JP4115617B2

JP4115617B2 - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: JP4115617B2
Application number: JP09619799A
Authority: JP
Inventors: 公夫高橋; 和夫川瀬
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000291702A; US6279691B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号によって電動モータを作動しブレーキ部材を被制動部材に押し付けてブレーキ力を発生する電動ブレーキ装置において、ブレーキ作動初期において応答性に優れ、ブレーキパッドと被制動部材との摩擦係合後においては力伝達効率に優れた電動ブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号によって電動モータを作動しブレーキ部材（ブレーキパッド）を被制動部材（ブレーキロータ）に押し付けてブレーキ力を発生する電動ブレーキ装置は公知であり、こうした電動ブレーキ装置の一例として、特表平１０−５０４８７６号公報が知られている。
この電動ブレーキ装置は、電動機の回転力を減速装置を介して減速し、さらに回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータに対向するブレーキパッドをブレーキロータに向けて移動してブレーキを作動させる構成となっている。
上記公報に記載された電動ブレーキでは、電動モータの回転力をブレーキパッドの押し付け力に変換する力伝達変換機構として、単なるネジとナットからなる力伝達変換機構に代えて力伝達効率のよいローラネジを使用している。しかしローラネジ機構は、単なるネジ・ナット機構に比べて電動モータや減速機構のスペースが大きくなり小型化が困難である、さらにはローラネジ自体が比較的高価であるため、コスト低減が困難である等の欠点がある。
【０００３】
また、別の電動ブレーキ装置として特表平８−５１０３１６号公報に記載されたもの等もある。
この公報に記載された電動ブレーキは、電動モータとブレーキパッドとの間に、ブレーキパッドを被制動部材（ブレーキロータ）に押圧するための歯車伝動装置を備えており、この歯車伝動装置内に二つのクラッチ機構を設け、第１のクラッチ機構が接続され、第２のクラッチ機構が非接続状態である時は、ブレーキパッドの種々なる接近速度および緊締力が得られ、その後、第１のクラッチ機構が非接続状態となり、第２のクラッチ機構が接続状態になると、さらに高い緊締力が得られる（高い制動力が得られる）構成となっている。この装置は、ブレーキ作動初期のブレーキパッドの移動を速やかに行うことができ、さらにブレーキ作動後はクラッチを切り換えることでより高い緊締力を得ることができる点で利点があるが、力伝達変換機構を歯車機構と二つのクラッチによって構成しているために、構造が複雑となり小型化することが困難である等の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、電動モータとブレーキパッドとの間にランプ機構を取り入れた力伝達変換機構を採用することにより、ネジ・ナット機構よりも効率が良く、ローラネジ機構よりも小型で安価であり、ブレーキパッドの摩耗に対する追従性にも優れ、さらに、制動初期のストロークの必要な領域では、大きなストロークを得ることができ、制動作用中は高い制動力を得ることができる構成が簡単な電動ブレーキ装置を提供し、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
本発明の電動ブレーキ装置に採用した力伝達変換機構は、電動モータの回転によって回転するギヤと、このギヤに対向して配置したナットと、ギヤとナットの間に配置した回転体とからなり、かつ、ギヤとナットとの相対的回転によりギヤよりナットが離間するよう作動するランプ機構と、同ナット部材に螺合している非回転のネジ部材と、ネジ部材に設けられているブレーキパッドとを備えており、ランプ機構は、ブレーキパッドがブレーキロータに対して所定の押圧力で当接するまでの間はギヤとナットを一体的に回転し、所定の押圧力以上になるとナットとギヤとの相対的回転を許容してナット部材を被制動部材方向に移動可能に構成し、ブレーキ作動初期のブレーキパッドの移動を速やかに行うことができるようにするとともに、ブレーキ作動後は高い緊締力を得ることができるようにしている。
