JP3750747B2

JP3750747B2 - 電気作動ブレーキ装置

Info

Publication number: JP3750747B2
Application number: JP23507693A
Authority: JP
Inventors: 和夫川瀬
Original assignee: 株式会社曙ブレーキ中央技術研究所
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JPH0789420A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気作動ブレーキ装置に関するものであり、さらに詳細には、圧電素子と可逆ネジと２個のクラッチナットを組み合わせることによって構成した尺取虫に似た動きをする寸動機構を採用した小型軽量の電気作動ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、油圧によるブレーキ作動回路とは別に、電気信号によってブレーキを作動させる電気作動ブレーキ装置（いわゆるバイワイヤ方式）の開発が進められている。電気作動ブレーキ装置はブレーキぺダルの踏力を電気信号に変換し、電子制御装置からの信号によってブレーキ装置を作動させるため、従来の油圧回路式のブレーキ装置に比較して、システム全体を軽量小型にできる点に特徴があり、さらにブレーキ装置の各種制御（アンチスキッド制御、トラクション制御、自動ブレーキ制御等々）を実行する上でシステムの構築が容易である等の利点がある。
【０００３】
また、上述のような開発動向と相まってブレーキ装置として圧電素子を使用したブレーキ装置の開発も進められている。圧電素子を使用したブレーキ装置としては特開昭６１−１６６７５９号公報に記載されたもの等が知られている。
前記公報に記載されたブレーキ装置は、圧電素子に対する印加電圧によってブレーキ力を変化させブレーキ制御を行うものであり、ブレーキ装置の構成の簡略化や小型軽量を進める点で効果が期待できる。しかしながら、前記圧電素子を使用したブレーキ装置では、圧電素子自身の変位量を大きくとることが困難なために、ブレーキピストンの移動量を大きくすることができる機構を設ける必要があり、製造コストも高価となる等々の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、圧電素子を利用しながら、圧電素子と可逆ネジと２個のクラッチナットを組み合わせ、圧電素子の変位量を蓄積しながら全体として作動変位量を大きくすることができるブレーキ作動機構を提案し、この作動機構をブレーキキャリパに組込むことにより、応答性が良く、構成が簡略化され、装置の小型軽量化を図ることができる新規な電気作動ブレーキ装置を提案せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明が採用した課題解決の手段は、ブレ−キ装置のキャリパ内に形成したシリンダに嵌め合わされたピストンと、前記ピストンの反ディスク側にあって、非回転可能な状態をとることができる回転可能な雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に嵌め合わされると共に、圧電素子に押圧される押圧部材のディスク軸方向両側に各々バネを介して配置した雌ネジ部材を有する寸動機構を備えている電気作動ブレ−キ装置であって、前記雌ネジ部材は、摩擦係合により回転規制可能な第１クラッチナットおよび第２クラッチナットからなり、摩擦係合が解除された該クラッチナットの一方は前記バネにより押圧され前記雄ネジ部材に対し相対回転することを特徴とする電気作動ブレ−キ装置である。
また、制動の初期は前記雄ネジ部材をモータによって回転駆動し、制動反力が駆動源を切り替えるべき所定値に達したときは圧電素子の駆動に切り替えることを特徴とする電気作動ブレ−キ装置である。
また、前記制動反力は、ピストンとディスクパッドとの間に設けた押圧力センサまたはモータに加わる負荷によって検知するようにしたことを特徴とする電気作動ブレ−キ装置である。
