JP4533828B2 - 電動ブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキに関する。

従来から、自動車等の車両においてはガソリン等を燃料とする内燃機関が高出力が得られる動力源として多用されてきた。近年では、環境対策や省燃費の観点から、電気自動車やハイブリッドエンジンとして電動モータが主動力ないし補助動力として採用されるようになった、そのようなことから、電力を供給された電動モータを駆動源とした電動ブレーキも多用されるようになった。電動モータを駆動源とした電動ブレーキでは、一般的に、モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行うように構成されている。そのために、モータの回転運動を直線運動に変換する過程で応答性にやや遅れを生じる。そこで、電動ブレーキにおけるブレーキパッドとブレーキロ−タとのクリアランスを狭めて応答性を改善する様々な技術が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００１−３４１６２６号公報（特許請求の範囲参照）

前記特許文献１に開示されたものを図６を用いて簡単に説明する。モータ１３３におけるロータ１３５の回転運動がボールランプ機構１３４で直線運動に変換されてピストン部１４０に伝達される。この直線運動により、ピストン部１４０および爪部１５３を介してインナパッド１１４およびアウタパッド１１５により、ディスク１１３を押圧して制動力を発生させる。その際、車両の状態を検出するセンサ１６１〜１６４からの検出信号が、制動動作条件より緩い条件で設定したしきい値を超えたか否かで、制動動作が必要となりそうか否かを予測する制動予測手段を有し、モータ１３３を制御する制御手段１６０は、前記制動予測手段の予測結果に応じて、ブレーキパッド１１４、１１５とブレーキロ−タ１１３のクリアランスを狭めるように前記モータ１３３を制御するものである。

上記特許文献１に開示された電動ブレーキ装置により、運転者がブレーキ操作を行わずに制動力が自動的に発揮されるものにおいて、制動時のパッドクリアランスの空時間を短縮させて応答性の向上が図られることとなった。しかしながら、前記従来例のものでは、車両状態のセンシングのためのセンサ類を数多く必要とし、高コストで制御も複雑になった。そして、ブレーキのひきずりを発生させる虞れもあって、実用的でない。

そこで本発明は、前記従来の電動ブレーキ装置の課題を解決して、車両状態のセンシングが不要で、機械的な簡素な機構を用いて制御もシンプルな、低コストで信頼性の高い電動ブレーキを提供することを目的とする。

このため本発明は、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、ブレーキ装置の静止部に螺合し前記モータの回転により回転駆動される第１の回転部材と、該第１の回転部材に当接するとともに軸動のみ自在な前記ピストン部材に螺合する第２の回転部材とを有し、該第２の回転部材が、前記第１の回転部材の回転により前記ピストン部材から螺出するとともに、所定値以上の回転トルクにより前記第１の回転部材との連結が解除されるトルクリミッタを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記第２の回転部材がスラスト軸受を介して前記第１の回転部材により軸方向に押圧されることを特徴とする。また本発明は、前記第１の回転部材の静止部への螺合部のリードをＬ１とし、前記第２の回転部材のピストン部材への螺合部のリードをＬ２としたとき、Ｌ２＞Ｌ１なる関係に構成したことを特徴とする。また本発明は、前記トルクリミッタがばねにより径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記トルクリミッタがゴム材により径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記トルクリミッタが摩擦材からなるクラッチ部材により構成されたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、ブレーキ装置の静止部に螺合し前記モータの回転により回転駆動される第１の回転部材と、該第１の回転部材に当接するとともに軸動のみ自在な前記ピストン部材に螺合する第２の回転部材とを有し、該第２の回転部材が、前記第１の回転部材の回転により前記ピストン部材から螺出するとともに、所定値以上の回転トルクにより前記第１の回転部材との連結が解除されるトルクリミッタを備えたことにより、所定値の制動トルクを得て確実にブレーキ動作を行えるとともに、トルクリミッタを介して第１の回転部材と第２の回転部材とを連結することにより、第２の回転部材の回転によるピストン部材の螺出、すなわち逆ねじ機構によって、ピストン部材による摩擦部材の回転体へのクリアランスを詰めて応答性を向上させることができる。

また、前記第２の回転部材がスラスト軸受を介して前記第１の回転部材により軸方向に押圧される場合は、直線運動に変換された第１の回転部材からの軸方向の押圧力を第２の回転部材に確実かつ円滑に伝達することができる。さらに、前記第１の回転部材の静止部への螺合部のリードをＬ１とし、前記第２の回転部材のピストン部材への螺合部のリードをＬ２としたとき、Ｌ２＞Ｌ１なる関係に構成した場合は、静止部に対して比較的密に形成されて第１の回転部材のへの螺合部により、確実に直線運動に変換された軸方向の移動が、第２の回転部材を介して、該第２の回転部材に螺合したピストン部材を大きなリードにて素早くブレーキロータ等の回転体に接触させることができるので、制動の応答性能を向上させることができる。