【０００６】
このため本発明が採用した技術解決手段は、
電動モータの駆動力を受けてブレーキ部材６を被制動部材７に押圧する力伝達変換機構４を備えている電動ブレーキ装置において、前記力伝達変換機構４は、電動モータの回転によって回転するギヤ１３と、同ギヤと対向して配置されているナット１８と、前記ギヤ１３と前記ナット１８との間に配置される回転体と、ギヤ１３とナット１８との相対的回転によりギヤ１３からナット１８が離間するよう作動するランプ機構と、同ナット１８に螺合している非回転のネジ部材３１と、前記ネジ部材３１に取り付けられている押圧部材５、ブレーキパッド６とを備え、前記ランプ機構は、ギヤとナットの対向する夫々の面に形成した傾斜溝と、該傾斜溝の間に保持された回転体とを備え、前記傾斜溝は、ナットとギヤとが相対回転した時に互いの溝深さが次第に浅くなるように形成し、互いの溝の最深部には前記回転体を保持する凹部２２が形成され、互いの溝の最浅部の端部には回転体の移動を禁止する壁部を備え、さらに前記電動モータの単位回転量当たりのブレーキパッド６の移動量が、前記ネジ部材による移動量よりもランプ機構による移動量の方が小さくなるように設定し、前記ブレーキパッド６が被制動部材７に対して所定の押圧力で当接するまでの間はギヤ１３とナット１８を一体的に回転し、所定の押圧力以上になるとギヤ１３とナット１８との相対的回転を許容してナット１８を被制動部材方向に移動可能に構成したことを特徴とする電動ブレーキ装置である。
【０００７】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明すると、図１は実施形態に係わる電動ブレーキ装置の一部断面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ断面図、図４は同ブレーキ装置内に配置する力伝達変換機構を構成するランプ機構の平面図、図５はネジ部材と押圧部材との連結部に配置したブレーキパッドクリアランスを一定に保つためのスイッチの構成図である。
図１において、電動ブレーキ装置は公知のようにキャリパ１を備えており、キャリパ１にはブレーキ作動用の電動モータ２、減速機構３、力伝達変換機構４、押圧部材５等が設けられている。
キャリパ１と押圧部材５のそれぞれには摩擦部材を構成する一対のブレーキパッド６が設けられ、これらブレーキパッド６が相互の方向に移動することによって被制動部材としてのブレーキロータ７を挟持し、ブレーキ力を働かせることができる構成となっている。その構成は従来公知の電動ブレーキ装置と同様となっている。
【０００８】
電動モータ２はキャリパ１に固定されており、電動モータ２の出力軸２ａには歯車８が取り付けられ、この歯車８が減速機構３を構成する第１歯車９に噛み合っている。第１歯車９は小径の第２歯車１０を一体に備えており、この第２歯車１０が大径の第３歯車１１に噛み合っている。第３歯車１１は小径で且つ、軸方向に長い第４歯車１２を一体に備えており、第４歯車１２の図中左方側先端部が後述するランプ機構を構成するギヤ１３に噛み合っている。ギヤ１３はベアリング１３ａ介してキャリパと当接している。第１、第２歯車９、１０は軸受１４、１５により、また、第３、第４歯車１１、１２は軸受１６、１７によってキャリパ側に軸支されている。
【０００９】
ランプ機構は、図１、図４に示すようにギヤ１３とギヤに対向して配置したナット１８と、ギヤ１３とナット１８の対向する夫々の面に対向して形成されている傾斜溝２０、２１と、両傾斜溝２０、２１間に保持される回転体としてのボール１９とを備えて構成されている。傾斜溝２０、２１は、図４に示すようにギヤ１３とナット１８とが初期位置から相対回転した時に互いの溝深さが次第に浅くなるように形成され、且つ互いの溝２０、２１の最深部にはボール１９を保持する凹部２２、２３が形成され、この凹部２２、２３と傾斜溝２０、２１との接続点には所定の力が作用した時にボール１９が乗り越えることができる段部２４、２５が形成されている。また、互いの溝２０、２１の最浅部の端部にはボールの移動を禁止する壁部２６（ナット側は図示せず）が形成されており、対向する傾斜溝２０、２１の間にボール１９が保持され、図４に示す初期状態をとっている。なお、ボール１９に変えて円筒状の回転体を使用することもできる。
【００１０】
