JP4620073B2

JP4620073B2 - ブレーキ力検出装置

Info

Publication number: JP4620073B2
Application number: JP2007087044A
Authority: JP
Inventors: 雄大堀内; 裕巳稲垣; 貴之大森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008248901A

Description

本発明は、ディスクブレーキによるブレーキ力（制動力）を検出するブレーキ力検出装置に関する。

車両の制動制御を行う場合には、制動力が重要な情報の一つである。例えば、ブレーキをかけている時、実際にかかっている制動力が検出できれば、容易に路面の状態を推測することができる。路面の状態が判れば、ＡＢＳ制御（アンチスキッドブレーキシステム制御）をより正確に行え、安全に短い距離で停止できるようになる。

また、車両旋回時又は低摩擦係数（μ）の路面等においてブレーキをかけた時、各車輪にかかる制動力を検出できれば、各車輪の制動力を個別に制御できるようになり、車両の走行制御をより安全に行うことができるようになる。

従来は、ディスクブレーキの摩擦パッドの固定支持体の支持係合部にロードセルを設けたり、或いは歪ゲージを貼付したりすることにより、ブレーキ力を検出するディスクブレーキが開発されている。

しかし、摩擦パッドの付近は、摩擦パッドとブレーキディスク間の摩擦により発生する熱により高温になり易く、耐熱性、耐環境性、寿命等を考慮すると、ロードセルや歪ゲージの現在の性能では車載部品として不適当である。

そこで、熱的影響を受けにくい制動力測定装置が特開平６−１２３６６５号で提案されている。この公開公報に開示された制動力測定装置は、ブレーキキャリパとナックルアームの間に介装され、略垂直な一対の梁を有する支持部材と、梁の変位を検出する検出手段とを備えて構成される。
特開平６−１２３６６５号公報

上述した特許文献１記載の制動力測定装置によると、熱的影響を受けにくいという利点があるが、制動力測定装置の断面がＨ型であるため、キャリパブラケットとナックルとの間のブレーキディスク軸方向の距離が大きくなり、測定装置が大型化してしまうという問題がある。また、二つの梁の間に変位検出装置を配置するのも難しい。

さらに、特許文献１記載の制動力測定装置では、車両の前進時と後退時とで、ブレーキ力による変形が逆方向に作用するため、歪も引張、圧縮の両方向に生じ、センサ出力のゼロ点補正が困難であるなど検出出力の安定化の課題がある。

そこで、本出願人は、センサ出力のゼロ点補正が容易で検出出力の安定化が可能なブレーキ力検出装置を先に提案した（特願２００６−２５２９７３）。この先願のブレーキ力検出装置によると、センサプレートが連結部に生じる引張方向の変形を受けるように連結部に取り付けられているため、車両の前進時及び後退時のいずれもブレーキ力によるセンサプレートの変形は引っ張りの一方向であり、センサ出力のゼロ点補正が容易となり、検出出力の安定化を図ることができる。

ところで、この先願のブレーキ力検出装置によると、車両前進時にブレーキがかけられた場合には、パッドがブレーキディスクを圧接しながらブレーキディスクが回転するため、パッドがブレーキディスクに引き摺られてブレーキディスクの回転方向に移動し、パッドが接着されたパッドバックプレートがキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部に圧接する。

このとき、ブレーキ荷重受け部は、ブレーキディスクの回転中心を中心とするピストンの押圧中心を通る円弧の該押圧中心を通る接線をブレーキディスクの半径方向にまたいで延在するため、パッドバックプレートとブレーキ荷重受け部の接触点が接線よりも上にあったり、下にあったりして安定しない。

パッドバックプレートが接線よりも下側でブレーキ荷重受け部に接触する場合には、この接触点を支点として反対側のパッドバックプレート端部が半径方向外側に動くモーメントが発生し、その結果反対側のブレーキ荷重受け部が外側に撓み、それに伴いインナーブリッジが引っ張られ、センサプレートに不要な歪が発生する恐れがあるという問題がある。