さらにまた、前記トルクリミッタがばねにより径方向に付勢されたクラッチ部材により構成された場合は、第１の回転部材と第２の回転部材との間に配設されたトルクリミッタを構成するクラッチ部材と別部材のばね特性を適切に選定することで、クラッチ部材の選定の自由度の向上が図れる上に、第１の回転部材と第２の回転部材との間の連結の解除力を調整することが可能となる。また、前記トルクリミッタがゴム材により径方向に付勢されたクラッチ部材により構成された場合は、比較的簡素なゴム材の弾性力のみを利用して、第１の回転部材と第２の回転部材との間の連結の解除力を調整することが可能となる。さらに、前記トルクリミッタが摩擦材からなるクラッチ部材により構成された場合は、例えば、軸方向に対向する摩擦材を介したクラッチ部材により、直線運動に変換された回転部材の軸力を得て所定の摩擦力が得られ、解除力を設定できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の電動ブレーキの第１実施例を示す要部断面図で、ディスクブレーキに適用された例の要部縦断面図およびクラッチ部材の横断面図、図２はクラッチ部材の第２実施例を示す横断面図、図３はクラッチ部材の第３実施例を示す縦断面図、図４は本発明の電動ブレーキの第４実施例を示す要部断面図で、ドラムブレーキに適用された例の要部縦断面図およびブレーキ部の拡大図、図５は本発明の電動ブレーキの第５実施例を示すもので、トルクモジュレーションブレーキに適用された拡大図である。

本発明の電動ブレーキの基本的な構成は、図１の第１実施例に示すように、ブレーキ装置に固定したモータ９の回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材４を前進させ、摩擦部材２を回転体３に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、ブレーキ装置の静止部に螺合し前記モータ９の回転により回転駆動される第１の回転部材１６と、該第１の回転部材１６に当接するとともに軸動のみ自在な前記ピストン部材４に螺合する第２の回転部材１１とを有し、該第２の回転部材１１が、前記第１の回転部材１６の回転により前記ピストン部材４から螺出するとともに、所定値以上の回転トルクにより前記第１の回転部材１６との連結が解除されるトルクリミッタ５を備えたことを特徴とするものである。

以下に詳述する。本発明のブレーキ装置は、電気的エネルギーを動力源としたモータ９の回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材４を前進させ、摩擦部材であるブレーキパッド２を回転体であるブレーキロータ３に押圧して制動を行う電動ブレーキである。図示省略のペダルの踏動が踏力センサ等により検出されると、所定の踏力信号が制御器に入力される。該制御器内にて算出された踏力信号に応じたモータ操作電圧がブレーキ装置ボディ１のモータボディ１Ｃに固定されたモータ９に印加される。操作電圧に応じてモータ９が回転すると、モータ９の軸に固定されたピニオンギヤ９Ａに噛合する大径の減速ギヤ１０によってブレーキ装置ボディ１のクラッチボディ１Ｂ内に配設された第１の回転部材であるロータアウタ１６が減速回転する。該ロータアウタ１６の軸部１６Ａの外周にはねじ部５Ａが刻設されている。該第１の回転部材であるロータアウタ１６の静止部であるクラッチボディ１Ｂへの螺合部の所定のねじピッチのリードをＬ１とする。

ロータアウタ１６は皿状を呈し、その内周側にトルクリミッタを構成するクラッチ部材５を介してロータインナ１１が配設される。ロータアウタ１６とロータインナ１１との対向端面間にはスラスト軸受６が介設される。ロータインナ１１の軸心からは前記ロータアウタ１６の軸部１６Ａと同軸でブレーキロータ３側に延びる軸部１１Ａが延設される。該軸部１１Ａの外周はピストン部材４の内周に逆ねじにて螺合される。ピストン部材４はブレーキ装置ボディ１のキャリパボディ１Ａ内に軸方向のスライドのみ自在で回転不能に装着される。

