JP3837183B2 - Disc brake device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制動に使用される電動式のディスクブレーキ装置に関し、更に詳述すると、摩擦パッドをディスクロータに押し付ける電動式のアクチュエータとして超磁歪素子を利用した構成のディスクブレーキ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、油圧を駆動源として車両に使用されるブレーキ装置は、油圧配管装備や、油圧調整機構のために、構成部品点数が増大して、構成が複雑化するという問題があった。
また、最近は、アンチロックブレーキシステムの装備や、トラクションコントロールシステムの装備など、ブレーキ機能のインテリジェント化が活発に行われているが、このようなインテリジェント化に際して、油圧駆動式の従来のブレーキ装置の場合、車輪のロック状態やスリップ状態に応じて所定の電気信号を油圧アクチュエータの機械的動作に変換する電気−油圧制御回路を付加しなければならない。そのため、制御系が複雑化した。
【0003】
そこで、このような背景から、近年では、前記駆動源としては回転モータを使用し、回転−直線変換機構や減速機構等を介して摩擦材を制動用の回転体に押し付けることによって所定の制動力を生じさせる電動式のブレーキ装置(特開昭64−21229号公報参照)や、駆動源として圧電セラミックスを利用する電動式のブレーキ装置(特開昭60−136629号公報参照)が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように駆動源として回転モータや圧電セラミックスを利用する電動式のブレーキ装置では、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化が図り易くなる。
【0005】
しかし、駆動源として回転モータを利用するブレーキ装置では、回転−直線変換機構や減速機構等の装備のために、ブレーキ装置が大型化になるという問題があった。
一方、駆動源として圧電セラミックスを利用するブレーキ装置では、摩擦材の進退動作に必要な直線運動を駆動源から直接得ることができ、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化することが可能であるが、圧電セラミックスは大電圧を発生するための装置が必要となるという問題があった。
【0006】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化が図り易く、しかも、装置の小型化に適し、かつ、応答性の点で優れたディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキ装置は、制動用の回転体であるディスクロータと、前記ディスクロータの表面に対向配置されてディスクロータに押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッドと、前記ディスクロータに対して所定の位置に前記摩擦パッドを保持するブレーキキャリパと、前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータと、ブレーキ操作部の操作状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するコントロール・ユニットとを備え、前記アクチュエータの発生する押圧力を加減することで、所望の制動力を得るディスクブレーキ装置であって、前記ディスクロータは、一対の円盤状のロータ部材を、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結した構成からなり、また、前記アクチュエータは、前記ディスクロータの一対のロータ部材間に挟持されるように装備され、磁界が加えられると伸長して前記ロータ部材間の間隔を広げて前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付ける超磁歪素子と、前記ブレーキキャリパ上に装備されて入力電流に応じた磁界を前記ブレーキキャリパを介して前記超磁歪素子に加える電磁コイルとを具備し、前記コントロール・ユニットは、前記電磁コイルの入力電流を制御して、前記ブレーキ操作部の操作状態に応じた制動力を発生させることを特徴とするものである。
【0008】
また、上記のディスクブレーキ装置において、前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置に固定装備されると共に、前記ディスクロータは、前記ブレーキキャリパ上に装備された一対の摩擦パッド間で、前記ディスクロータの回転軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とするものである。
【0009】
さらに、上記のディスクブレーキ装置において、前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置で前記ディスクロータの回転軸方向にのみ移動可能に装備されると共に、前記ディスクロータを構成している一方のロータ部材が、回転軸方向の位置が固定されていることを特徴とするものである。
【0010】
そして、以上の構成において、ブレーキ操作がなされると、コントロール・ユニットが、その時のブレーキ操作部の操作状態に応じた大きさの電流を、電磁コイルに入力する。そして、前記電磁コイルが、入力電流に応じた磁界を形成する。電磁コイルの形成した磁界は、ブレーキキャリパを介して、ディスクロータの一対のロータ部材間に装備されている超磁歪素子に加わる。この磁界の印加によって前記超磁歪素子は伸長し、一対のロータ部材間の間隔を広げ、相対的に、ディスクロータと摩擦パッドとの間の間隙が狭められる。従って、超磁歪素子の伸長量が一定以上になると、ディスクロータと摩擦パッドとの間の間隙がなくなって、摩擦パッドがディスクロータに押し付けられた状態となって、制動力が働く状態になる。