よって、本発明の目的は、キャリパブラケットの不要な引っ張りにより発生するキャリパブラケットの歪発生を防止し、ブレーキ時にリニアな歪特性を得ることが可能なブレーキ力検出装置を提供することである。

本発明によると、車輪を回転可能に支持するとともに、サスペンションによって車体に支持される車輪支持体と、車輪とともに回転するブレーキディスクと、該ブレーキディスクの両側に配置されるそれぞれパッドバックプレートに接着された一対の摩擦パッドと、前記摩擦パッドを前記ブレーキディスクに向けて押動する前記ブレーキディスクの軸線と平行な方向に進退する押動部材を内蔵するブレーキキャリパと、前記摩擦パッドの前記ブレーキディスクの円周方向の両側で前記摩擦パッドを支持するとともに、前記ブレーキキャリパを支持し、前記車輪支持体に固定されたキャリパブラケットと、を備えたブレーキ装置のブレーキ力検出装置であって、前記キャリパブラケットに生じるブレーキ時の歪みを検出する歪検出手段を具備し、前記パッドバックプレートの円周方向端部又は該円周方向端部に接してブレーキ荷重を受ける前記キャリパブラケットのブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記円周方向端部と前記ブレーキ荷重受け部の接する部位が、前記ブレーキディスクの回転中心を中心とする前記押動部材の押動中心を通る円弧の該押動中心を通る接線よりも前記ブレーキディスクの半径方向外側になるよう突起が設けられていることを特徴とするブレーキ力検出装置が提供される。

本発明によると、前進方向にブレーキトルクが発生した場合、押動部材の押動中心を通る円弧の該押動中心を通る接線よりもブレーキディスクの半径方向外側になるように突起が設けられているため、該接線よりもブレーキディスクの半径方向内側を支点としてパッドバックプレートの円周方向反対側が半径方向外側に動くモーメントの発生を防止できる。

その結果、このモーメントによって回入側のキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部を押すことで発生するキャリパブラケットの歪発生がなく、回出側のキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部の撓みで発生する歪のみを検出できるため、リニアな歪特性を得ることができ、ブレーキ力の検出精度を向上することができる。

後進方向にブレーキトルクが発生した場合も、前進方向にブレーキトルクが発生した場合と同様に、パッドバックプレートがキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部に突き当たって発生するモーメントの発生を防ぐことができる。

その結果、このモーメントによって回出側のキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部を押すことで発生するキャリパブラケットの歪発生がなく、回入側のキャリパブラケットのブレーキ荷重受け部の撓みで発生する歪のみを検出できるため、リニアな歪特性を得ることができ、ブレーキ力の検出精度を向上することができる。

以下、本発明のブレーキ力検出装置の一例について説明する。図１はブレーキ力検出装置を具備したディスクブレーキの外観斜視図である。図２は図１の左側面図である。

図１及び図２に示すように、ブレーキディスク（ディスクロータ）２は図示しない車輪に固定されており、車輪とともに回転する。４はナックル（車輪支持体）であり、車輪を回転可能に支持するとともに、図示しないサスペンションを介して車体に連結されている。

８はキャリパブラケットであり、ボルト１０，１２によりナックル４に取り付けられている。キャリパブラケット８は、ブレーキディスク２の回入側及び回出側の両側でブレーキディスク２の軸方向両側に配置される一対の摩擦パッド１９，２１を支持している。摩擦パッド１９，２１はそれぞれパッドバックプレート１８，２０に接着されている。

キャリパブラケット８には、２本のボルト１４，１６によりブレーキキャリパ６に固定された２本のスライドピン１５，１７が摺動可能に嵌合されており、このブレーキキャリパ６は、図３に示すように、ブレーキディスク２の軸線と平行な方向に進退して摩擦パッド１９，２１をブレーキディスク２に向けて押し付けるピストン（押動部材）２４を内蔵している。

ブレーキキャリパ６はホイールシリンダ２２を一体的に有しており、ホイールシリンダ２２内にはピストン２４が嵌合されている。ピストン室２６には、液圧供給口２８を介してブレーキマスタシリンダからの液圧が供給される。