ピストン部材４へのロータインナ１１の軸部１１Ａの螺合部のリードをＬ２とし、前記ロータアウタ１６の軸部１６Ａのクラッチボディ１Ｂへの螺合部のリードＬ１との関係をＬ２＞Ｌ１なる関係に構成する。例えば、Ｌ２＝２Ｌ１とすれば、ロータアウタ１６がクラッチボディ１Ｂに対して１回転で直線運動に変換されて１の軸移動量が得られた場合、ロータインナ１１の軸部１１Ａの１回転で直線運動に変換されるピストン部材４の軸移動量は２となる。これにより、簡素な機械的な構造のみにて、ピストン部材４が迅速に軸方向に移動することができ、ピストン部材４に隣接配置された摩擦部材であるブレーキパッド２を迅速に作動させてブレーキロータ３とブレーキパッド２とのクリアランスを速やかに詰めて制動の応答性を向上させることが可能となる。

クリアランスを詰めた後、さらにモータ９が回転を続行してブレーキロータ３に対してブレーキパッド２を押し付け、制動力が発生しようとする。図１（Ｂ）に示すように、ロータアウタ１６内周面とロータインナ１１外周面との間には、トルクリミッタを構成するクラッチ部材５が構成されている。ロータアウタ１６内周面の円周上の例えば４か所には、それぞればね１４により中心方向に付勢された爪１５が装着されている。符号１３はばね受け、１２はＯリングを示す。ロータインナ１１には前記各爪１５に対応してこれらを受け入れる凹部が刻設されている。このような構成によって、クリアランスが詰まった後、ロータインナ１１の軸部１１ＡのリードＬ２は、Ｌ１に対して大きいため、回転させるための負荷がＬ１に比べて増大し、静止しようとする。静止しようとするロータインナ１１に対してロータアウタ１６が回転を続行しようとし、トルクリミッタ５を構成する各爪１５がばね１４の復元力に抗してロータインナ１１の凹部から後退して両者の連結が開放される。これにより、ロータインナ１１に対するロータアウタ１６の相対回転が可能となり、ロータアウタ１６の軸部１６ＡのリードＬ１によって軸方向にスラスト軸受６を介してロータインナ１１を押圧する。ロータインナ１１がピストン部材４を介してブレーキパッド２を押圧し、制動力を得る。

図２はクラッチ部材の第２実施例を示す横断面図である。本実施例では、トルクリミッタがゴム材１５−２により径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたものである。ゴム材１５−２は、例えば、ロータアウタ１６の内周面の円周上の４か所の凹部に固定され、ロータインナ１１の外周面にはゴムの弾性により摺接しているだけである。このように構成されているので、比較的簡素なゴム材の弾性力のみを利用して、第１の回転部材であるロータアウタ１６と第２の回転部材であるロータインナ１１との間のトルクリミッタとしての連結の解除力を適宜設定することが可能となる。

図３はクラッチ部材の第３実施例を示す縦断面図である。本実施例では、トルクリミッタが摩擦材からなるクラッチ部材により構成されたものである。例えば、軸方向に対向する所定の摩擦係数を有する摩擦材１１−３、１６−３を介したクラッチ部材１１−２、１６−２により、直線運動に変換された回転部材の軸力を得て所定の摩擦力が得られ、トルクリミッタとしての連結の解除力を設定できる。

図４は本発明の電動ブレーキの第４実施例を示す要部断面図で、ドラムブレーキに適用された例の要部縦断面図およびブレーキ部の拡大図である。図４（Ａ）に示すように、トルクリミッタ２６を構成するクラッチ部は、モータ２２のギヤと噛合するギヤ２７とピストン部材２４に螺合する各軸端部間に対向して接触配置される入力ロータ２８と出力ロータ２９とからなる。トルクリミッタ２６が収容されるトルクリミッタハウジング２５は、図４（Ｂ）に示すように、ブレーキ装置のバックプレート１７の表面側に固定される。図４（Ａ）にも示されるように、バックプレート１７の裏面側のモータハウジング２３内に前記モータ２２が設置される。

図４（Ａ）に示すように、ピストン部材２４が進出すると、図４（Ｂ）のレバー１８を時計方向に回動させ、ストラット２０を介しばね２１の復元力に抗してブレーキシュー１９、１９をアンカー３０側を中心として拡開させる。ブレーキシュー１９、１９が拡開して図示省略のブレーキドラムの内周面に摺接して制動動作が行われる。制動が行われ、クリアランスが詰まった後、出力ロータ２９の軸部リードＬ２は入力ロータ２８の軸部リードＬ１に対して大きいため、回転させるための負荷がＬ１に比べて増大し、静止しようとする。静止しようとする出力ロータ２９に対して入力ロータ２８が回転を続行しようとすると、トルクリミッタ２６を構成するこれらの入出力ロータ２８、２９間が所定の摩擦力を超えると、両者の連結が開放される。これにより、出力ロータ２９に対する入力ロータ２８の相対回転が可能となり、入力ロータ２８の軸部のリードＬ１によって軸方向に出力ロータ２９を押圧する。出力ロータ２９がピストン部材２４を押圧し、制動力を得る。