一方、ブレーキ操作が解除されると、コントロール・ユニットが電磁コイルへの電流印加を停止するため、超磁歪素子を伸長させていた磁界が解消され、超磁歪素子が元の状態に縮長して、一対のロータ部材間の間隔が狭まるため、制動状態が解除される。
【0011】
即ち、本発明のディスクブレーキ装置は、磁界を加えると伸長する超磁歪素子をディスクロータに内蔵し、前記超磁歪素子の伸長によってディスクロータの厚みを増大させることによって、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるようにしたもので、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるために必要となる摩擦パッドとディスクロータとの間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子から直接得ることができる。
【0012】
また、超磁歪素子の伸長動作は、ブレーキキャリパに装備した電磁コイルへの印加電流によって電気的に直接制御できる。さらに、超磁歪素子における伸長量は、超磁歪素子に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイルの印加電流を高めることで容易に増大させることができる。
【0013】
しかも、駆動原としての超磁歪素子はディスクロータ内に内蔵されるため、ブレーキキャリパには駆動原を装備するための加工等が不要になり、また、ディスクロータ側にも入力信号線の接続等が必要とならない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディスクブレーキ装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1乃至図6は本発明に係るディスクブレーキ装置の一実施形態を示したもので、図1は一実施形態のディスクブレーキ装置の要部断面図、図2は図1のA矢視図、図3は図2のB−B線に沿う断面図、図4は図1のC−C線に沿う断面図、図5は図2のD−D線に沿う断面図、図6は一実施形態のディスクブレーキ装置におけるブレーキキャリパの配置を示す概略図である。
【0015】
このディスクブレーキ装置1は、車両用のディスクブレーキとして設けられ、制動用の回転体であるディスクロータ2と、このディスクロータ2の表面に対向配置されディスクロータ2に押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッド3と、前記ディスクロータ2に対して所定の位置に前記摩擦パッド3を保持する構造物であるブレーキキャリパ10と、前記摩擦パッド3を前記ディスクロータ2に押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータ4と、ブレーキ操作部であるブレーキペダル6の操作状態に応じてアクチュエータ4の動作を制御するコントロール・ユニット(ECU)8とを備えて構成される。
【0016】
前記ディスクロータ2は、一対の円盤状のロータ部材2a,2bを、回転軸方向(図1では、左右方向)にのみ相対移動可能に連結した構成をなしている。
一対のロータ部材2a,2bは、いずれも、ステンレスやアルミニウムなどの常磁性材料で形成されたもので、図5に示すように、互いに重ね合わせた状態で、それぞれに形成された回転軸方向の凹凸5a,5bが嵌合することで、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結されている。
凹凸5a,5bは、ロータ部材2a,2b相互が、回転軸方向に滑らかに相対移動できるように、周方向に所定の間隔で、適宜数装備されている。
【0017】
摩擦パッド3は、ディスクロータ2を挟むように一対装備されている。それぞれの摩擦パッド3は、断面形状が略コ字状のブレーキキャリパ10の両内側のそれぞれに固定装備されている。
【0018】
アクチュエータ4は、磁界が加えられると磁歪によって長さが増大する棒状の超磁歪素子12と、入力電流に応じた磁界を前記超磁歪素子12に加える電磁コイル14とを備えている。
ここに、超磁歪素子12は、軸方向をディスクロータ2の回転軸方向に向けて、前記一対のロータ部材2a,2bに挟持されるように、一対のロータ部材2a,2b間に内蔵されており、磁界が加えられると伸長して一対のロータ部材2a,2b間の間隔を広げることで、摩擦パッド3をディスクロータ2に押し付ける。
前記超磁歪素子12は、前記超磁歪素子12の伸長によるロータ部材2a,2bの間隔の拡大がディスクロータ2の周方向のどの位置でも同様になるように、図4に示すように、ディスクロータ2の周方向に均等に分散配備されている。
【0019】
なお、この一実施形態では、ブレーキキャリパ10の周方向の両端では、摩擦パッド3が装備されている中央部と比較すると、図2および図3に示すように、ブレーキキャリパ10の側壁部10aとディスクロータ2との間の間隙Sを最小限にするように、両側壁部10a間の間隔を狭めて、ブレーキキャリパ10を介して超磁歪素子12に加える磁束の漏洩を防止している。
【0020】
電磁コイル14は、前記ブレーキキャリパ10に固定装備されていて、図1に点線で示した磁気回路9をブレーキキャリパ10上に形成して、ブレーキキャリパ10を介してディスクロータ2内の超磁歪素子12に磁界をかける。
【0021】
この一実施形態の場合、前記ブレーキキャリパ10は、前記ディスクロータ2の周囲の定位置に固定装備されている。そして、前記ディスクロータ2は、一方のロータ部材(アウターロータ)2aが、前記ブレーキキャリパ10上に装備された一対の摩擦パッド3間で、前記ディスクロータ2の回転軸方向に移動可能に支持されている。
また、この一実施形態の場合、図6に示すように、ブレーキキャリパ10は、ディスクロータ2の周方向の3箇所に、等間隔で3つ装備されている。これは、超磁歪素子12の伸長によるロータ部材2a,2bの間隔の拡大を、できるだけディスクロータ2の全周に亘って均等にするためである。
【0022】
また、ブレーキペダル6は、運転者によって踏下されると、そのとき踏下されたストロークまたは踏力信号が公知のセンサ16によってコントロール・ユニット8に入力される。
