JP4620074B2

JP4620074B2 - ブレーキ力検出装置

Info

Publication number: JP4620074B2
Application number: JP2007087048A
Authority: JP
Inventors: 雄大堀内; 裕巳稲垣; 貴之大森; 茂裕吉内; 礼孝一宮
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008248902A

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。

そこで、ブレーキキャリパとナックルアーム間に測定用の支持部材を設けた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、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、上下力や横方向の力に影響され難く、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２００６−２５７０７１）。この先願のブレーキ力検出装置によると、歪検出手段が取り付けられたセンサプレートがブレーキ荷重受け部の外側に固定されているので、ブレーキがかけられるとセンサプレートが常に圧縮方向の変形を受ける。

このセンサプレートの圧縮変形を歪検出手段で検出することにより、ブレーキ力を検出することができる。センサプレートはキャリパブラケットに加わるブレーキ入力の方向と直交するように取り付けられているので、センサプレートの歪を安定して検出することができる。

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跨いで延在するため、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、それに伴いアウタ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、回出側のブレーキ荷重受け部の撓みで発生する歪のみを検出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、前記摩擦パッドの回出側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回出側ブレーキ荷重受け部の外側に生じるブレーキ時の歪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回出側円周方向端部又は該回出側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回出側ブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記回出側円周方向端部と前記回出側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。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明において、前記摩擦パッドの回入側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回入側ブレーキ荷重受け部の外側に生じるブレーキ時の歪を検出する第２歪検出手段を更に具備し、前記パッドバックプレートの回入側円周方向端部又は該回入側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回入側ブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記回入側円周方向端部と前記回入側ブレーキ荷重受け部の接する部位が、前記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に第２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。

請求項１記載の発明によると、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キャリパブラケットの回入側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、キャリパブラケットの回出側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。

請求項２記載の発明によると、第２歪検出手段を具備しているため、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回入側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キャリパブラケットの回出側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、キャリパブラケットの回入側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、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は本発明実施形態の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（円周方向の両側）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に接着している。

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を参照すると、本発明実施形態のブレーキ力検出装置の要部正面図が示されている。ブレーキディスク２、摩擦パッド１９，２１、ブレーキキャリパ６等は省略されている。図５は図４の右側面図、図６は図５の平面図である。

キャリパブラケット８は正面視概略Ｕ形状をしており、一対のブレーキ荷重受け部（ブレーキトルク受け部）８ａ，８ｂと、ブレーキ荷重受け部８ａ，８ｂをそれぞれ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。

図４に最もよく示されるように、キャリパブラケット８はボルト１０，１２が螺合されるネジ穴３２，３４と、スライドピン１５，１７が嵌合される嵌合穴３６，３８を有している。キャリパブラケット８は、ブレーキディスク２の回転中心とピストン（押動部材）２４の中心を結ぶ線について略線対称の形状をしている。

図５を参照すると、ブレーキ荷重受け部８ｂは、内側連結部８ｃに連結される内側アーム部４０ａと、外側連結部８ｄに連結される外側アーム部４０ｂと、内側アーム部４０ａと外側アーム部４０ｂを連結する連結部４０ｃから構成される。

ブレーキ荷重受け部８ｂの内側アーム部４０ａには、内側アーム部４０ａの長手方向に伸長するセンサプレート４２が互いに離間した一対のボルト４４，４６により固定されている。

センサプレート４２には歪ゲージ４８が貼付されており、歪ゲージ４８はその出力を増幅するアンプ５０に接続されている。図４を参照すると明らかなように、センサプレート４２の背面のブレーキ荷重受け部８ｂには切欠き５２が形成されている。

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。

センサプレート４２は内側アーム部４０ａの外側にボルト４４，４６で固定されているため、ブレーキ荷重受け部８ｂがブレーキ荷重（ブレーキトルク）を受けると、センサプレート４２には圧縮歪が発生する。

この圧縮歪は歪ゲージ４８により検出され、歪ゲージ４８に接続されたアンプ５０で歪ゲージ４８の出力を増幅することにより、センサプレート４２の歪量に基づいて制動力が検出される。

センサプレート４２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にくく、精度良くブレーキ力を検出可能である。

更に本実施形態では、ボルト止めされたセンサプレート４２の背面のブレーキ荷重受け部８ｂには切欠き５２が形成されているため、センサプレート４２はブレーキ荷重を受けたとき切欠きがない場合に比較してより変形し易くなる。これによりセンサプレート４２により大きな歪が発生されるため、ブレーキ力の検出精度を向上することができる。

