JP2017036776A - Electric parking brake - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パーキングブレーキに関する。 The present invention relates to an electric parking brake.
従来の電動パーキングブレーキ装置は、モータと送りネジ機構からなる回転直動変換手段(以下、回転−直動機構とも称す)との間に減速手段を有し、モータの回転トルクを減速手段で倍力し、回転直動変換手段によって回転トルクを推力に変換する。この推力によってピストンとブレーキパッドとを介してブレーキディスクを押圧することで制動力を発生させていた(例えば、特許文献1等参照)。 A conventional electric parking brake device has a speed reduction means between a motor and a rotation / linear motion conversion means (hereinafter also referred to as a rotation / linear motion mechanism) composed of a feed screw mechanism, and doubles the rotational torque of the motor by the speed reduction means. The rotation torque is converted into thrust by the rotation / linear motion conversion means. A braking force is generated by pressing the brake disc through the piston and the brake pad by this thrust (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、回転−直動機構が高い推力を発生させて、ピストンを押圧するとピストンが回転軸の回転方向につれて、回転してしまうことがある。例えば、回転−直動機構に滑りネジ機構を用いた場合、推力が高くなるとネジ面の摩擦係数が上昇してネジとナットが共回りしてしまうことがある。
本発明は、簡単な構成でピストンの廻り止め機能を有効に機能させることが可能な電動パーキングブレーキを提供することを目的とする。
However, when the rotation / linear motion mechanism generates a high thrust and presses the piston, the piston may rotate along the rotation direction of the rotation shaft. For example, when a sliding screw mechanism is used as the rotation-linear motion mechanism, when the thrust is increased, the friction coefficient of the screw surface may increase and the screw and the nut may rotate together.
An object of the present invention is to provide an electric parking brake capable of effectively functioning a piston detent function with a simple configuration.
本発明は、送りネジ機構からなる回転−直動機構を有する電動パーキングブレーキにおいて、送りネジの中心とピストンおよびパッドが当接する当接面の中心とを一致させるとともに、送りネジの中心とピストンの中心とをオフセットしている。 In the electric parking brake having a rotation-linear motion mechanism composed of a feed screw mechanism, the center of the feed screw and the center of the abutting surface on which the piston and the pad come into contact with each other, and the center of the feed screw and the piston The center is offset.
本発明によれば、送りネジ機構のネジ部の中心と、ピストンのパッドに対する当接面の中心を一致させることによって、ピストンはネジ部の回転に伴い直動するとともに、ネジ部を中心として回転しようとする。 According to the present invention, by aligning the center of the screw portion of the feed screw mechanism with the center of the contact surface with respect to the pad of the piston, the piston moves directly with the rotation of the screw portion and rotates around the screw portion. try to.
しかしながら、ピストンの中心がネジ軸とはオフセットされている。このため、ネジ部を中心にピストンが回転しようとしても、オフセット分、径方向外側に位置するピストンがハウジングに干渉して、ピストン自体が廻り止めの機能を発揮する。 However, the center of the piston is offset from the screw shaft. For this reason, even if the piston tries to rotate around the threaded portion, the piston located radially outside interferes with the housing by the offset amount, and the piston itself exhibits the function of preventing rotation.
また、パッドと当接するピストンの当接面をピストンの外径寸法よりも小さい円形形状として、当接面の中心を送りネジの中心と一致させている。これによれば、送りネジ中心の回転モーメントに対する横力が発生しないため、ピストンの外径中心が雄ネジの回転中心と所定寸法だけ離れている影響を減少させることができる。 In addition, the contact surface of the piston that contacts the pad is a circular shape smaller than the outer diameter of the piston, and the center of the contact surface is made to coincide with the center of the feed screw. According to this, since no lateral force is generated with respect to the rotational moment of the lead screw center, it is possible to reduce the influence that the outer diameter center of the piston is separated from the rotational center of the male screw by a predetermined dimension.