【0023】
コントロール・ユニット8は、センサ16からの信号によって、運転者の制動指令を検知して、アクチュエータ4の動作を制御するもので、ブレーキ操作時にセンサ16からの信号に応じて、電磁コイル14の入力電流を制御する。
【0024】
以上のディスクブレーキ装置1では、磁界が加えられると伸長する超磁歪素子12をディスクロータ2に内蔵し、前記超磁歪素子12の伸長によってディスクロータ2の厚みを増大させることによって、摩擦パッド3をディスクロータ2に押し付けるようにしたもので、摩擦パッド3をディスクロータ2に押し付けるために必要となる摩擦パッド3とディスクロータ2との間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子12から直接得ることができる。
従って、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化することができる。
【0025】
また、超磁歪素子12の伸長動作は、ブレーキキャリパ10に装備した電磁コイル14への印加電流によって電気的に直接制御できるため、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化も図り易い。
【0026】
さらに、超磁歪素子12における伸長量は、超磁歪素子12に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイル14の印加電流を高めることで容易に増大させることができ、圧電セラミックスの場合と比較すると、摩擦パッド3をディスクロータ2に押し付けるための変位量を大きくすることができて、摩擦パッド3の摩耗許容能力も高めることができる。
また、圧電セラミックスの場合と比較して、アクチュエータ4として応答性の向上を達成することができる。
【0027】
しかも、駆動原としての超磁歪素子12はディスクロータ2内に内蔵されるため、ブレーキキャリパ10には駆動原を装備するための加工等が不要になり、その分、ブレーキキャリパ10の構造を単純にして、剛性の向上を図ることができる。また、駆動原としてディスクロータ2内に組込まれた超磁歪素子12は、ブレーキキャリパ10上に装備された電磁コイル14による磁界によって作動するため、ディスクロータ2に入力信号線等を接続する必要もない。
【0028】
なお、前述の一実施形態では、ブレーキキャリパ10をディスクロータ2の回転軸方向に固定として、ディスクロータ2は回転軸方向に移動可能にしたが、代りに、前記ブレーキキャリパ10は前記ディスクロータ2の周囲の定位置でディスクロータ2の回転軸方向にのみ移動可能に装備すると共に、前記ディスクロータ2を構成している一方のロータ部材2aを回転軸方向に固定した構成としても良い。
【0029】
図7は、本発明に係るディスクブレーキ装置の他の実施形態の要部断面図である。
この他の実施形態の場合は、ディスクロータ2を構成するロータ部材2a,2bのそれぞれが、一実施形態の場合と同様に、ステンレスやアルミニウムなどの常磁性材料の鋳造によって形成されているが、超磁歪素子12を挟持する部位には、強磁性材による受圧壁15が装備されている。この受圧壁15は、ロータ部材2a,2bの鋳込みの際に、所定位置に鋳ぐるみされ、ロータ部材2a,2bに一体化している。
前記受圧壁15を装備したこと以外の構成は、前述の実施形態と同様である。
【0030】
このように、強磁性体製の受圧壁15が装備されていると、ブレーキキャリパ10を介してディスクロータ2を通過する磁力線17を、効率良く超磁歪素子12に集めることができ、超磁歪素子12に加えられる磁界強度が、磁束の漏洩によって低下することを防止できる。
【0031】
【発明の効果】
以上に記載した通り、本発明のディスクブレーキ装置によれば、磁界を加えると伸長する超磁歪素子をディスクロータに内蔵し、前記超磁歪素子の伸長によってディスクロータの厚みを増大させることによって、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるようにしたもので、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるために必要となる摩擦パッドとディスクロータとの間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子から直接得ることができる。従って、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化できる。
また、超磁歪素子の伸長動作は、ブレーキキャリパに装備した電磁コイルへの印加電流によって電気的に直接制御できるため、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化も図り易い。
さらに、超磁歪素子における伸長量は、超磁歪素子に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイルの印加電流を高めることで容易に増大させることができ、圧電セラミックスの場合と比較すると、摩擦パッドをディスクロータ2に押し付けるための変位量を大きくすることができて、摩擦パッドの摩耗許容能力も高めることができる。
また、圧電セラミックスの場合と比較して、アクチュエータとして応答性の向上を達成することができる。
しかも、駆動原としての超磁歪素子はディスクロータ内に内蔵されるため、ブレーキキャリパには駆動原を装備するための加工等が不要になり、その分、ブレーキキャリパの構造を単純にして、剛性の向上を図ることができる。また、駆動原としてディスクロータ内に組込まれた超磁歪素子は、ブレーキキャリパ上に装備された電磁コイルによる磁界によって作動するため、ディスクロータに入力信号線等を接続する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるディスクブレーキ装置の要部断面図である。
【図2】図1のA矢視図である。
【図3】図2のB−B線に沿う断面図である。
【図4】図1のC−C線に沿う断面図である。
【図5】図2のD−D線に沿う断面図である。