ブレーキディスク２はハブ３に連結されている。液圧供給口２８を介してブレーキマスタシリンダから液圧がピストン室２６内に供給されると、ピストン２４が図３で左方向に押し出されてパッド１９がブレーキディスク２に押し付けられる。

ピストン２４がパッド１９をブレーキディスク２に押し付けた反力でブレーキキャリパ６が右方向に移動し、反対側のパッド２１もブレーキディスク２に押し付けられ、ブレーキディスク２の回転を制動する。

図４は本発明が適用可能なブレーキ力検出装置の要部を示している。図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の平面図である。図６を参照すると明らかなように、キャリパブラケット８は一対のブレーキ荷重受け部８ａ，８ｂと、ブレーキ荷重受け部８ａ，８ｂを連結する内側連結部（インナーブリッジ部）８ｃと、外側連結部（アウターブリッジ部）８ｄとから構成される。

キャリパブラケット８の内側連結部８ｃのブレーキディスク２の半径方向外側側面には凹部５５が形成されている。この凹部５５に一対のボルト５８，６０によりセンサプレート５６が固定されている。

図６に示すように、センサプレート５６には歪ゲージから成るブレーキトルクセンサ４８が貼付されており、ブレーキトルクセンサ４８はその出力を増幅するアンプ５０に接続されている。

車両前進時にブレーキがかけられた場合には、パッド１９，２１がブレーキディスク２を圧接しながらブレーキディスクが回転するため、パッド１９，２１がブレーキディスク２に引き摺られてブレーキディスクの回転方向に移動し、パッドバックプレート１８，２０がキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂに圧接する。

キャリパブラケット８はネジ穴３２，３４にボルト１０，１２を螺合することによりナックル４に固定されているため、内側連結部８ｃのブレーキディスク２の半径方向外側側面に固定されたセンサプレート５６には引張荷重が発生し、この引張荷重によりセンサプレート５６には引張方向の変形が生じる。

この変形はブレーキトルクセンサ４８により検出され、ブレーキトルクセンサ４８に接続されたアンプ５０でブレーキトルクセンサ４８の出力を増幅することにより、センサプレート５６の歪量に基づいて制動力が検出される。

センサプレート５６の歪は、ブレーキトルクがキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂ及び内側連結部８ｃを介して伝達されたときにのみ発生するため、上下力や横方向の力に影響され難く、精度よくブレーキ力を検出可能である。

車両後退時にブレーキがかけられた場合には、ブレーキディスク２は前進時と反対方向に回転するため、パッド１９，２１がブレーキディスク２に引き摺られて、パッドバックプレート１８，２０がブレーキ荷重受け部８ａに圧接する。

よって、後退時にもネジ穴３２，３４を結ぶ線よりもブレーキディスク２の半径方向外側の内側連結部８ｃには引張荷重が発生する。この引張荷重により、センサプレート５６は引張方向の変形を受け、ブレーキトルクセンサ４８によりセンサプレート５６の変形量に基づいてブレーキトルクが検出される。

よって、車両前進時及び後退時のいずれも、ブレーキ力によるセンサプレート５６の変形は引っ張りの一方向であるため、センサ出力のゼロ点補正が容易となり、検出出力の安定化を図ることができる。

上述したブレーキ力検出装置では、後退時にブレーキがかけられたときの歪ゲージから成るブレーキトルクセンサ４８の出力は、図７に示すように前進時にブレーキがかけられたときのブレーキトルクセンサ４８の出力と縦軸について対称となる。

よって、前進時には歪ゲージから成るブレーキトルクセンサ４８が引張方向の変形を受け、後退時には圧縮方向の変形を受ける場合に比較して、ブレーキトルクセンサ４８の分解能を約２倍に向上することができる。

図８は本発明が解決すべき課題を説明するための比較例のブレーキ力検出装置の要部を示している。図８は図４では省略されているパッドバックプレート１８を追加したものである。

