JP4674690B2

JP4674690B2 - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP4674690B2
Application number: JP2005287639A
Authority: JP
Inventors: 康夫烏谷; 卓也小畑
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007100725A

Description

本発明は、車両の制動に用いられるディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキは、一般にディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパとを備えた構造となっているが、最近は、これにさらに駐車ブレーキ機能を付加したものが、実用化されている。

そして従来、駐車ブレーキ機能を付加したディスクブレーキとしては、例えば、特許文献１に記載されるものがあった。このものでは、上記シリンダ内にナット（直動部材）とスピンドル（回転部材）とを組合せた回転−直動変換機構を配設し、シリンダの外に設けた電動モータの回転を減速機構を介して前記回転−直動変換機構に伝えて、前記直動部材によって上記ピストンを制動位置（駐車ブレーキ位置）に推進するようにしている。
特表２００１−５１０７６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された駐車ブレーキ機能を有するディスクブレーキによれば、直動部材によって直接ピストンを押圧して制動力（駐車ブレーキ力）を発生させる構成となっているため、所望の制動力を得るには、電動モータとして大きなトルクを発生する大型のものが必要になり、ディスクブレーキが大型化してしまう、という問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、小型の電動モータを使用しても所望の駐車ブレーキ力を得ることができ、もって装置全体の小型化に寄与するディスクブレーキを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパと、前記シリンダ外に設けられた電動モータを駆動源として作動し、前記ピストンを制動位置に保持させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスククブレーキにおいて、
前記駐車ブレーキ機構は、
前記シリンダ内からその底部を貫通してシリンダ外へ延ばされ、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、
前記シリンダ内に前記回転部材の一端部に螺合して配置され、前記回転部材の回転に応じて直動可能な直動部材と、
前記ピストンの内周面と前記直動部材の外周面との間に設けられ、前記直動部材の外周面に弾発的に嵌合して該直動部材の回転を規制するクラッチ手段と、
前記直動部材の前進に応じて前記ピストンを押圧するボールアンドランプ機構とを備え、
前記ボールアンドランプ機構は、制動力の発生に伴って前記クラッチ手段の弾発力による回転規制に抗した前記直動部材の回転に応じて作動し、前記ピストンに対する押圧力を増加させることを特徴とする。

上記のように構成したディスクブレーキにおいては、直動部材の先端側に配置したボールアンドランプ機構の作動によりピストンに加わる押圧力が増強されるので、その増強される分、直動部材に加える駆動力を軽減することができ、結果として小型の電動モータを使用しても十分大きな駐車ブレーキ力が得られるようになる。

本発明は、上記クラッチ手段が、カップ形状をなすピストンの内周面と該ピストン内に配置された直動部材との間に介装した異形ばねからなり、該異形ばねは、直動部材に弾発的に嵌合する環状支持部とピストンの内周面に形成された軸方向溝に係合する係合部とを備えている構成とすることができる。
本発明はまた、上記直動部材の先端部が、ボールアンドランプ機構を構成する一対のランプ部材の１つとして共用されるようにしてもよい。
本発明はさらに、上記電動モータが、通常ブレーキ作動中すなわちキャリパ内への液圧導入時若しくは導入後に駆動されるようにしてもよい。

本発明に係るディスクブレーキによれば、小型の電動モータを使用しても所望の駐車ブレーキ力を得ることができるので、装置全体の小型化を達成できる。

また、クラッチ手段として異形ばねを用いる場合は、クラッチ手段の構造が簡単となるばかりか、その組付けも容易となる。
また、直動部材の先端部が、ボールアンドランプ機構を構成する一対のランプ部材の１つとして共用されるようにした場合は、部品点数の削減によってコスト上昇を抑えることができる。

さらに、電動モータがキャリパ内への液圧導入時若しくは導入後に駆動されるようにした場合は、応答性が向上し、短時間で駐車ブレーキが確立する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜３は、本発明に係るディスクブレーキの一つの実施形態を示したものである。これらの図において、１は車両の回転部に取付けられたディスク、２，３は、ディスク１を挟んでその両側に配置された一対のブレーキパッド、４はキャリパである。本ディスクブレーキは、キャリパ浮動型として構成されており、前記一対のブレーキパッド２，３およびキャリパ４は、車両の非回転部（例えば、ナックル等）に固定されたキャリア（図示略）にディスク１の軸方向へ移動可能に支持されている。なお、各ブレーキパッド２，３は、裏板２ａ，３ａとこの裏板２ａ，３ａに接合されたライニング材２ｂ，３ｂとからなっている。

キャリパ４の主体であるキャリパ本体５は、車両内側のパッド（インナパッド）２に対向する基端側にシリンダ部６を、車両外側のパッド（アウタパッド）３に対向する先端側に爪部７をそれぞれ有している。シリンダ部６には、インナパッド２側を開口部となし、他端が底壁８により閉じられた有底のシリンダ９が形成されており、このシリンダ９内には、ピストンシール１０を介して摺動可能にピストン１１が内装されている。ピストン１１は、ここではカップ形状をなし、その底部がインナパッド２に対向するようにシリンダ９内に収められている。このピストン１１とキャリパ本体５の底壁８との間は液圧室１２として画成されており、この液圧室１２には、シリンダ部６に設けたポート１３を通じて、図示を略す液圧源（例えば、マスタシリンダ）から液圧が供給されるようになっている。なお、ピストン１１は、その底面に設けた凹部１４にインナパッド２の裏板２ａの背面に設けた凸部１５を係合させることにより回り止めされている。また、ピストン１１の底部とキャリパ本体５との間には、シリンダ９内への異物の進入を防ぐダストブーツ１６が介装されている。

