JP4573083B2

JP4573083B2 - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP4573083B2
Application number: JP2001196492A
Authority: JP
Inventors: 拓也臼井
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP2003014019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に設けられ、制動トルクを検出するようにしたディスクブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、自動車の制動装置には、四輪全体としてバランスがとれた制動力を確保する制動力制御などのために、複数の車輪で発生する制動トルクを求めるようにしたものがある。このような制動装置の一例として、液圧センサやピストン断面積に基づいてピストン推力、ブレーキパッドの摩擦係数、路面の摩擦係数などに基づいて制動トルクを推定するようにしたディスクブレーキがある。
また、他の制動装置の例として、国際公開（ＷＯ）９８-０２７３５７号に示すように、ピストンに設けた推力センサの検出値、ブレーキパッドの摩擦係数、路面の摩擦係数などに基づいて制動トルクを推定するようにしたディスクブレーキがある。
また、さらに他の制動装置の例として、特開昭６２−１１０５５２号公報に示すように、車両の固定支持体にロードセルを設けると共に、このロードセルをキャリパに係合させるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、国際公開（ＷＯ）９８-０２７３５７号などに示すように制動トルクを推定するものでは、ブレーキパッドの変化や路面状況によっては、推定した制動トルクが現実の制動トルクと相違し、制動力制御を良好には行えないことがある。また、特開昭６２−１１０５５２号公報に示すディスクブレーキでは、ロードセルをキャリパに係合させるため、その分、キャリパの取付剛性が低下し、これによりブレーキ性能の低下を招く虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、制動トルクの検出を精度高く行え、かつ良好なブレーキ性能を確保できるディスクブレーキを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ディスクロータの両側に配置される一対のブレーキパッドと、車両の非回転部に固定され、前記ブレーキパッドを支持するキャリアと、該キャリアに、前記ディスクロータの軸方向に移動可能に支持されるキャリパと、該キャリパに備えられ、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧するブレーキパッド押圧機構と、を備え、前記キャリアには、車両の非回転部に固定される少なくとも２箇所の固定部と、該固定部間を連結するインナビームと、前記固定部から前記ディスクロータを跨いで延出され前記ブレーキパッドを支持して該ブレーキパッドから制動トルクを受けるブリッジ部とが形成され、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータの押圧により制動力を発生するディスクブレーキであって、前記車両の非回転部から延びて前記キャリアのブリッジ部まで延設された非回転部延長部に、前記キャリアのブリッジ部の変形量を検出する変形量検出手段を設けたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の発明は、ディスクロータの両側に配置される一対のブレーキパッドと、車両のナックルに固定され、前記ブレーキパッドを支持するキャリアと、該キャリアに、前記ディスクロータの軸方向に移動可能に支持されるキャリパと、該キャリパに備えられ、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧するブレーキパッド押圧機構と、を備え、前記キャリアには、車両の非回転部に固定される少なくとも２箇所の固定部と、該固定部間を連結するインナビームと、前記固定部から前記ディスクロータを跨いで延出され前記ブレーキパッドをディスクロータの軸方向に移動可能に支持して該ブレーキパッドから制動トルクを受けるブリッジ部とが形成され、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータの押圧により制動力を発生するディスクブレーキであって、前記車両のナックルに固定され前記キャリアのブリッジ部まで延設されたアームに、前記キャリアのブリッジ部の変形量を検出する変形量検出手段を設けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、前記変形量検出手段は、前記ディスクロータに対して前記キャリアの固定部の反対側に位置することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１及び図２において、ディスクブレーキ１は、ディスクロータ２に対し車両のインナ側（図１紙面裏側）及びアウタ側（図１紙面表側）にそれぞれ配置されるインナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４と、ディスクロータ２に対し車両のインナ側でナックル５（車両の非回転部）に固定され、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４をディスクロータ２の軸方向に移動可能に支持するキャリア６と、該キャリア６に、前記ディスクロータ２の軸方向に移動可能に支持されるキャリパ７と、を備えている。
【０００７】
ナックル５の上側部分における車両の前側、後側（図１左右方向）部分には、径方向外方に突出する凸部（以下、それぞれナックル前方凸部、後方凸部という。）８，９が形成されている。ナックル前方凸部、後方凸部８，９には、キャリア６固定などのためのボルト１０，１１挿入用の孔１２，１２が形成されている。
【０００８】
キャリア６は、ナックル前方凸部、後方凸部８，９に重ねられてボルト１０，１１で固定される前後２箇所の固定部（以下、キャリア前方、後方固定部という。）１４，１５を有している。キャリア前方、後方固定部１４，１５はインナビーム１６で連結されている。
【０００９】
キャリア前方、後方固定部１４，１５には、ディスクロータ２を跨ぐブリッジ部（以下、それぞれ、前方、後方ブリッジ部という。）１７，１８がそれぞれ形成されている。前方、後方ブリッジ部１７，１８の各先端部（符号省略）はディスクロータ２のアウタ側（図１紙面表側）に配置され、当該先端部はアウタービーム１９で連結されている。
【００１０】
前方ブリッジ部１７は、キャリア前方固定部１４から立上る前方立上り部２１と、前方立上り部２１に略直交してその上方部からディスクロータ２のアウタ側に延びる前方ブリッジ本体部２２と、前方ブリッジ本体部２２の先端部から垂下されて先端部に前記アウタービーム１９が連結される前方垂下部２３とから大略構成されている。
後方ブリッジ部１８は、前方ブリッジ部１７と略同様に、後方立上り部２４と、後方ブリッジ本体部２５と、後方垂下部２６とから大略構成されている。
【００１１】
前方垂下部２３及び後方垂下部２６のそれぞれには、ディスクロータ２の軸方向（図１紙面表裏方向）に延びる溝２３ａ，２６ａが形成されている。インナ側ブレーキパッド３は、耳部３ａを備え、耳部３ａを前記溝２３ａ，２６ａに載置させることにより、キャリア６に対してディスクロータ２の軸方向に移動可能に支持されている。
また、前方立上り部２１及び後方立上り部２４のそれぞれには、ディスクロータ２の軸方向（図１紙面表裏方向）に延びる溝２１ａ，２４ａが形成されている。アウタ側ブレーキパッド４は、耳部４ａを備え、耳部４ａを溝２１ａ，２４ａに載置させることにより、キャリア６に対してディスクロータ２の軸方向に移動可能に支持されている。
【００１２】
前方、後方ブリッジ本体部２２，２５には、前記キャリパ７がピン２７を介してディスクロータ２の軸方向（図１紙面表裏方向）に移動可能に支持されている。
キャリパ７は、ディスクロータ２のインナ側に設けられ油圧シリンダ機構２８（ブレーキパッド押圧機構）を有するキャリパ本体２９と、キャリパ本体２９からディスクロータ２の外周部を越えてディスクロータ２のアウタ側に延びるブリッジ部（以下、キャリパブリッジ部という。）３０と、キャリパブリッジ部３０の先端側にこのキャリパブリッジ部３０と直交して形成される爪部３１とから大略構成されている。
【００１３】
油圧シリンダ機構２８は、シリンダ３４と、このシリンダ３４に対して油液の給排を行う図示しない給排部と、シリンダ３４内に収納されて、前記油液の給排によりディスクロータ２の軸方向に変位する図示しないピストンとを有している。キャリパ本体２９（油圧シリンダ機構２８）とディスクロータ２との間にはインナ側ブレーキパッド３が配置され、爪部３１とディスクロータ２との間にはアウタ側ブレーキパッド４が配置されている。
【００１４】
ナックル前方凸部８には、ボルト１０によりアーム（非回転部延長部）３５が固定されている。アーム３５はナックル前方凸部８に固定され車両前方に延びるアーム基端部３６と、アーム基端部３６から延設されディスクロータ２を跨ぎ先端部３７ａがディスクロータ２のアウタ側に配置されるアームブリッジ部３７と、から構成されている。アームブリッジ部３７の先端部３７ａは、前方垂下部２３における溝２３ａの背面側部分に対面して配置されている。
【００１５】