また、前記制動は、モータにより雄ネジ部材を回転することによって解除されることを特徴とする電気作動ブレ−キ装置である。
【０００６】
【作用】
運転者がブレーキぺダル１を踏むと、この時の踏力が踏力センサ２によって検知され、電子制御装置３に入力される。電子制御装置３では、入力信号に応じてモータ２４を駆動し、ウォーム２３、歯車１１、スクリュウシャフト１０を介してピストン８を移動させ、ディスクパッド５をディスク６に押しつける。
そして、ディスクパッド５によるディスク６への押圧力が所定値になると、電子制御装置３は前記モータ２４の作動を停止するとともに圧電素子１８に印加電圧を供給する。これにより圧電素子１８は膨張し、押圧部材１４、第１クラッチナット１２を介してスクリュウシャフト１０とともにピストン８を左方に移動させ、ディスクパッド５の押圧力を高める。
【０００７】
この時、第２クラッチナット１３は押圧部材１４の移動分だけ支持部材１９から浮くことになるが、第２クラッチナット１３が皿バネ２０の付勢力によって回転しながらこの分だけ図中右方に移動し再び支持部材１９の円錐状部１９ａと当接する。ついで、圧電素子への印加電圧の供給が停止すると、圧電素子１８が初期状態に戻り押圧部材１４が図中右方へ移動する。すると今度は、押圧部材１４と第１クラッチナット１２とが離れ、第１クラッチナット自身が皿バネ１５の付勢力によって回転しながら、図中右方に移動し、再び押圧部材１４に当接する。こうした作動を繰り返しながら、所定のブレーキ圧力を得る。
また、ブレーキを緩める場合には、モータ２４を駆動してスクリュウシャフトを逆回転させ、ピストン８をディスクから離れる方向に移動する。
【０００８】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１はキャリパ内に組込んだ本発明の実施例に係る電気作動ブレーキ装置の断面図である。
図において１はブレーキペダル、２は踏力センサ、３は電子制御装置（ＥＣＵ）、４はブレーキキャリパ、５は２個のディスクパッド、６は前記ディスクパッド間に配置されたディスクであり、個々の構成は公知のものを使用しており、それらの詳細構成の説明は省略する。
【０００９】
前記キャリパ４内にはシリンダ７が形成されており、このシリンダ７内にピストン８が摺動自在に配置されている。前記ピストン８は一端部が閉塞された円筒状に形成されており、前記一端部の外面にはディスクパッド５の一方が取り付けられ、さらに、このディスクパッド５と前記ピストン８との間には押圧力センサ９が設けられている。前記押圧力センサ９は後述する尺取虫に似た動きをする寸動機構を制御するためのセンサであり、この寸動機構は前記ピストン８の内部に配置され、後述の態様でブレーキ圧力を制御する。
【００１０】
〔寸動機構〕
前記ピストン８に内蔵される寸動機構は次の構成から成る。
ピストン８内の中央にはピストン８の軸と一致して配置されたスクリュウシャフト１０の一端が取り付けられている。このスクリュウシャフト１０は後述する第１クラッチナット、第２クラッチナットに対する可逆ネジとして形成されており、図示のものは多条ネジで形成されている。前記スクリュウシャフト１０の他端は、キャリパに回転自在に軸支された歯車１１に対して回転不能かつ摺動自在に取り付けられている。スクリュウシャフト１０には第１クラッチナット１２および第２クラッチナット１３が螺合しており、第１クラッチナット１２、第２クラッチナット１３はそれぞれ図中右方側に円錐状部１２ａ、１３ａを有している。
【００１１】
前記第１クラッチナット１２の外周には押圧部材１４が配置されており、この押圧部材１４には前記第１クラッチナット１２の円錐状部１２ａの部分に対応した円錐状部１４ａが形成されており、この円錐状部１２ａ、１４ａによって所謂コーンクラッチが形成されている。また、前記第１クラッチナット１２と押圧部材１４との間には、皿バネ１５、ワッシャ１６、ベアリング１７が配置されており、前記第１クラッチナットは皿バネ１５によって前記円錐状部１４ａに向けて付勢されている。また、押圧部材１４とキャリパ４との間には図示の如く圧電素子１８が設けられており、圧電素子１８に印加電圧が作用すると圧電素子が膨張して押圧部材１４を介して第１クラッチナット１２を図中左方に押すことができるようになっている。