パッドバックプレート１８は突出両端部１８ａ，１８ｂを有しており、ブレーキ荷重受け部８ａには突出端部１８ａを受け入れる凹部９が形成され、ブレーキ荷重受け部８ｂには突出端部１８ｂを受け入れる凹部１１が形成されている。

２４ａはピストン２４の押圧中心であり、２４ｂはピストン２４の押圧部である。キャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂは、ブレーキディスク２の回転中心を中心とするピストン２４の押圧中心２４ａを通る円弧の該押圧中心を通る接線に対してブレーキディスク２の半径方向内側から外側に渡り延在している。

よって、車両前進時にブレーキがかけられると、パッド１９，２１がブレーキディスク２を圧接しながらブレーキディスク２が矢印６２方向に回転するため、パッド１９，２１がブレーキディスク２に引き摺られてブレーキディスクの回転方向に移動し、パッドバックプレート１８，２０がキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂに圧接するが、この圧接点は上記接線の半径方向内側にあったり、外側にあったりして安定しない。

矢印６４に示すようにパッドバックプレート１８とブレーキ荷重受け部８ｂとの圧接点が上記接線よりも半径方向内側にある場合には、この圧接点を支点としてパッドバックプレート１８の円周方向反対側が矢印６６に示すように半径方向外側に動くモーメントが発生する。

その結果、パッドバックプレート１８の突出端部１８ａがブレーキ荷重受け部８ａの突起部２３を押し上げ、ブレーキ荷重受け部８ａが矢印６８に示すように外側に撓み、それに伴いインナーブリッジ８ｃが引っ張られ、センサプレート５６に不要な歪が発生する。

図９はこの問題を解決した本発明実施形態にかかるブレーキ力検出装置の要部を示している。図１０は図９に類似しており、ブレーキディスク２の回転中心を中心とするピストン２４の押圧中心２４ａを通る円弧７４の該押圧中心２４ａを通る接線７６を示している。図１１は図９の要部拡大図である。

図１０に最も良く示されるように、パッドバックプレート１８の円周方向の突出両端部１８ａ，１８ｂには突出端部１８ａ，１８ｂとブレーキ荷重受け部８ａ，８ｂの接触する部分が、前記接線７８よりもブレーキディスク２の半径方向外側になるように突起７０，７２がそれぞれ設けられている。パッドバックプレート２０にも同様な位置に突起が形成されている。

よって、車両前進時にブレーキがかけられた場合には、パッド１９，２１がブレーキディスク２を圧接しながらブレーキディスク２が矢印６２方向に回転するため、パッド１９，２１がブレーキディスク２に引き摺られてブレーキディスク２の回転方向に移動し、パッドバックプレート１８，２０の突起７２が矢印７４で示すようにキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂに圧接する。

このように、本実施形態によると、パッドバックプレート１８，２０が上記接線７８よりもブレーキディスク２の半径方向外側でブレーキ荷重受け部８ｂに圧接するため、パッドバックプレート１８，２０の円周方向反対側端部１８ａがブレーキディスク２の半径方向外側に動くモーメントが発生しない。

その結果、このモーメントによって回入側のキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ａを押し上げることで発生するインナーブリッジ８ｃの引っ張りによるセンサプレート５６の歪発生がなく、回出側のキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂの撓みで発生するセンサプレート５６の歪のみを検出できるため、リニアな歪特性を得ることができ、ブレーキ力検出装置の精度を向上することができる。

上述した実施形態では、パッドバックプレート１８の突出端部１８ｂに突起７２を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２に示すようにブレーキ荷重受け部８ｂの凹部１１に突起７８を形成するようにしても良い。

図１３を参照して、図８に示した比較例の車両後進時の作用について説明する。車両後進時にブレーキがかけられた場合には、ブレーキディスク２は矢印８２で示すように前進時と反対方向に回転するため、パッド１９，２１がブレーキディスク２に引き摺られて、パッドバックプレート１８，２０がブレーキ荷重受け部８ａに圧接する。