本発明によれば、簡単な構成でピストンの廻り止め機能を有効に機能させることが可能な電動パーキングブレーキを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric parking brake capable of effectively functioning a piston detent function with a simple configuration.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
[電動パーキングブレーキシステムの概略構成]
図1は、本実施形態にかかる電動パーキングブレーキ10で、例えば、走行中に通常のブレーキ操作を行う車両用ブレーキシステムと、パーキングブレーキシステムとを兼ねたブレーキシステム12を採用する車両1に搭載されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of electric parking brake system]
FIG. 1 shows an
また、車両1には、ブレーキペダル14と、ユーザによるブレーキペダル14の踏み込み量を検出するペダルストロークセンサ16と、イグニションスイッチ24と、車速センサ26と、パーキングブレーキ操作スイッチ28と、ECU(Electronic Control Unit)等の制御部30とがさらに搭載されている。
Further, the
電動パーキングブレーキ10は、車輪ブレーキ18と、車輪ブレーキ18を電気的に作動又は解除する電動モータ20と、電動モータ20から車輪ブレーキ18までのブレーキ系統22(回転直動変換手段)とを有する。このように電動モータ20の回転駆動力を用いてブレーキ制動力に変換する電動パーキングブレーキ10は、モータ直動方式のパーキングブレーキシステムとも呼ばれる。
The
また、制御部30は、イグニションスイッチ24がオンで、且つ、車速センサ26で検出された車速が0の場合(エンジンが作動状態で且つ車両1が停止状態の場合)に、ユーザによるパーキングブレーキ操作スイッチ28の操作に応じて、又は、ペダルストロークセンサ16で検出されたブレーキペダル14の踏み込み量に応じて、電動モータ20に作動指令(車輪ブレーキ18を制動状態とするために電動モータ20に通電する信号)又は解除指令(車輪ブレーキ18の制動状態を解除するために電動モータ20に通電する信号)を供給する。
In addition, the
さらに、制御部30は、制動状態の開始から所定時間経過するまでの間、又は、制動状態の解除から所定時間経過するまでの間に図示しないスピーカなどから、車輪ブレーキ18が作動又は解除されたことを示す報知音を出力させてもよい。
Further, the
[電動パーキングブレーキの構成について]
電動パーキングブレーキ10は、車両1が停車している状態では、継続的な制動力を発揮させる。このため、制御部30からの作動指令により電動モータ20に通電して車輪ブレーキ18を作動させた後、制御部30からの作動指令が停止して、電動モータ20が非通電状態となっても、車輪ブレーキ18の制動状態を保持できるように構成されている。
[About the configuration of the electric parking brake]
The
すなわち、電動パーキングブレーキ10において、車輪ブレーキ18は、ブレーキディスク34と、ブレーキパッド36を介してブレーキディスク34を押圧して制動するピストン38と、ブレーキディスク34に対してピストン38を進退可能に収容したハウジング40とを有している。
That is, in the
また、ブレーキ系統22は、電動モータ20の出力軸42に連結された減速機構であるウォームギヤ機構44と、ウォームギヤ機構44の出力側(車輪ブレーキ18側)に連結された回転軸46と、回転軸46に連結された推力変換機構48とから構成される。
The
このうち、ウォームギヤ機構44は、出力軸42側に設けられたウォーム50と、回転軸46に設けられたウォームホイール52とからなる。ウォームギヤ機構44には、出力側の回転軸46からの回転力によって電動モータ20が駆動されることを阻止する逆入力遮断機能を有している。ここで、逆入力遮断機能とは、入力側(電動モータ20)から出力側(車輪ブレーキ18)への動力伝達(回転運動(回転力、トルク)の伝達)を許容する一方で、出力側から入力側への動力伝達を阻止する機能をいう。
Among these, the
推力変換機構48は、回転軸46に形成された雄ネジ54と、雄ネジ54に螺合されたナット56とを含み、送りネジ機構からなる回転−直動機構を有する。ナット56は、ピストン38に対して、相対的な回転及びスライド移動を規制するために取付けられている。
The
雄ネジ54及びナット56は、伝達効率が良好なものとなるように、高いリードを有する多条ネジであることが好ましい。
また、回転軸46は、回転が可能で且つスライド移動が規制された状態でギヤハウジング58に支持されている。
The
The rotating
[ピストンの動作原理]
図3は、本実施形態にかかる電動パーキングブレーキ10で、(a)は要部の断面図、(b)はピストン38の外径中心OPがピストン38の当接面39aの中心OTに対して所定の寸法δ、オフセットされている様子を示す側面図である。
また、雄ネジ54の回転中心は、ピストン38の当接面39aの中心OTに一致している。
[Piston operating principle]
3A and 3B show the
The rotation center of the
すなわち、雄ネジ54を含む送りネジ機構の回転中心(本実施形態では、ピストン38の当接面39aの中心OTと同じ)dから、ピストン38の外径中心は、車輪軸から外径方向outへ所定寸法δだけ離れている。
That is, from the center of rotation of the feed screw mechanism including the male screw 54 (in this embodiment, the same as the center OT of the