【図6】本発明の一実施形態のディスクブレーキ装置におけるブレーキキャリパの配置を示す概略図である。
【図7】本発明に係るディスクブレーキ装置の他の実施形態の要部断面図である。
【符号の説明】
1 ディスクブレーキ装置
2 ディスクロータ
2a,2b ロータ部材
3 摩擦パッド
4 アクチュエータ
5a,5b 凹凸
6 ブレーキペダル
8 コントロール・ユニット(ECU)
10 キブレーキキャリパ
12 超磁歪素子
14 電磁コイル
16 センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric disk brake device used for braking a vehicle, and more particularly to a disk brake device having a configuration using a giant magnetostrictive element as an electric actuator for pressing a friction pad against a disk rotor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a brake device used in a vehicle using hydraulic pressure as a drive source has a problem that the number of components increases and the configuration becomes complicated due to hydraulic piping equipment and a hydraulic adjustment mechanism.
Recently, intelligent brake functions such as anti-lock brake systems and traction control systems have been actively used. In this case, it is necessary to add an electro-hydraulic control circuit that converts a predetermined electric signal into a mechanical operation of the hydraulic actuator in accordance with the locked state or slip state of the wheel. This complicates the control system.
[0003]
In view of this, in recent years, a rotary motor is used as the drive source, and a predetermined braking force is applied by pressing the friction material against the rotating body for braking via a rotation-linear conversion mechanism, a speed reduction mechanism, or the like. Has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 64-21229) and an electric brake device using piezoelectric ceramics as a drive source (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-136629). .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in an electric brake device that uses a rotary motor or piezoelectric ceramics as a drive source, it is easy to make intelligent brake functions such as an anti-lock brake system and a traction control system.
[0005]
However, in a brake device that uses a rotary motor as a drive source, there is a problem that the brake device becomes large due to the provision of a rotation-linear conversion mechanism, a speed reduction mechanism, and the like.
On the other hand, in a brake device using piezoelectric ceramics as a drive source, the linear motion necessary for the forward / backward movement of the friction material can be obtained directly from the drive source, and it is not necessary to use a rotation-linear conversion mechanism, a speed reduction mechanism, or the like. Although it is possible to reduce the size of the brake device, the piezoelectric ceramic has a problem that a device for generating a large voltage is required.