【００１２】
また、前記第２クラッチナット１３に対応してキャリパ４との間に支持部材１９が配置されており、この支持部材１９に形成された円錐状部１９ａと第２クラッチナットの円錐状部１３ａとによって所謂コーンクラッチが形成されている。前記支持部材１９は圧電素子１８の内周側に配置されている。また、前記第２クラッチナット１３と前記押圧部材１４との間には、皿バネ２０、ワッシャ２１、ベアリング２２が配置されており、前記第２クラッチナット１３は皿バネ２０によって前記円錐状部１９ａに押圧されている。
【００１３】
一方、前述の歯車１１はキャリパ４内に軸支されたウォーム２３に嵌合し、さらに前記ウォーム２３はモータ２４の回転軸（不図示）に取り付けられている。モータ２４は電子制御装置（ＥＣＵ）３からの指令で制御駆動され、モータ２４の回転はウォーム２３、歯車１１に伝達され、これによってスクリュウシャフト１０が回転しながら図中左に移動して、ピストン８を図中左方に押し出し、ディスクパッド５をディスク６に押圧してブレーキをかけることができるようになっている。
また前記押圧力センサ９、圧電素子１８、ブレーキぺダル踏力センサ２からの信号は電子制御装置３に伝達され、電子制御装置３ではこれらの信号に基づいてモータ２４あるいは圧電素子１８を制御する。
なお、図中、Ｓはシール部材を示す。
【００１４】
上記構成に係わる電気作動ブレーキ装置の作動について説明する。
ブレーキ作動前には、電子制御装置３からの指令がないため、このブレーキ装置は図１の状態となっている。
運転者がブレーキぺダル１を踏むと、この時の踏力が踏力センサ２によって検知され、電子制御装置３に入力される。電子制御装置３では、入力信号に応じてモータ２４を駆動し、ウォーム２３、歯車１１、スクリュウシャフト１０を回転させる。スクリュウシャフト１０の回転により、スクリュウシャフト１０自身が図中左方に移動し、これに伴ってピストン８も移動し、ディスクパッド５をディスク６に押しつけブレーキを掛ける。
【００１５】
そして、ディスクパッド５によるディスク６への押圧力が駆動源を切り替えるべき所定値になるとこの値を押圧力センサ９が検知し、電子制御装置３に出力する。電子制御装置３では前記押圧力センサ９からの信号に基づいて前記モータ２４の作動を停止するとともに圧電素子１８に印加電圧を供給する。圧電素子１８に印加電圧が作用すると圧電素子１８は膨張し、押圧部材１４を図中左方に移動させる。押圧部材の移動により、第１クラッチナット１２も図中左方に移動し、さらにスクリュウシャフト１０も左方に移動してピストン８が移動し、ディスクパッド５の押圧力を高めることができる。即ち、押圧部材１４によって第１クラッチナットを押圧した状態では第１クラッチナットは押圧部材１４との間の摩擦力によって回転することはできず、またスクリュウシャフト１０も歯車、ウォームによって回転が阻止されているため、押圧部材１４の移動によって第１クラッチナットおよびスクリュウシャフト１０は左方に移動することになる。
【００１６】
この時、第２クラッチナット１３は押圧部材１４の移動分だけ支持部材１９の円錐状部１９ａから浮くことになるが、浮くと同時に第２クラッチナット１３は皿バネ２０の付勢力によって自身が回転しながらこの分だけ図中右方に移動し、再び支持部材１９の円錐状部１９ａと当接する。ついで、圧電素子１８への印加電圧の供給が停止すると、圧電素子１８が初期状態に戻り押圧部材１４が図中右方へ移動する。すると今度は、押圧部材１４の円錐状部１４ａと第１クラッチナット１２の円錐状部１２ａとが離れ、第１クラッチナット自身が皿バネ１５の付勢力によって回転しながら、図中右方に移動し、再び押圧部材１４の円錐状部１４ａに当接し初期状態に戻る。そして再び圧電素子に電圧が印加され上述の作動を繰り返す。こうして、ディスクパッド５の押圧力が踏力等の制御目標値に見合った所定値になるまでこの作動が繰り返され、所定のブレーキ圧力を得る。圧電素子による上記ブレーキ押圧力増加中は、スクリュウシャフト１０はウォーム２３と歯車１１によって廻り止めがなされている。
