０８の直進運動を案内するガイド部材３１４が装着される。

前記摩擦パッド３０４の回転を拘束するために、図５に示すように、駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内径面には第１突起３１８が形成され、摩擦パッド３０４の外径面には第１凹溝３２０が形成される。

したがって、前記第１突起３１８が第１凹溝３２０内に挿入締結されることにより、摩擦パッド３０４が駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内径面に取り付けられる状態となり、それと共に摩擦パッド３０４の内径面は回転軸１２０から離隔される状態となる。

また、前記スライドディスク３０２が回転軸１２０と共に回転されるように、図６に示すように、スライドディスク３０２の内径面には第２突起３２２が形成され、回転軸１２０の外径面には第２凹溝３２４が形成される。

したがって、前記第２突起３２２が第２凹溝３２４内に挿入締結されることにより、スライドディスク３０２が回転軸１２０の外径面に取り付けられる状態となり、それと共にスライドディスク３０２の外径面は駐車ブレーキ用ハウジング２０２の内径面から離隔される状態となる。

また、前記加圧部材３０８の直進運動を保障するためには、図７に示すように、ガイド部材３１４の内径面には第３突起３２６が形成され、加圧部材３０８の外径面には第３突起３２６が挿入締結される第３凹溝３２８が形成される。

したがって、前記加圧部材３０８の前後進の直進運動時、第３凹溝３２８内にガイド部材３１４の第３突起３２６が挿入されて直進運動を案内するため、加圧部材３０８の前後進の直前運動が保障される。

上述した構成による本発明の自動車用電動式ブレーキに関する作動フローを説明すると次の通りである。

駐車ブレーキ作動（制動）
図３は、本発明による電動式ブレーキの駐車ブレーキに対する作動状態を示す断面図であり、図８は、作動フローチャートである。

制御機２２０から電動式ブレーキ１００の電気モータ１１４に電源を印加して電気モータ１１４のプッシュロッド１１６が正方向にその場で回転すると、プッシュロッド１１６はネジ状の形態であるため、プッシュロッド１１６に締結された加圧部材１１０が車両外側方向に直線運動をする。

次に、前記加圧部材１１０と一体化されたシリンダ１０８が摩擦パッド１０４を加圧すると共に、摩擦パッド１０４の間に配置されたディスク１０６が圧着されて車両の制動が行われる。

この際、前記ディスク１０６に対する摩擦パッド１０４のクランプ力が基準値（Ａ）よりも大きいか、電気モータ１１４の回転数が基準値（Ｂ）よりも大きい場合は、前記制御機２２０から小型モータ３１０に電源を印加する。

ここで、前記小型モータ３１０のプッシュロッド３１２が正方向にその場で回転すると、このプッシュロッド３１２もネジ状の形態であるため、プッシュロッド３１２に締結された加圧部材３０８が前進する。

次に、前記加圧部材３０８の前進により、スライドディスク３０２及び摩擦パッド３０４が相互密着して電気モータ１１４の回転軸１２０がこれ以上回転しないように拘束される。

この際、前記制御機２２０から小型モータ３１０への印加電流が基準値（Ｃ）よりも大きいか、小型モータ３１０の回転数が基準値（Ｄ）よりも大きい場合は、電気モータ１１４と小型モータ３１０に電源供給をオフする。

したがって、前記電気モータ１１４の回転軸１２０が拘束されると共に回転軸１２０と同軸をなすプッシュロッド１１６の逆方向回転に対する拘束が行われることにより、駐車ブレーキの作動（制動）が行われる。

駐車ブレーキ作動（制動）の解除
図４は、本発明による電動式ブレーキの駐車ブレーキに対する作動の解除状態を示す断面図であり、図９は、作動フローチャートである。

先ず、制御機２２０から電動式ブレーキ１００の電気モータ１１４に電源を印加して電気モータ１１４のプッシュロッド１１６が逆方向にその場で回転すると、プッシュロッド１１６はネジ状の形態であるため、プッシュロッド１１６に締結された加圧部材１１０が車両の内側方向に直線運動をする。

それと共に、前記制御機２２０から小型モータ３１０に電源を印加して小型モータ３１０のプッシュロッド３１２が逆方向にその場で回転すると、このプッシュロッド３１２もネジ状の形態であるため、プッシュロッド３１２に締結された加圧部材３０８が後進する。