[0006]
The present invention has been made in view of the above situation, and it is easy to make intelligent brake functions such as an anti-lock brake system and a traction control system, and it is suitable for downsizing of the apparatus and is responsive. It aims at providing the disc brake device excellent in the point.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a disk brake device according to the present invention includes a disk rotor that is a rotating body for braking, and a friction that exerts a braking force by being opposed to the surface of the disk rotor and pressed against the disk rotor. A pad, a brake caliper that holds the friction pad in a predetermined position with respect to the disk rotor, an electric actuator that generates a pressing force necessary to press the friction pad against the disk rotor, and a brake operation unit And a control unit for controlling the operation of the actuator according to the operation state of the disk brake device, and obtaining a desired braking force by adjusting the pressing force generated by the actuator, wherein the disk rotor comprises: The pair of disk-shaped rotor members are connected so as to be relatively movable only in the direction of the rotation axis. In addition, the actuator is provided to be sandwiched between a pair of rotor members of the disk rotor, and when the magnetic field is applied, the actuator expands to widen the space between the rotor members, thereby A super magnetostrictive element that is pressed against the disk rotor, and an electromagnetic coil that is mounted on the brake caliper and applies a magnetic field corresponding to an input current to the super magnetostrictive element via the brake caliper, and the control unit includes: The brake coil according to the operation state of the brake operation unit is generated by controlling the input current of the electromagnetic coil.
[0008]
Further, in the above-described disc brake device, the brake caliper is fixedly installed at a fixed position around the disc rotor, and the disc rotor is interposed between a pair of friction pads provided on the brake caliper. The rotor is supported so as to be movable in the rotation axis direction of the rotor.
[0009]
Furthermore, in the above-described disc brake device, the brake caliper is provided so as to be movable only in the rotation axis direction of the disc rotor at a fixed position around the disc rotor, and one rotor constituting the disc rotor. The member is characterized in that the position in the rotation axis direction is fixed.
[0010]
In the above configuration, when the brake operation is performed, the control unit inputs a current having a magnitude corresponding to the operation state of the brake operation unit at that time to the electromagnetic coil. The electromagnetic coil forms a magnetic field according to the input current. The magnetic field formed by the electromagnetic coil is applied to the giant magnetostrictive element provided between the pair of rotor members of the disk rotor via the brake caliper. By applying this magnetic field, the giant magnetostrictive element expands, widening the gap between the pair of rotor members, and relatively narrowing the gap between the disk rotor and the friction pad. Accordingly, when the amount of expansion of the giant magnetostrictive element exceeds a certain value, the gap between the disk rotor and the friction pad disappears, and the friction pad is pressed against the disk rotor, and the braking force is activated.
On the other hand, when the brake operation is released, the control unit stops applying current to the electromagnetic coil, so the magnetic field that stretched the giant magnetostrictive element is eliminated, and the giant magnetostrictive element is reduced to its original state. Since the distance between the pair of rotor members is narrowed, the braking state is released.
[0011]
That is, the disk brake device of the present invention has a built-in super magnetostrictive element that extends when a magnetic field is applied, and presses the friction pad against the disk rotor by increasing the thickness of the disk rotor by extending the super magnetostrictive element. In this way, the linear relative displacement operation between the friction pad and the disk rotor necessary for pressing the friction pad against the disk rotor can be obtained directly from the giant magnetostrictive element as the drive source.
[0012]
Further, the extension operation of the giant magnetostrictive element can be directly and electrically controlled by the current applied to the electromagnetic coil provided in the brake caliper. Furthermore, the extension amount in the giant magnetostrictive element can be easily increased by increasing the magnetic field applied to the giant magnetostrictive element, that is, by increasing the applied current of the electromagnetic coil.
[0013]
Moreover, since the giant magnetostrictive element as the driving source is built in the disk rotor, the brake caliper need not be processed to equip the driving source, and the input signal line is also connected to the disk rotor side. Is not required.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a disc brake device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 6 show an embodiment of a disc brake device according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the disc brake device of the embodiment, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line CC in FIG. 1, FIG. 5 is a sectional view taken along line DD in FIG. 2, and FIG. It is the schematic which shows arrangement | positioning of the brake caliper in the disc brake apparatus of a form.