図１において、ナット１８は弾性体２７によってギヤ１３側（図中右方側）に付勢されており、この弾性体２７はストップリング２８によってキャリパに保持されている支持部材２９とナット１８との間に配置されている。支持部材２９の中心部には軸受３０が配置されこの軸受３０にナット１８と一体に形成されている小径部１８ａの外周が摺動自在に保持され、ナット１８の中心部には図３に示すようにネジ部材３１が螺合３２している。またネジ部材３１は図２に示すようにギヤ１３に形成した孔３３を貫通しており、ギヤ１３とネジ部材３１との間には両部材が接触しないように隙間３４が形成されている。
【００１１】
ネジ部材３１は、図中右方端において廻り止めロッド３５により廻り止めが成されているとともに、ネジ部材３１の先端（図中左方端）には押圧部材５が取り付けられている。
【００１２】
ネジ部材３１と押圧部材５との間には図５に示すようにパッドクリアランスを設定するためのスイッチ機構３６が取り付けられている。
スイッチ機構３６を構成する端子３７、３８は図示せぬリード線で電子制御装置に接続されているとともに、端子３７、３８は互いに電気的絶縁状態でネジ部材３１に固定されている。端子３７、３８は非ブレーキ作動時には、押圧部材５との間に形成される隙間により非接続状態になっており、ブレーキ作動中は押圧部材５と当接状態となり、端子３７、３８が導電性材料からなる押圧部材５によって短絡されスイッチがＯＮ状態となるように構成されている。
【００１３】
以上の構成からなる電動ブレーキ装置の作動を説明する。
運転者が図示せぬブレーキぺダルを踏み、その踏力を図示せぬ踏力センサが検知すると図示せぬ電子制御装置からの信号により電動モータ２に踏力に比例した電流が流れ、電動モータ２の出力軸２ａが回転し、出力軸２ａに設けた歯車８が回転する。歯車８の回転により減速機構３の第１、第２歯車９、１０が回転し、さらに第２歯車１０と噛み合っている大径の第３歯車１１が回転し第３歯車と一体の第４歯車１２が回転する。
第４歯車１２の回転により力伝達変換機構４を構成するランプ機構内のギヤ１３が図４の矢印方向に回転する。
【００１４】
このブレーキ作動初期においては、ブレーキパッド６とロータ７との間のブレーキクリアランスが埋められておらず、ギヤ１３によるナット１８への押圧は小さいため、このボール１９が段部２４、２５を乗り越えることができず、ギヤ１３とナット１８は一体に回転する。ナット１８の回転により廻り止めロッド３５によって非回転状態に保持され、かつ、ナット１８と螺合しているネジ部材３１が図１の左方に移動する。ネジ部材３１の図中左方への移動により押圧部材５の内面にネジ部材３１の端部が当接し、さらに、押圧部材５およびブレーキパッド６を移動して同パッド６をブレーキロータ７に押しつけ、その時の反力によってキャリパ１が右方に移動して他側のブレーキパッド６もブレーキロータ７に押圧され両ブレーキパッドによりブレーキを働かせる。そして、ブレーキ作動状態になるとネジ部材３１に設けた２個の端子３７、３８は押圧部材５に接触して導通状態となる。
【００１５】
ブレーキ押圧力が高くなると、即ち、ナット１８に対するネジ部材３１の押圧力が大きくなるとナットの回転は停止し、電動モータ２によって回転力が伝達されているギヤ１３の回転でボール１９が傾斜溝２０、２１の最深部の凹部２２、２３の段部２４、２５を乗り越えて、傾斜溝２０、２１内に移動し、ボールと溝との作用で、非回転状態となっているナット１８を弾性体２７を変形させながら図中左方に移動し、ネジ部材３１を左方へ移してさらに高い制動圧力を得ることができる。この間、ブレーキペダルの踏力に比例して制御された電動モータへの電流により、ブレーキペダル踏力に比例した所定のブレーキ力を得ることができる。
【００１６】
ブレーキペダルを開放すると、電動モータ２が逆転し、第１ギヤ９〜第４ギヤ１２が逆転し、ギヤ１３を逆転する。ブレーキ開放時はボール１９の転がり抵抗の方がネジ部材３１とナット１８の間の摩擦抵抗よりも小さいために、はじめにボール１９が傾斜溝２０、２１内を移動しながらブレーキ力を低下させ、その後ボール１９が傾斜溝の最深部の凹部２２、２３に移動すると、ギヤ１３とナット１８が一体に回転し、ネジ部材３１を図中右方に移動させてブレーキを開放する。
【００１７】