センサプレート４２はキャリパブラケット８のブレーキ荷重受け部８ｂに加わるブレーキ入力の方向と直交する方向に取り付けられているため、ブレーキ印加時の歪を安定して検出することができる。

ブレーキ力が入力する方向と平行にセンサプレート４２を固定すると、ブレーキ荷重受け部８ｂが撓んだ際にキャリパブラケット８とセンサプレート４２の接触部分がずれて、ブレーキを解除しても歪が残り、ゼロ点がずれるという不具合が発生するが、本実施形態ではブレーキ力の入力方向と直交する方向にセンサプレート４２を取り付けているため、このような不具合が発生することはない。

尚、上述した実施形態の歪ゲージ４８に代えて、他の歪検出手段をセンサプレート４２に取り付けるようにしてもよく、又、センサプレート及び歪検出手段をキャリパブラケットの円周方向両外側にそれぞれ設ければ、前進時及び後退時の両方のブレーキ力を検出することができる。

図７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７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５６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５８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６０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６２に示すように外側に撓み、それに伴いアウターブリッジ８ｄが引っ張られ、センサプレート４２に不要な歪が発生する。

図８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９は図８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７０の該押圧中心２４ａを通る接線７２を示している。図１０は図８の要部拡大図である。

図９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７２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６４，６６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５６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６６が矢印６８で示すようにキャリパブラケット８の回出側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７２よりもブレーキディスク２の半径方向外側で回出側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（回入側端部）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アウターブリッジ８ｄの引っ張りによるセンサプレート４２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４２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６６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１１に示すように回出側ブレーキ荷重受け部８ｂの凹部１１に突起７４を形成するようにしても良い。

次に、図１２及び図１３を参照して、回入側のブレーキ荷重受け部８ａに歪センサを取り付けて、車両後退時のブレーキ荷重を検出可能にした比較例及び本発明第２実施形態について説明する。図１２が比較例であり、図１３が本発明第２実施形態をそれぞれ示している。

図１２及び図１３に示すように、回入側ブレーキ荷重受け部８ａの内側アーム部には、内側アーム部の長手方向に伸長するセンサプレート７６が互いに離間した一対のボルト７８，８０により固定されている。

センサプレート７６には歪ゲージ８２が貼付されており、歪ゲージ８２はその出力を増幅する図示しないアンプに接続されている。図１２及び図１３を参照すると明らかなように、センサプレート７６の背面のブレーキ荷重受け部８ａには切欠き８４が形成されている。

図１２に示す比較例において、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には矢印８６で示した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８８で示すように、パッドバックプレート１８の突出端部１８ａが上記接線７２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に矢印９０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、回出側ブレーキ荷重受け部８ｂが矢印９２で示すように外側に撓み、センサプレート７６に不要な歪が発生する。

図１３に示した本発明第２実施形態では、パッドバックプレート１８の突出端部１８ａと回入側ブレーキ荷重受け部８ａの接触する部分が、前記接線７２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６４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（回出側端部）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発生しない。

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アウターブリッジ８ｄの引っ張りによるセンサプレート７６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７６の歪のみ検出できるため、後退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。本発明実施形態のブレーキ力検出装置の要部正面図である。図４の右側面図である。図４の平面図である。比較例の要部を示す正面図である。本発明第１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８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８の要部拡大図である。第１実施形態の変形例の要部を示す図である。車両後退時の比較例の作用を説明する正面図である。車両後退時の本発明第２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（ブレーキトルク受け部）
８ｃ内側連結部（インナーブリッジ部）
８ｄ外側連結部（アウターブリッジ部）
１８，２０パッドバックプレート
１９，２１パッド
４８，８２歪ゲージ
４２，７６センサプレート
６４，６６突起
７０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
７２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、
前記摩擦パッドの回出側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回出側ブレーキ荷重受け部の外側に生じるブレーキ時の歪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回出側円周方向端部又は該回出側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前記回出側ブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記回出側円周方向端部と前記回出側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。
前記摩擦パッドの回入側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回入側ブレーキ荷重受け部の外側に生じるブレーキ時の歪を検出する第２歪検出手段を更に具備し、
前記パッドバックプレートの回入側円周方向端部又は該回入側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回入側ブレーキ荷重受け部の少なくとも一方には、前記回入側円周方向端部と前記回入側ブレーキ荷重受け部の接する部位が、前記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に第２突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載のブレーキ力検出装置。