[0015]
The disc brake device 1 is provided as a disc brake for a vehicle, and exhibits a braking force by being placed against the surface of the disc rotor 2 and being pressed against the disc rotor 2 as a rotating body for braking. And the brake caliper 10 which is a structure for holding the friction pad 3 in a predetermined position with respect to the disk rotor 2 and the pressing force required to press the friction pad 3 against the disk rotor 2 And an electric actuator 4 that generates the control and a control unit (ECU) 8 that controls the operation of the actuator 4 in accordance with the operation state of the brake pedal 6 that is a brake operation unit.
[0016]
The disk rotor 2 has a configuration in which a pair of disk-like rotor members 2a and 2b are coupled so as to be relatively movable only in the rotation axis direction (left and right direction in FIG. 1).
Each of the pair of rotor members 2a and 2b is formed of a paramagnetic material such as stainless steel or aluminum. As shown in FIG. By fitting the irregularities 5a and 5b, they are connected so as to be relatively movable only in the direction of the rotation axis.
Asperities 5a and 5b are appropriately provided at predetermined intervals in the circumferential direction so that the rotor members 2a and 2b can smoothly move relative to each other in the rotation axis direction.
[0017]
A pair of friction pads 3 are provided so as to sandwich the disk rotor 2. Each friction pad 3 is fixedly mounted on both inner sides of a brake caliper 10 having a substantially U-shaped cross section.
[0018]
The actuator 4 includes a rod-shaped giant magnetostrictive element 12 that increases in length due to magnetostriction when a magnetic field is applied, and an electromagnetic coil 14 that applies a magnetic field corresponding to an input current to the giant magnetostrictive element 12.
Here, the giant magnetostrictive element 12 is incorporated between the pair of rotor members 2a and 2b so that the axial direction is directed to the rotational axis direction of the disk rotor 2 and is sandwiched between the pair of rotor members 2a and 2b. When the magnetic field is applied, the friction pad 3 is pressed against the disk rotor 2 by expanding and widening the distance between the pair of rotor members 2a and 2b.
As shown in FIG. 4, the giant magnetostrictive element 12 has a disk rotor so that the expansion of the space between the rotor members 2a and 2b due to the extension of the giant magnetostrictive element 12 is the same at any position in the circumferential direction of the disk rotor 2. 2 are distributed evenly in the circumferential direction.
[0019]
In this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the side wall 10a of the brake caliper 10 is compared with the central part where the friction pad 3 is provided at both ends in the circumferential direction of the brake caliper 10. The gap between the side wall portions 10a is narrowed so as to minimize the gap S between the disk rotor 2 and the leakage of magnetic flux applied to the giant magnetostrictive element 12 via the brake caliper 10 is prevented.
[0020]
The electromagnetic coil 14 is fixedly mounted on the brake caliper 10, forms a magnetic circuit 9 shown by a dotted line in FIG. 1 on the brake caliper 10, and the magnetostrictive element in the disk rotor 2 through the brake caliper 10. A magnetic field is applied to 12.
[0021]
In the case of this embodiment, the brake caliper 10 is fixedly installed at a fixed position around the disk rotor 2. The disk rotor 2 is supported so that one rotor member (outer rotor) 2a can move in the direction of the rotation axis of the disk rotor 2 between a pair of friction pads 3 mounted on the brake caliper 10. ing.
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 6, three brake calipers 10 are provided at three equal intervals in the circumferential direction of the disc rotor 2. This is because the expansion of the space between the rotor members 2 a and 2 b due to the expansion of the giant magnetostrictive element 12 is made as uniform as possible over the entire circumference of the disk rotor 2.
[0022]
When the brake pedal 6 is stepped on by the driver, the stroke or pedaling force signal that is stepped on at that time is input to the control unit 8 by a known sensor 16.
[0023]
The control unit 8 detects the driver's braking command based on a signal from the sensor 16 and controls the operation of the actuator 4. The control unit 8 inputs the electromagnetic coil 14 according to the signal from the sensor 16 during a brake operation. Control the current.