図５は本発明の電動ブレーキの第５実施例を示すもので、トルクモジュレーションブレーキに適用された拡大図である。トルクリミッタハウジング２５からピストン部材２４が進出すると、レバープレート３２をアンカーピン３１を中心に反時計方向に回動させる。レバープレート３２のアンカーピン３１を中心とした回動により、レバープレート３２に係止されたカムピン３４ａ、３４ｂも反時計方向に揺動する。これによって、アンカーピン３１の周囲に配設された制御レバー３３ａ、３３ｂが反時計方向に揺動して、ブレーキシュー１９ａ、１９ｂの端部を拡開する。ブレーキシュー１９ａ、１９ｂのシュー面が図示省略のブレーキドラムの内周面に摺接して制動動作が行われる。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、モータの形状、形式、減速ギヤの形式（好適には軸力に対応するはす歯噛合が採用される）およびその減速比、モータからの回転運動の直線運動への変換形態（ボールねじ機構を利用した軸部の静止部への螺合等）、トルクリミッタを構成するクラッチ部材の形状（所定値以上の回転トルクにより第１の回転部材との連結が解除される第２の回転部材の関連構成）、形式（トルクリミッタがばねにより径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたり、所定弾性係数のゴム材により径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたり、所定摩擦係数の摩擦材により対向接触するクラッチ部材により構成されてもよい）、ピストン部材の形状、形式およびクラッチ部材からの回転運動の直線運動への変換形態ならびにピストン部材の軸動のみ自在の構成（スプライン嵌合や、非円形断面によるピストン部材のブレーキ部材等の静止部への嵌合等）、ピストン部材を介した摩擦部材の回転体への押圧形態、ブレーキ装置の静止部に螺合する第１の回転部材の螺合リードとピストン部材に螺合する第２の回転部材の螺合リードの比率、クラッチ部材が解除される回転トルクの大きさ、第２の回転部材のスラスト軸受を介した第１の回転部材の軸方向への押圧形態等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の電動ブレーキの第１実施例を示す要部断面図で、ディスクブレーキに適用された例の要部縦断面図およびクラッチ部材の横断面図である。 本発明の電動ブレーキにおけるクラッチ部材の第２実施例を示す横断面図である。 本発明の電動ブレーキにおけるクラッチ部材の第３実施例を示す縦断面図である。 本発明の電動ブレーキの第４実施例を示す要部断面図で、ドラムブレーキに適用された例の要部縦断面図およびブレーキ部の拡大図である。 本発明の電動ブレーキの第５実施例を示すもので、トルクモジュレーションブレーキに適用された拡大図である。 従来の電動ブレーキ装置の断面図である。

符号の説明

１ ブレーキ装置
２ 摩擦部材（ブレーキパッド）
３ 回転体（ブレーキロータ）
４ ピストン部材
４Ａ 逆ねじ部
５ クラッチ部材（トルクリミッタ）
５Ａ ねじ部
６ スラスト軸受
７ トルクリミッタハウジング
８ モータハウジング
９ モータ
９Ａ ピニオンギヤ
１０ 減速ギヤ
１１ 第２の回転部材（ロータインナ）
１４ ばね
１５ 爪
１６ 第１の回転部材（ロータアウタ）

Claims (6)

1. ブレーキ装置に固定したモータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ装置内のピストン部材を前進させ、摩擦部材を回転体に押圧して制動を行う電動ブレーキにおいて、ブレーキ装置の静止部に螺合し前記モータの回転により回転駆動される第１の回転部材と、該第１の回転部材に当接するとともに軸動のみ自在な前記ピストン部材に螺合する第２の回転部材とを有し、該第２の回転部材が、前記第１の回転部材の回転により前記ピストン部材から螺出するとともに、所定値以上の回転トルクにより前記第１の回転部材との連結が解除されるトルクリミッタを備えたことを特徴とする電動ブレーキ。
2. 前記第２の回転部材がスラスト軸受を介して前記第１の回転部材により軸方向に押圧されることを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ。
3. 前記第１の回転部材の静止部への螺合部のリードをＬ１とし、前記第２の回転部材のピストン部材への螺合部のリードをＬ２としたとき、Ｌ２＞Ｌ１なる関係に構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキ。
4. 前記トルクリミッタがばねにより径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動ブレーキ。
5. 前記トルクリミッタがゴム材により径方向に付勢されたクラッチ部材により構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動ブレーキ。
6. 前記トルクリミッタが摩擦材からなるクラッチ部材により構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動ブレーキ。
   

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