アームブリッジ部３７の先端部３７ａには、キャリア６に接触してその変形量を検出する接触式センサ４０が設けられている。接触式センサ４０は、アームブリッジ部３７に埋設されるように設けられるセンサ本体４１と、センサ本体４１に対して進退可能のピン状の可動体４２と、可動体４２の変位に応じて前方垂下部２３の変位ひいてはキャリア６の変形量を求める図示しない演算部と、を備えている。可動体４２の先端部（符号省略）は前方垂下部２３（キャリア６）に当接しており、可動体４２は、前方垂下部２３（キャリア６）に応じて変位するようになっている。接触式センサ４０の演算部には、接触式センサ４０が検出するキャリア６の変形量からキャリア６に作用する制動トルクを求める図示しないコントローラが接続されている。
【００１６】
このコントローラは、油圧シリンダ機構２８の給排部に制御信号を入力して給排部を制御する。また、コントローラは、ディスクロータ２に作用する制動トルクと前方垂下部２３（ひいてはキャリア６）の変形量とがほぼ比例関係にあることを利用し、接触式センサ４０から入力するキャリア６の変形量に基づいて前記制動トルクを求める。さらに、コントローラは、前記制動トルクに基づいて前記制御信号を補正して、シリンダ３４への油液の供給量、ひいては制動力を所望の大きさになるように制御するようにしている。
【００１７】
接触式センサ４０におけるアームブリッジ部３７から突出する部分を覆うように、アームブリッジ部３７と前方垂下部２３との間には、ブーツ４３が設けられている。ブーツ４３を設けることにより、接触式センサ４０へのゴミなどの侵入を抑制し、接触式センサ４０を保護するようにしている。
【００１８】
車両が前進中は、ディスクロータ２は図１に示すように反時計方向に回転している。そして、油圧シリンダ機構２８のピストンが前進（ディスクロータ２方向ヘ変位）することにより、インナ側ブレーキパッド３がピストンの押圧によりディスクロータ２に押圧される。そして、その反力によりキャリパ７が後退（キャリパ本体２９がディスクロータ２から離れる方向に移動）して、爪部３１がアウタ側ブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧させる。すると、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４とディスクロータ２との間の摩擦抵抗により、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４は、図１の左方向に引きずられる。
【００１９】
さらに、ピストンが前進し、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４がディスクロータ２に押圧されると、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４は、図１の左方向に移動し、前方ブリッジ部１７の前方垂下部２３の溝２３ａび前方立上り部２１の溝２１ａで支持されて、制動トルク（ディスクロータ２に対する制動トルク）が発生する。
さらに、ピストンが前進し、制動トルクが大きくなると、インナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４は、制動トルクの大きさに応じて前方垂下部２３（ひいてはキャリア６）を変形させる。制動トルクと前方垂下部２３（ひいてはキャリア６）の変形量は、ほぼ比例関係にあるため、キャリア６の変形量を、アーム３５に固定された接触式センサ４０にて計測することにより、制動トルクを求めることができる。そして、コントローラは油圧シリンダ機構２８の給排部に対する制御信号を補正し、必要な制動トルクとなるようにピストンの進退を行わせるようにしている。
【００２０】
上述したように構成したディスクブレーキ１では、制動時にインナ側、アウタ側ブレーキパッド３，４に押されてキャリア６が制動トルクに応じて変形し、このキャリア６の変形量をアーム３５に設けた接触式センサ４０が検出し、コントローラが接触式センサ４０からの信号に基づいて制動トルクを求める。このディスクブレーキ１では、キャリア６の変形量に基づいて制動トルクを直接的に求めることができるので、制動トルクの検出を精度高く行うことができる。
すなわち、上述した国際公開（ＷＯ）９８-０２７３５７号に示されるディスクブレーキのように、ブレーキパッドの摩擦係数、路面の摩擦係数などに基づいて制動トルクを推定するものでは、制動トルクの検出精度は低いものとなるが、これに比して、本実施の形態では、上述したように制動トルクを直接的に求めることができ、その検出精度を高いものにすることができる。
【００２１】
さらに、本第１実施の形態では、接触式センサ４０がキャリパ７に係合することがないので、キャリパ７の取付剛性の低下を招くことがない。このため、キャリパの取付剛性の低下により惹起するブレーキ性能の低下を招かず、良好なブレーキ性能を確保できる。