次に、前記加圧部材３０８の後進により、スライドディスク３０２及び摩擦パッド３０４の相互密着状態が解除され、電気モータ１１４の回転軸１２０が回転可能な状態となる。

したがって、前記電動式ブレーキ１００の加圧部材１１０と一体化されたシリンダ１０８が後進して摩擦パッド１０４によるディスク１０６のクランプ力が解除されることにより、駐車ブレーキの制動解除が行われる。

最終的に、前記制御機２２０から小型モータ３１０への印加電流が基準値（Ｅ）よりも大きいか、小型モータ３１０の回転数が基準値（Ｆ）よりも小さい場合は小型モータ３１０に対する電源供給をオフする。

一方、車両の走行中に電気モータ１１４の回転軸１２０に対する拘束が解除された状態であるため、制御機でブレーキペダルの入力により電気モータ１１４を駆動制御して電動式ブレーキの制動が円滑に行われ、さらに、走行中には駐車ブレーキの小型モータに対する電源供給が不要であるため、従来のように制動が解除されないことによる車両スピンの発生を容易に防止することができる。

１００ 電動式ブレーキ
１０２ キャリパハウジング
１０４ 摩擦パッド
１０６ ディスク
１０８ シリンダ
１１０ 加圧部材
１１２ ネジ穴
１１４ 電気モータ
１１６ プッシュロッド
１１８ 止めピン
１２０ 回転軸
２００ 駐車ブレーキ
２０２ 駐車ブレーキ用ハウジング
２０４ ソレノイド
２０６ 水平パイプ
２０８ スライドディスク
２１０ バネ
２１２ 止め溝
２１４ 摩擦板
２２０ 制御機
３０２ スライドディスク
３０４ スライディング摩擦パッド
３０６ ネジ穴
３０８ 加圧部材
３１０ 小型モータ
３１２ プッシュロッド
３１４ ガイド部材
３１６ 固定ディスク
３１８ 第１突起
３２０ 第１凹溝
３２２ 第２突起
３２４ 第２凹溝
３２６ 第３突起
３２８ 第３凹溝

Claims (6)

1. 制動力を提供するための電気モータ（１１４）と、電気モータ（１１４）の外側方向軸のプッシュロッド（１１６）及び内側方向軸の回転軸（１２０）と、電気モータ（１１４）またはモータ／減速機が設けられたハウジング内に装着される駐車ブレーキ用ハウジング（２０２）と、を含む自動車用電動式ブレーキであって、
   前記回転軸（１２０）の外径と駐車ブレーキ用ハウジング（２０２）の内径との間に交互に装着され、回転軸（１２０）の回転を拘束または解除させるスライドディスク（３０２）及び摩擦パッド（３０４）と、
   前記スライドディスク（３０２）及び摩擦パッド（３０４）を加圧するように最外側スライドディスクに隣接配置され、外面にはネジ穴（３０６）が形成された加圧部材（３０８）と、
   前記駐車ブレーキ用ハウジング（２０２）の外側内壁面に装着され、駐車ブレーキの制動及び解除時にだけ電源の供給を受けて作動する小型モータ（３１０）と、
   前記小型モータ（３１０）の駆動軸であって、加圧部材（３０８）の前後進運動のために加圧部材（３０８）のネジ穴（３０６）内に挿入されてその場で回転するネジ状のプッシュロッド（３１２）と、
   を含んで構成されることを特徴とする自動車用電動式ブレーキ。
2. 前記駐車ブレーキ用ハウジング（２０２）の内径面には、加圧部材（３０８）の外径面を囲んで加圧部材（３０８）の直進運動を案内するガイド部材（３１４）が装着されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ブレーキ。
3. 前記電気モータ（１１４）の内側面と最内側摩擦パッド（３０４）との間には、スライドディスク（３０２）及び摩擦パッド（３０４）が加圧される時の支持力を提供する固定ディスク（３１６）が装着されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ブレーキ。
4. 前記駐車ブレーキ用ハウジング（２０２）の内径面には第１突起（３１８）が形成され、摩擦パッド（３０４）の外径面には第１突起（３１８）が挿入締結される第１凹溝（３２０）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ブレーキ。
5. 前記スライドディスク（３０２）の内径面には第２突起（３２２）が形成され、回転軸（１２０）の外径面には第２突起（３２２）が挿入締結される第２凹溝（３２４）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用電動式ブレーキ。
6. 前記ガイド部材（３１４）の内径面には第３突起（３２６）が形成され、加圧部材（３０８）の外径面には第３突起（３２６）が挿入締結される第３凹溝（３２８）が形成されることを特徴とする請求項２に記載の自動車用電動式ブレーキ。