ピストン38の外径中心を、車輪軸から外径方向outへ所定寸法δだけ離した構成のままであってもピストン38の回転は抑制できる。しかしながら、ピストン38は、雄ネジ54の回転中心を中心として回転しようとする際、回転モーメントに対する横力が雄ネジ54に発生する。この横力は、雄ネジ54に曲げモーメントを発生させる。雄ネジ54には、捩りによるせん断応力に加えて、さらにこの曲げモーメントによる曲げ応力が追加されるため、強度的な配慮が必要になる。
Even if the center of the outer diameter of the
本発明の実施形態では、図2に示すように、ブレーキパッド36と当接するピストン38の当接面39aの面積の中心OTは、雄送りネジ機構の雄ネジ54の回転中心dと一致するように構成されている。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the center OT of the area of the
これにより、雄ネジ54の回転中心dは、ピストン38の外径中心OPから所定寸法δ、オフセットされていても、中心OTの周囲に生じる各角度における回転モーメントが均等になる。このため、雄ネジ54に回転モーメントに対する横力は発生しない。したがって、ピストン38の外径中心を雄ネジ54の回転中心から所定寸法δ、離間させている影響を減少させることができる。
Thereby, even if the rotation center d of the
そして、送りネジ機構の雄ネジ54の回転中心dと、ピストン38におけるブレーキパッド36との当接面39aの面積中心OTを一致させることによって、ピストン38はネジ部の中心回りに回転させる作用をもたらす。また、ピストン38の外径中心OPは雄ネジ54の回転中心dとは、所定寸法δだけオフセットされている。
Then, by causing the rotation center d of the
このため、雄ネジ54を中心にピストン38が回転しようとしてもオフセットδ分、径方向外側に位置するピストン38の外周面がハウジング40の内周面に干渉して、ピストン38自体に廻り止めの機能を発揮させることができる。
For this reason, even if the
さらに、本実施形態のピストン38のブレーキパッド36対向面には、ピン部39がピストン38の大径部分と一体に形成されている。ピン部39は、一定の高さ方向寸法を有するとともに、外径寸法DTNをピストン38の外径寸法DPLよりも小さく、正面視円形形状を呈するように構成されている。このピン部39のブレーキパッド36対向面には、当接面39aが形成されている。
Furthermore, a
そして、円形状のピン部39の当接面39aの面積中心(ここでは、円の中心と同じ)OTは、ピストン38の外径中心OPから外径方向outへ所定寸法δ、オフセットされている。これによりピストン38の外径寸法DPLを有する大径部分の中心から外径方向outに、円の中心OTがずれたピン部39が形成される。
Then, the area center (here, the same as the center of the circle) OT of the
ピン部39は、正面視にて円の中心OTがずれていても、外径寸法DPLの面積範囲内に外形形状が収められていて、所望の円形形状、例えば、真円に近い円形形状とすることができる。
このように構成することにより、円形形状のピン部39が正面視にてピストン38の外周縁から外側にはみ出すことなく、ハウジング40の内側面とこのピン部39とが干渉することはない。したがって、ピン部39を所定寸法δ、オフセットしてもピストン38の直動移動の妨げとはならない。
[比較例]
Even if the center OT of the circle is deviated from the front view, the
With this configuration, the
[Comparative example]
また、たとえば、ピストン38とブレーキパッド36との当接面の摩擦係数を増加させる方法を用いて、ピストン38の廻り止めを行う方法が知られている。
このようなピストン38の廻り止め方法では、組立初期には安定した摩擦状態が保てるものの、実走行時に、オイルや水などの異物が付着したり、耐久的に表面が摩耗してきたときには当初の摩擦係数を維持することが困難な状態になることがある。
In addition, for example, a method of stopping the rotation of the
In such a rotation prevention method of the
さらに、ピストン38とブレーキパッド36との間に廻り止め機構を設けることにより、ピストン38の廻り止めを行う方法が知られている。
このような廻り止め方法では、例えばブレーキパッド36にピンを設置し、ピストン側にピンに嵌合する溝を設ける構造がある。しかしながら、ピンと溝との間の寸法公差を許容するために、ピストン側の嵌合溝を大きく設定しなければならない。
Furthermore, a method of preventing rotation of the
Such a detent method has a structure in which, for example, a pin is provided on the
そのため、ピンと嵌合溝には、当初からガタを持たせることになる。このため、ピンと嵌合溝との間のガタの大きさによっては、ガタ分、ピストンが回転してしまう。
そして、パーキングブレーキの制動・解除を繰り返すとピストンがガタの範囲で繰り返し摺動し、ピストン、ブレーキパッド面の摩耗が発生する。
For this reason, the pin and the fitting groove have a backlash from the beginning. For this reason, depending on the size of the backlash between the pin and the fitting groove, the piston rotates by the backlash.