また、ブレーキペダルが開放され、ネジ部材３１が戻り、押圧部材５とネジ部材とが離れ、端子３７、３８が押圧部材から離れると、スイッチがＯＦＦ状態となり、この状態によって電子制御装置ＥＣＵから電動モータ２への電流供給を停止し電動モータ２を停止する。この電動モータ２の停止により、ブレーキクリアランスが常に所定値で保持される。即ち、ブレーキパッドが摩耗した状態であっても、ブレーキ作動後、ブレーキが開放され、電動モータ２が逆転してネジ部材３１が初期位置に戻り端子３７、３８とが押圧部材５と離れ電動モータが停止することでブレーキパッド摩耗状態に係わらず常に一定のブレーキクリアランスを得ることができる。
ブレーキ力増加中にギヤ１３が回転する中でボール１９が傾斜溝２０、２１の最浅部にくると壁面２６に当接し、ボール１９の移動が禁止され、この結果、ギヤ１３とナット１８が一体化して一体に回転し、ナット１８の回転でネジ部材３１を更に図中左方に移動してブレーキ押圧力を高めることができる。
なお、本実施形態では、ブレーキペダル開放後に於けるブレーキクリアランスは前述のようにランプ機構、スイッチ機構によって適正状態に維持できるようになっているが、上記スイッチ機構は必要に応じて省略することも可能である。
【００１８】
本発明は以上のように制動初期においては、ナットとネジ部材からなるネジ機構で、所定のブレーキ力が発生した以後においては、ランプ機構によりブレーキ押圧力が高められる。電動モータの単位回転量当たりの、押圧部材５によるブレーキパッド６の移動量は、ネジ機構よりもランプ機構の方が小さく設定されている。そのため、制動初期においては、ブレーキパッドとブレーキロータ間のブレーキクリアランスは速やかに埋められ、所定のブレーキ力が発生した以後においては、機械効率の良いランプ機構によりネジ機構によるよりも、大きな押圧力でブレーキパッドを押圧できる。そのため電動モータの小型化にも役立つ。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、電動ブレーキ装置の力伝達変換機構にランプ機構を採用したことにより、ネジ機構よりも力伝達効率が良く、さらに、制動初期のストロークの必要な領域では、大きなストロークを得ることができ、応答性に優れ、制動作用中は高い制動力を得ることができる構成が簡単な電動ブレーキ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる電動ブレーキ装置の一部断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】同ブレーキ装置内に配置する力伝達変換機構を構成するランプ機構の平面図である。
【図５】ネジ部材と押圧部材との連結部に配置したスイッチの構成図である。
【符号の説明】
１キャリパ
２電動モータ
３減速機構
４力伝達変換機構
５押圧部材
６ブレーキパッド（ブレーキ部材）
７ブレーキロータ（被制動部材）
８歯車
９第１歯車
１０第２歯車
１１第３歯車
１２第４歯車
１３ギヤ
１４、１５軸受
１６、１７軸受
１８ナット
１９回転体（ボール）
２０、２１傾斜溝
２２、２３凹部
２４、２５段部
２６壁部
２７弾性体
２８ストップリング
２９支持部材
３０軸受
３１ネジ部材
３３孔
３４隙間
３５廻り止めロッド
３６スイッチ機構
３７、３８端子

Claims

電動モータの駆動力を受けてブレーキ部材６を被制動部材７に押圧する力伝達変換機構４を備えている電動ブレーキ装置において、前記力伝達変換機構４は、電動モータの回転によって回転するギヤ１３と、同ギヤと対向して配置されているナット１８と、前記ギヤ１３と前記ナット１８との間に配置される回転体と、ギヤ１３とナット１８との相対的回転によりギヤ１３からナット１８が離間するよう作動するランプ機構と、同ナット１８に螺合している非回転のネジ部材３１と、前記ネジ部材３１に取り付けられている押圧部材５、ブレーキパッド６とを備え、前記ランプ機構は、ギヤとナットの対向する夫々の面に形成した傾斜溝と、該傾斜溝の間に保持された回転体とを備え、前記傾斜溝は、ナットとギヤとが相対回転した時に互いの溝深さが次第に浅くなるように形成し、互いの溝の最深部には前記回転体を保持する凹部２２が形成され、互いの溝の最浅部の端部には回転体の移動を禁止する壁部を備え、さらに前記電動モータの単位回転量当たりのブレーキパッド６の移動量が、前記ネジ部材による移動量よりもランプ機構による移動量の方が小さくなるように設定し、前記ブレーキパッド６が被制動部材７に対して所定の押圧力で当接するまでの間はギヤ１３とナット１８を一体的に回転し、所定の押圧力以上になるとギヤ１３とナット１８との相対的回転を許容してナット１８を被制動部材方向に移動可能に構成したことを特徴とする電動ブレーキ装置。