矢印８４で示すように、パッドバックプレート１８の突出端部１８ａが接線７８よりブレーキディスク２の半径方向内側でブレーキ荷重受け部８ａに圧接した場合には、パッドバックプレート１８の円周方向反対側の突出端部１８ｂが矢印８６で示すようにブレーキディスク２の半径方向外側に動くモーメントが発生し、このモーメントがブレーキ荷重受け部８ｂの突起部２５を押し上げ、ブレーキ荷重受け部８ｂが矢印８８で示すように外側に撓み、センサプレート５６に不要な歪が発生する。

本発明実施形態では、図１４に示すように、パッドバックプレート１８の突出端部１８ａとブレーキ荷重受け部８ａの接触する部分が、前記接線７８よりもブレーキディスク２の半径方向外側になるように突出端部１８ａに突起７０が形成されているため、パッドバックプレート１８の円周方向反対側端部１８ｂがブレーキディスク２の半径方向外側に動くモーメントが達成しない。

よって、このモーメントによって回出側のキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂを押すことで発生するインナーブリッジ８ｃの引っ張りによるセンサプレート５６の歪発生がなく、回入側のキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ａの撓みで発生するセンサプレート５６の歪のみ検出できるため、後進方向でもリニアな歪特性を得ることができ、ブレーキ力検出装置の精度を向上することができる。

本発明のブレーキ力検出装置が適用可能なディスクブレーキの外観斜視図である。図１のディスクブレーキの左側面図である。ディスクブレーキの概略断面図である。ブレーキトルクセンサを取り付けたキャリパブラケットの正面図である。図４の５−５線断面図である。図４の平面図である。ブレーキトルクと歪ゲージ（ブレーキトルクセンサ）出力の関係を示す図である。比較例の要部を示す正面図である。本発明実施形態に係るブレーキ力検出装置の要部を示す正面図である。図９に類似しており、ブレーキディスクの回転中心を中心とするピストンの押圧中心を通る円弧と、押圧中心を通る該円弧の接線を示す図である。図９の要部拡大図である。本発明の他の実施形態の要部を示す図である。車両後進時の比較例の作用を説明する正面図である。車両後進時の本発明実施形態の作用を説明する正面図である。

符号の説明

２ブレーキディスク（ディスクロータ）
４ナックル
６ブレーキキャリパ
８キャリパブラケット
８ａ，８ｂブレーキ荷重受け部
８ｃ内側連結部（インナーブリッジ）
８ｄ外側連結部（アウターブリッジ）
１８，２０パッドバックプレート
１９，２１パッド
４８歪ゲージ（ブレーキトルクセンサ）
５６センサプレート
７０，７２突起
７６ブレーキディスクの回転中心を中心とするピストンの押圧中心を通る円弧
７８押圧中心を通り前記円弧に接する接線

Claims

車輪を回転可能に支持するとともに、サスペンションによって車体に支持される車輪支持体と、
車輪とともに回転するブレーキディスクと、
該ブレーキディスクの両側に配置されるそれぞれパッドバックプレートに接着された一対の摩擦パッドと、
前記摩擦パッドを前記ブレーキディスクに向けて押動する前記ブレーキディスクの軸線と平行な方向に進退する押動部材を内蔵するブレーキキャリパと、
前記摩擦パッドの前記ブレーキディスクの円周方向の両側で前記摩擦パッドを支持するとともに、前記ブレーキキャリパを支持し、前記車輪支持体に固定されたキャリパブラケットと、
を備えたブレーキ装置のブレーキ力検出装置であって、
前記キャリパブラケットに生じるブレーキ時の歪みを検出する歪検出手段を具備し、
前記パッドバックプレートの円周方向端部又は該円周方向端部に接してブレーキ荷重を受ける前記キャリパブラケットのブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記円周方向端部と前記ブレーキ荷重受け部の接する部位が、前記ブレーキディスクの回転中心を中心とする前記押動部材の押動中心を通る円弧の該押動中心を通る接線よりも前記ブレーキディスクの半径方向外側になるよう突起が設けられていることを特徴とするブレーキ力検出装置。