When the parking brake is repeatedly braked / released, the piston repeatedly slides within the backlash range, and wear of the piston and brake pad surfaces occurs.
これにより、パッドのピストン当接面にブレーキ鳴きの表面処理などが施してある場合にはその性能が維持できなくなり、商品性が悪化してしまうおそれがあった。
このようなことを鑑みて、本実施形態では、簡易な構造でピストン38の回転が抑制できる電動パーキングブレーキを提供するものである。
As a result, when the brake contact surface treatment or the like is applied to the piston contact surface of the pad, the performance cannot be maintained, and the merchantability may be deteriorated.
In view of the above, the present embodiment provides an electric parking brake capable of suppressing the rotation of the
[ピストンの回転抑制]
これに対して本実施形態の電動パーキングブレーキは、ピストン38の外径はピン部39に比べて大きく、ピストン38を保持するハウジング40(キャリパ側)の穴径もほぼ同等の大きさに形成することにより、ピストン38とハウジング40との間の廻り止めとして、ピストン38の外側面がピストン38を保持するハウジング40の内側面に当接する際の面積を大きく設定することができる。
[Piston rotation suppression]
On the other hand, in the electric parking brake of this embodiment, the outer diameter of the
このため、本実施形態では、廻り止めにより発生するピストン38とハウジング40との間の単位面積あたりの面圧を小さくすることができる。これによって、耐久摩耗性が向上するため、当接面部分の摩耗によるピストン搖動角の増加を抑制できる。
For this reason, in this embodiment, the surface pressure per unit area between the
また、ピストン38はハウジング40との間に形成される隙間(クリアランス)分の搖動のみが許容される。このため、ピストン38は周方向に殆ど回転しない。よって、ピストン38とブレーキパッド36との当接面39aの摩耗は少なく、ブレーキ鳴きの発生を抑制できるとともに、耐久性が良好で商品性を長期間持続できる。
Further, the
さらに本実施形態のピストン38は周方向に殆ど回転しない。このため、ピストン38を保持する図示しないロールバックスプリングへの捩れが抑制できる。これによって、ロールバックスプリングの特性が長期にわたって確保できる。したがってピストン38の戻りが良好になり、ブレーキ引き摺りを抑制できる。
Furthermore, the
そして、ピストン38自体が廻り止めの機能を有するので、パッド側の摩擦係数を自由に設定できる。そのため、パッドを構成する部材の選択肢が拡がり、ブレーキ鳴き対策の処理材などを選択することも可能となる。
Since the
また、ピストン38自体が廻り止めの機能を有するので、ブレーキパッド36とピストン38との間に異物が混入しても安定して制動力を付与できる。これによって、外乱タフネス性が向上する。
Further, since the
さらに、本実施形態の電動パーキングブレーキでは、トルクが高い領域でのブレーキパッド36とピストン38との間の滑りが発生しない。このため、摺動音の発生を抑制できる。また、ブレーキ解除時のトルクが低い領域では、上述した比較例のようなピストンと廻り止めピンとの接触音を低減または発生しないようにすることができる。したがって、商品性を向上させることができる。
Furthermore, in the electric parking brake of the present embodiment, slip between the
[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The above-described embodiments are illustrated for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace another configuration. Examples of possible modifications to the above embodiment are as follows.
上記実施形態においては、図2に示したピン部39の当接面39aは、外径寸法DTNをピストン外径寸法DPLよりも小さい正面視円形形状を呈するように形成されている。
しかしながら、当接面39aの外径寸法DTNは、当接面39aを形成するピン部39の正面視形状、高さ方向寸法および面積は、特にこれに限らず、雄ネジ54の回転中心dとピストン38の当接面39aの中心OTとを一致させるものであればどのようなものであってもよい。
In the above-described embodiment, the
However, the outer diameter dimension DTN of the
また、オフセットの所定寸法δについても寸法量が特に限定されるものではない。
さらに、車輪軸から外径方向outへ所定寸法δだけオフセットさせているが、特にこれに限らず、さらに少ない所定寸法などであってもよく、雄ネジ54の回転中心dとピストン38の当接面39aの中心OTとを一致させるものであればよい。
そして、オフセットさせる方向についても、外径方向outに限定されるものではなく、外径方向out以外の他の方向であってもよい。
[作用効果]
図4は、本発明の一実施形態にかかる電動パーキングブレーキ10で、ピストン38が回転しない様子を説明する模式図である。
Further, the dimensional amount is not particularly limited with respect to the predetermined offset δ.