[0024]
In the disc brake device 1 described above, the super magnetostrictive element 12 that expands when a magnetic field is applied is built in the disc rotor 2, and the thickness of the disc rotor 2 is increased by the extension of the super magnetostrictive element 12. A linear relative displacement operation between the friction pad 3 and the disk rotor 2 that is required to press the friction pad 3 against the disk rotor 2 is applied to the disk rotor 2 by a giant magnetostriction as a drive source. It can be obtained directly from the element 12.
Therefore, it is not necessary to use a rotation-linear conversion mechanism, a speed reduction mechanism, or the like, so that the brake device can be reduced in size.
[0025]
In addition, since the extension operation of the giant magnetostrictive element 12 can be directly electrically controlled by the current applied to the electromagnetic coil 14 provided in the brake caliper 10, the brake function such as the anti-lock brake system or the traction control system is provided. It is easy to make intelligent.
[0026]
Further, the amount of expansion in the giant magnetostrictive element 12 can be easily increased by increasing the magnetic field applied to the giant magnetostrictive element 12, that is, by increasing the current applied to the electromagnetic coil 14, compared to the case of piezoelectric ceramics. The amount of displacement for pressing the friction pad 3 against the disk rotor 2 can be increased, and the wear allowable capacity of the friction pad 3 can be increased.
Further, the response of the actuator 4 can be improved as compared with the case of the piezoelectric ceramic.
[0027]
Moreover, since the giant magnetostrictive element 12 as the driving source is built in the disc rotor 2, the brake caliper 10 does not require any processing for mounting the driving source, and the structure of the brake caliper 10 is simplified correspondingly. Thus, the rigidity can be improved. Further, since the giant magnetostrictive element 12 incorporated in the disk rotor 2 as a driving source is operated by a magnetic field by the electromagnetic coil 14 provided on the brake caliper 10, it is necessary to connect an input signal line or the like to the disk rotor 2. Absent.
[0028]
In the above-described embodiment, the brake caliper 10 is fixed in the direction of the rotation axis of the disk rotor 2 and the disk rotor 2 is movable in the direction of the rotation axis. Instead, the brake caliper 10 is connected to the disk rotor 2. It is also possible to equip the disk rotor 2 so that it can move only in the rotational axis direction of the disk rotor 2 at a fixed position around the disk rotor 2 and to fix one rotor member 2a constituting the disk rotor 2 in the rotational axis direction.
[0029]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of another embodiment of the disc brake device according to the present invention.
In the case of this other embodiment, each of the rotor members 2a, 2b constituting the disk rotor 2 is formed by casting of a paramagnetic material such as stainless steel or aluminum, as in the case of one embodiment. A pressure receiving wall 15 made of a ferromagnetic material is provided at a portion where the giant magnetostrictive element 12 is sandwiched. The pressure receiving wall 15 is cast in a predetermined position when the rotor members 2a and 2b are cast, and is integrated with the rotor members 2a and 2b.
The configuration other than the provision of the pressure receiving wall 15 is the same as that of the above-described embodiment.
[0030]
As described above, when the pressure receiving wall 15 made of a ferromagnetic material is provided, the magnetic force lines 17 passing through the disk rotor 2 via the brake caliper 10 can be efficiently collected in the super magnetostrictive element 12. The magnetic field strength applied to 12 can be prevented from decreasing due to the leakage of magnetic flux.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the disc brake device of the present invention, a super magnetostrictive element that expands when a magnetic field is applied is built in the disc rotor, and the thickness of the disc rotor is increased by the extension of the super magnetostrictive element, thereby causing friction. The pad is pressed against the disk rotor, and the linear relative displacement movement between the friction pad and the disk rotor required to press the friction pad against the disk rotor is directly applied from the giant magnetostrictive element that is the driving source. Obtainable. Accordingly, it is not necessary to use a rotation-linear conversion mechanism, a speed reduction mechanism, or the like, so that the brake device can be reduced in size.
In addition, since the expansion operation of the giant magnetostrictive element can be directly controlled electrically by the current applied to the electromagnetic coil installed in the brake caliper, the brake functions such as the anti-lock brake system and traction control system can be made intelligent. Easy to plan.
Furthermore, the amount of expansion in the giant magnetostrictive element can be easily increased by increasing the magnetic field applied to the giant magnetostrictive element, that is, by increasing the current applied to the electromagnetic coil. The amount of displacement for pressing against the disk rotor 2 can be increased, and the wear tolerance capability of the friction pad can be increased.