なお、こうした作動は尺取虫の動きに良く似ており、本発明者はこれを寸動機構と名付けている。
【００１７】
ブレーキを緩める時は、踏力信号によってモータ２４が作動し、ウォーム２３、歯車１１、スクリュウシャフト１０を逆回転させ、ピストン８を図中右方に移動させる。この時には、第１クラッチナット、第２クラッチナットはそれぞれ押圧部材１４、支持部材１９に押圧されているため、回転することはなく、スクリュウシャフトのみが回転しながらピストン８と共に図中右方に移動し、ブレーキが緩められる。
【００１８】
以上のように、本発明では、圧電素子を利用した寸動機構を採用したため、装置の簡略化、装置の小型軽量化を図ることができる。
また、本発明では、電子制御装置からの制御信号によりブレーキ力の加圧、保持、減圧をすることもできるため、アンチスキッド制御やトラクション制御を実行することもできる。
さらに、前記押圧力センサ９を使用せずにモータに掛かる負荷からディスクパッド５によるディスク６への押圧力を検知し、圧電素子１８を上述の如く制御することもできる。また、寸動機構は必ずしも上記実施例に限定されることはなく、同様の機能を奏する寸動機構であればどのようなものでも適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明は、圧電素子の変位を蓄積しながら、全体として変位量を大きくすることができるブレーキ作動機構（寸動機構）を採用し、この寸動機構をブレーキ装置内に組込むことにより、装置の簡略化、装置の小型軽量化を図ることができ、さらに装置を小型、安価に制作することができる。とくに寸動機構を採用することによりブレーキ圧制御の応答性を良くできる。さらに電子制御装置による制御により、アンチスキッド制御、トラクション制御等も容易に実現することができる、等々の優れた作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例としての電気作動ブレーキ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１ブレーキペダル
２踏力センサ
３電子制御装置
４ディスクパッド
５ディスク
７シリンダ
８ピストン
９押圧力センサ
１０スクリュウシャフト
１１歯車
１２第１クラッチナット
１３第２クラッチナット
１４押圧部材
１５、２０皿バネ
１６、２１ワッシャ
１７、２２ベアリング
２３ウォーム
２４モータ

Claims

ブレ−キ装置のキャリパ内に形成したシリンダに嵌め合わされたピストンと、前記ピストンの反ディスク側にあって、非回転可能な状態をとることができる回転可能な雄ネジ部材と、該雄ネジ部材に嵌め合わされると共に、圧電素子に押圧される押圧部材のディスク軸方向両側に各々バネを介して配置した雌ネジ部材を有する寸動機構を備えている電気作動ブレ−キ装置であって、前記雌ネジ部材は、摩擦係合により回転規制可能な第１クラッチナットおよび第２クラッチナットからなり、摩擦係合が解除された該クラッチナットの一方は前記バネにより押圧され前記雄ネジ部材に対し相対回転することを特徴とする電気作動ブレ−キ装置。
制動の初期は前記雄ネジ部材をモータによって回転駆動し、制動反力が駆動源を切り替えるべき所定値に達したときは圧電素子の駆動に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電気作動ブレ−キ装置。
前記制動反力は、ピストンとディスクパッドとの間に設けた押圧力センサまたはモータに加わる負荷によって検知するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電気作動ブレ−キ装置。
前記制動は、モータにより雄ネジ部材を回転することによって解除されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電気作動ブレ−キ装置。