Furthermore, although it is offset by a predetermined dimension δ from the wheel shaft in the outer diameter direction out, the present invention is not limited to this, and may be a smaller predetermined dimension. What is necessary is just to make the center OT of the
Also, the direction to be offset is not limited to the outer diameter direction out, and may be a direction other than the outer diameter direction out.
[Function and effect]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating how the
ピストン38の外径中心OPがピストン38の当接面39aの中心OTに対して所定の寸法δ、オフセットされている場合、雄ネジ54の回転中心dと、ピストン38およびブレーキパッド36が当接するピン部39の当接面39aの中心OTとを一致させる。
When the outer diameter center OP of the
このように設定することにより、ピストン38は、ピストン外径中心OPを軸中心として回転しようとはせずに、雄ネジ54の回転中心dを中心として揺動しようとする。
これは、ピストン38の当接面39aが回転中心dを中心として回転しながら、ピストン外径中心OP回りを公転するよりも、雄ネジ54の回転中心dを中心として回転する方が必要とされるエネルギが小さいためである。
By setting in this way, the
This is because the
ピストン38は、外形のハウジング40に対するクリアランスを減少させながら揺動する。そして、クリアランスがゼロとなるとピストン38は、ハウジング40内側面から反力を受けて停止する。この反力と釣り合う力は、ピストン38の当接面39aとブレーキパッド36との間の当接面に発生して、雄ネジ54に横力が入力されることを抑制する。
The
このように、雄ネジ54中心の回転モーメントに対する横力の発生が抑制されるため、ピストン38の外径中心OPが雄ネジ54の回転中心dと所定寸法δ、離れていることにより生じる横力の影響は減少する。このため、強度的な配慮が不要となる。
In this way, since the generation of the lateral force with respect to the rotational moment at the center of the
よって、ピストン38の外径中心OPをピストン38の当接面39aの面積中心である回転中心dから所定寸法δ、オフセットさせるという簡単な構成で、ピストン38の廻り止め機能を有効に機能させることができる。
Therefore, the anti-rotation function of the
上述してきたように、ブレーキパッド36と当接するピストン38の当接面39aをピストン外径寸法DPLよりも小さい外径寸法DTNの円形形状として、当接面39aの中心OTを雄ネジ54の回転中心dと一致させている。
これによれば、雄ネジ54の回転中心dの回転モーメントに対する横力が発生しないため、ピストン38の外径中心OPが雄ネジ54の回転中心dと所定寸法δだけ離れている影響を減少させることができる。
したがって、本実施形態の電動パーキングブレーキでは、簡単な構成でピストンの廻り止め機能を有効に機能させることが可能となる。
As described above, the
According to this, since no lateral force is generated with respect to the rotational moment of the rotation center d of the
Therefore, in the electric parking brake of this embodiment, it is possible to effectively function the piston detent function with a simple configuration.
1 車両
10 電動パーキングブレーキ
12 ブレーキシステム
14 ブレーキペダル
16 ペダルストロークセンサ
18 車輪ブレーキ
20 電動モータ
22 ブレーキ系統
24 イグニションスイッチ
26 車速センサ
28 パーキングブレーキ操作スイッチ
30 制御部
34 ブレーキディスク
36 ブレーキパッド
38 ピストン
39 ピン部
39a 当接面
40 ハウジング
42 出力軸
44 ウォームギヤ機構
46 回転軸
48 推力変換機構
50 ウォーム
52 ウォームホイール
54 雄ネジ
56 ナット
58 ギヤハウジング
DTN 外径寸法
DPL ピストン外径寸法
OP 外径中心
OT 中心
d 回転中心
out 外径方向
DESCRIPTION OF
Claims (2)
送りネジの中心とピストンおよびパッドが当接する当接面の中心とが一致しているとともに、送りネジの中心とピストンの中心をオフセットさせていることを特徴とする電動パーキングブレーキ。 In the electric parking brake having a rotation-linear motion mechanism composed of a feed screw mechanism,
An electric parking brake characterized in that the center of the feed screw is coincident with the center of the contact surface where the piston and the pad come into contact, and the center of the feed screw and the center of the piston are offset.
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