【００２２】
また、上記実施の形態では、ディスクロータ２のアウタ側に配置されるアームブリッジ部３７の先端部３７ａに接触式センサ４０を設け、ディスクロータ２のアウタ側に配置される前方垂下部２３の変形量を検出する。一方、制動時におけるキャリア６の変形量に関して、ディスクロータ２のアウタ側及びインナ側での変形量はアウタ側の方が大きい。このため、上述したように接触式センサ４０を設けて、前方垂下部２３の変形量を検出することにより、キャリア６の変形量ひいては制動トルクを検出しやすくなる。なお、本発明はこれに限らず、ディスクロータ２のインナ側に接触式センサ４０を設けるように構成してもよい。
【００２３】
また、上記実施の形態では、接触式センサ４０の取付は、ディスクロータ２の回転方向に関して、アームブリッジ部３７（前方ブリッジ部１７側）、すなわちディスクロータ２の回転方向の出口側で行う場合を例にしたが、これに代えて、図２のＡ部に示すように、後方ブリッジ部１８側、すなわちディスクロータ２の回転方向の入口側に接触式センサ４０を設けるように構成してもよい。このことは、後述する第２、第３、第４実施の形態にも同様に言えることである。
【００２４】
なお、車両が後退している際の制動時には、後方ブリッジ部１８の後方垂下部２６の溝２６ａ及び後方立上り部２４の溝２４ａで支持されて、制動トルク（ディスクロータ２に対する制動トルク）が発生する。この場合にも、前方ブリッジ部１７は、アウタビーム１９を介して後方ブリッジ部１８（後方垂下部２６及び後方立上り部２４）に連結されており、アウタビーム１９を介して後方ブリッジ部１８の変形に対応して変形し、前記車両の前進時と同様に接触式センサ４０により、後方ブリッジ部１８ひいてはキャリア６の変形量を検出でき、これにより制動トルクを検出することができる。
【００２５】
上記実施の形態では、変形量検出手段が接触式センサ４０である場合を例にしたが、これに代えて、図３に示すようにレーザ式センサ４５を用いた構成（第２実施の形態）としたり、図４に示すように静電容量式センサ４６を用いた構成（第３実施の形態）としたり、図５に示すように導電ゴム式変位センサ４７を用いた構成（第４実施の形態）としてもよい。
【００２６】
第２実施の形態のレーザ式センサ４５は、図３に示すように、アームブリッジ部３７の先端部３７ａに設けられており、キャリア６に非接触でその変形量を検出するようにしている。レーザ式センサ４５は、レーザ光を発射する光源４８及びレンズなどからなる光学系(図示省略)とを有するセンサ本体４９と、光源４８から照射されキャリア６から反射された光を受けてキャリア６の変形量を求める図示しない演算部と、を備えている。この第２実施の形態では、レーザ式センサ４５が上述したようにキャリア６に非接触でキャリア６の変形量を検出し、これによりキャリア６に何等の負担をかけることなく制動トルクを検出することができる。
【００２７】
第３実施の形態の静電容量式センサ４６は、図４に示すように、アームブリッジ部３７とキャリア６の前方ブリッジ部１７の前方垂下部２３との間に設けられ、コンデンサの原理を利用してキャリア６に非接触でその変形量を検出するようにしている。
静電容量式センサ４６は、アームブリッジ部３７の先端部３７ａ及び前方垂下部２３にそれぞれ設けられる同等面積Ｓ（ｍｍ²）の絶縁体（以下、第１、第２絶縁体という。）５０，５１と、第１、第２絶縁体５０，５１の表面に設けられ図示しない電源に接続された電極（以下、第１、第２電極いう。）５２，５３と、第１、第２絶縁体５０，５１間の静電容量Ｃを検出し、この検出静電容量Ｃからキャリア６の変形量を検出する演算部(図示省略)と、から大略構成されている。
【００２８】
静電容量式センサ４６は、第１、第２電極５２，５３の間隔ｔ（ｍｍ）が変化する（ひいてはキャリア６が変位する）と、これに応じて、次式（１）で示される第１、第２絶縁体５０，５１間の静電容量Ｃが変化することを利用してキャリア６の変形量を検出するようにしている。
Ｃ＝（εＳ）／（４πｔ）・（１／９）×１０^-7 … … （１）
ただし、Ｃ：静電容量（μＦ）
ε：誘電率
【００２９】
この第３実施の形態では、静電容量式センサ４６が上述したようにキャリア６に非接触でキャリア６の変形量を検出し、これによりキャリア６に何等の負担をかけることなく制動トルクを検出することができる。
【００３０】
第４実施の形態の導電ゴム式変位センサ４７は、図５に示すように、アームブリッジ部３７とキャリア６の前方ブリッジ部１７の前方垂下部２３との間に設けられ、導電ゴムの変形により抵抗値が変化することを利用してキャリア６の変形量を検出するようにしている。
導電ゴム式変位センサ４７は、アームブリッジ部３７の先端部３７ａ及び前方垂下部２３間に介装される導電ゴム５４と、導電ゴム５４中に埋設される一対の電極５５，５５と、導電ゴム５４の抵抗値を検出し、この検出抵抗値からキャリア６の変形量を検出する演算部(図示省略)と、から大略構成されている。