Further, as compared with the case of piezoelectric ceramics, the response can be improved as an actuator.
Moreover, since the giant magnetostrictive element as the driving source is built in the disc rotor, the brake caliper does not require any processing to equip the driving source, and the structure of the brake caliper is simplified correspondingly and the rigidity is increased. Can be improved. Further, since the giant magnetostrictive element incorporated in the disk rotor as a driving source is operated by a magnetic field generated by an electromagnetic coil provided on the brake caliper, it is not necessary to connect an input signal line or the like to the disk rotor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a disc brake device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1. FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
FIG. 6 is a schematic view showing an arrangement of brake calipers in the disc brake device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of another embodiment of the disc brake device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc brake device 2 Disc rotor 2a, 2b Rotor member 3 Friction pad 4 Actuator 5a, 5b Concavity and convexity 6 Brake pedal 8 Control unit (ECU)
10 Kirake caliper 12 Giant magnetostrictive element 14 Electromagnetic coil 16 Sensor

Claims (3)

制動用の回転体であるディスクロータと、前記ディスクロータの表面に対向配置されてディスクロータに押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッドと、前記ディスクロータに対して所定の位置に前記摩擦パッドを保持するブレーキキャリパと、前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータと、ブレーキ操作部の操作状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するコントロール・ユニットとを備え、
前記アクチュエータの発生する押圧力を加減することで、所望の制動力を得るディスクブレーキ装置であって、
前記ディスクロータは、一対の円盤状のロータ部材を、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結した構成からなり、
また、前記アクチュエータは、前記ディスクロータの一対のロータ部材間に挟持されるように装備され、磁界が加えられると伸長して前記ロータ部材間の間隔を広げて前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付ける超磁歪素子と、前記ブレーキキャリパ上に装備されて入力電流に応じた磁界を前記ブレーキキャリパを介して前記超磁歪素子に加える電磁コイルとを具備し、
前記コントロール・ユニットは、前記電磁コイルの入力電流を制御して、前記ブレーキ操作部の操作状態に応じた制動力を発生させることを特徴としたディスクブレーキ装置。
A disc rotor which is a rotating body for braking; a friction pad which is arranged opposite to the surface of the disc rotor and exerts a braking force by being pressed against the disc rotor; and the friction pad at a predetermined position with respect to the disc rotor A brake caliper that holds the motor, an electric actuator that generates a pressing force necessary to press the friction pad against the disc rotor, and a control unit that controls the operation of the actuator in accordance with the operating state of the brake operation unit And
A disc brake device that obtains a desired braking force by adjusting the pressing force generated by the actuator,
The disk rotor has a configuration in which a pair of disk-shaped rotor members are connected so as to be relatively movable only in the rotation axis direction,
The actuator is equipped so as to be sandwiched between a pair of rotor members of the disk rotor, and expands when a magnetic field is applied to widen the space between the rotor members and press the friction pad against the disk rotor. A giant magnetostrictive element, and an electromagnetic coil that is mounted on the brake caliper and applies a magnetic field corresponding to an input current to the giant magnetostrictive element via the brake caliper;
The disc brake device, wherein the control unit controls an input current of the electromagnetic coil to generate a braking force according to an operation state of the brake operation unit.
前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置に固定装備されると共に、前記ディスクロータは、前記ブレーキキャリパ上に装備された一対の摩擦パッド間で、前記ディスクロータの回転軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とした請求項1に記載のディスクブレーキ装置。The brake caliper is fixedly installed at a fixed position around the disc rotor, and the disc rotor is movable between a pair of friction pads provided on the brake caliper in the direction of the rotation axis of the disc rotor. The disc brake device according to claim 1, wherein the disc brake device is supported. 前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置で前記ディスクロータの回転軸方向にのみ移動可能に装備されると共に、前記ディスクロータを構成している一方のロータ部材が、回転軸方向の位置が固定されていることを特徴とした請求項1に記載のディスクブレーキ装置。The brake caliper is mounted at a fixed position around the disk rotor so as to be movable only in the rotation axis direction of the disk rotor, and one rotor member constituting the disk rotor has a position in the rotation axis direction. The disc brake device according to claim 1, wherein the disc brake device is fixed.
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