この第４実施の形態では、導電ゴム式変位センサ４７が上述したようにキャリア６の変形量を検出し、これにより制動トルクを検出できる。
【００３１】
上記各実施の形態では、変形量検出手段が接触式センサ４０（第１実施の形態）、レーザ式センサ４５（第２実施の形態）、静電容量式センサ４６（第３実施の形態）、導電ゴム式変位センサ４７（第４実施の形態）である場合を例にしたが、これに代えて、差動トランス式の変位センサまたは光波干渉式の変位センサを設けるようにしてもよい。
【００３２】
なお、上記第１〜第４実施の形態では、車両の非回転部がナックル５である場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、サスペンションストラット等の他の部分を採用するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の発明によれば、制動時に一対のブレーキパッドに押されてキャリアが制動トルクに応じて変形し、このキャリアの変形量を変形量検出手段が検出し、この検出変形量に基づいて制動トルクを直接的に求めることができる。このため、ブレーキパッドの摩擦係数、路面の摩擦係数などに基づいて制動トルクを推定するものに比して、制動トルクの検出を精度高く行うことができる。
また、変形量検出手段は、キャリパに係合せずにキャリアの変形量を検出するので、キャリパの取付剛性の低下を招くことがない。このため、キャリパの取付剛性の低下により惹起するブレーキ性能の低下を招かず、良好なブレーキ性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を模式的に示す正面図である。
【図２】図１のディスクブレーキを示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第３実施の形態を模式的に示す正面図である。
【図５】本発明の第４実施の形態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
５ナックル（車両の非回転部）
６キャリア
１７前方ブリッジ部
２１前方立上り部
３５アーム（非回転部延長部）
３７アームブリッジ部
４０接触式センサ
４５レーザ式センサ
４６静電容量式センサ
４７導電ゴム式変位センサ

Claims

ディスクロータの両側に配置される一対のブレーキパッドと、車両の非回転部に固定され、前記ブレーキパッドを支持するキャリアと、該キャリアに、前記ディスクロータの軸方向に移動可能に支持されるキャリパと、該キャリパに備えられ、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧するブレーキパッド押圧機構と、を備え、前記キャリアには、車両の非回転部に固定される少なくとも２箇所の固定部と、該固定部間を連結するインナビームと、前記固定部から前記ディスクロータを跨いで延出され前記ブレーキパッドを支持して該ブレーキパッドから制動トルクを受けるブリッジ部とが形成され、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータの押圧により制動力を発生するディスクブレーキであって、前記車両の非回転部から延びて前記キャリアのブリッジ部まで延設された非回転部延長部に、前記キャリアのブリッジ部の変形量を検出する変形量検出手段を設けたことを特徴とするディスクブレーキ。
ディスクロータの両側に配置される一対のブレーキパッドと、車両のナックルに固定され、前記ブレーキパッドを支持するキャリアと、該キャリアに、前記ディスクロータの軸方向に移動可能に支持されるキャリパと、該キャリパに備えられ、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧するブレーキパッド押圧機構と、を備え、前記キャリアには、車両の非回転部に固定される少なくとも２箇所の固定部と、該固定部間を連結するインナビームと、前記固定部から前記ディスクロータを跨いで延出され前記ブレーキパッドをディスクロータの軸方向に移動可能に支持して該ブレーキパッドから制動トルクを受けるブリッジ部とが形成され、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータの押圧により制動力を発生するディスクブレーキであって、前記車両のナックルに固定され前記キャリアのブリッジ部まで延設されたアームに、前記キャリアのブリッジ部の変形量を検出する変形量検出手段を設けたことを特徴とするディスクブレーキ。
請求項１または２記載の構成において、前記変形量検出手段は、前記ディスクロータに対して前記キャリアの固定部の反対側に位置することを特徴とするディスクブレーキ。