本実施形態において、上記キャリパ本体５の後端には、ハウジング１７がボルト１８により固定されており、このハウジング１７内とキャリパ本体５のシリンダ９内には前記底壁８を挟んで駐車ブレーキ機構２０が配設されている。駐車ブレーキ機構２０は、シリンダ９内のピストン１１のカップ部内から底壁８に設けた貫通孔２１を挿通して前記ハウジング１７内まで延ばされた回転部材２２と、前記ハウジング１７内に配設され、前記回転部材２２を回転駆動する駆動機構２３と、駆動機構２３の駆動源である、ハウジング１７に外付けされた電動モータ（図示略）と、ピストン１１のカップ部内に配置され、前記回転部材２２の一端部にねじ部２４を介して螺合する筒状の直動部材２５と、ピストン１１の内周面と直動部材２５との間に介装され、常時は直動部材２５の回転を規制するクラッチ手段２６と、直動部材２５の先端側に配設されたボールアンドランプ機構２７とから概略構成されている。

上記回転部材２２は、シリンダ９の軸線上を延ばされており、シリンダ９内においてその中間部が前記底壁８に配置した軸受（スラスト軸受）２８に回動可能に支持されている。回転部材２２はまた、その中間部に設けたフランジ部２９を前記軸受２８に当接させる一方で、ハウジング１７内まで延ばされた他端部に装着した止め輪２９Ａを底壁８のボス部８ａに当接させることで、軸方向に拘束されている。また、底壁８の貫通孔２１の内面には回転部材２２との間をシールするシール部材３０が配設されており、これによりシリンダ９内の液圧室１２の液密が維持されている。

回転部材２２の駆動機構２３は、ハウジング１７まで延ばされた回転部材２２の延長端部にキー３１を介して回転不能に取付けられたウォーム歯車３２と前記ウォーム歯車３２に噛合うようにハウジング１７に回動可能に支承されたウォーム３３からなっており、そのウォーム３３は、前記した図示を略す電動モータにより回転駆動されるようになっている。また、ハウジング１７には、前記ウォーム歯車３２の前・後端を支承する軸受（スラスト軸受）３４、３５が配設されており、ウォーム歯車３２は、これら軸受３４、３５によって円滑な回転が保証されている。

上記クラッチ手段２６は、図３によく示されるように異形ばね３６からなっている。この異形ばね３６は、直動部材２５の先端部に形成した環状溝３７内で該直動部材２５に弾発的に嵌合する環状支持部３６ａと、ピストン１１の内周面に形成された複数条（ここでは、３条）の軸方向溝３８に係合する複数の係合部３６ｂとを備えている。直動部材２５は、常時は異形ばね３６の環状支持部３６ａの弾発力によって回転が規制され、この状態では、回転部材２２の回転に応じて直動部材２５がピストン１１の軸方向溝３８を案内に直動する。しかして、後述の制動力の発生に伴って、回転部材２２と直動部材２５とのねじ部２４に軸力が発生する状態では、回転部材２２の回転に応じて直動部材２５が異形ばね３６の環状支持部３６ａに対して回転する。

上記ボールアンドランプ機構２７は、図２によく示されるように、直動部材２５の端面に形成されたランプ溝４０と、直動部材２５と対向して配置され、その対向面にランプ溝４１を有するランプ部材４２と、前記直動部材２５のランプ溝４０とランプ部材５２のランプ溝４１とに収容した状態で直動部材２５とランプ部材５２との間に介装されたボール４３と、直動部材２５に形成した前記環状溝３７に係止された筒状のばね受４４に支持され、前記ランプ部材４２を直動部材２５側へ付勢するばね４５とからなっている。ランプ溝４０および４１は、直動部材２５とランプ部材４２の対向面に円周方向に沿って円弧状に３組形成されており、いま、直動部材２５とランプ部材４２とが相対回転すると、３つのボール４３がランプ溝４０，４１内の溝底と斜面との間で転動し、直動部材２５とランプ部材４２との間隔が変化する。しかして、前記ランプ部材４２の先端には、ピストン１１の内部に形成された円錐面４６に当接可能な円錐面４７が形成されており、制動時には前記２つの円錐面４６と４７とが当接することで、前記ランプ部材４２の回転が規制され、この状態で直動部材２５が回転すると、直動部材２５とランプ部材４２との間隔が広がるようになる。したがって、ここでは、端面にランプ溝４０を設けた直動部材２５の一端部が、ランプ部材４２と対をなす一方のランプ部材として共用されることになる。

以下、上記のように構成したディスクブレーキの作用を説明する。
通常ブレーキとして作動する場合は、図示を略すブレーキペダルの踏込みに応じて液圧源からキャリパ４内の液圧室１２に液圧が供給されると、ピストン１１が推進してインナパッド２をディスク１に押圧する。一方、この時の反力でキャリパ本体５が車両内側へ移動し、その爪部７がアウタパッド３をディスクディスク１の他面に押圧し、これによりディスク１が一対のパッド２，３により挟まれ、液圧に応じた制動力が発生する。また、この状態からブレーキペダルの開放により液圧室１２の液圧が解放されると、ピストンシール１０の弾性復元力によりピストン１１が後退し、これに応じて一対のパッド２，３がディスク１から離間してブレーキが解放される。

駐車ブレーキとして作動する場合は、電動モータの起動によりウォーム３３が回転し、その回転がウォーム歯車３２を介して回転部材２２に伝達される。すると、クラッチ手段２６によって直動部材２５の回転が規制されていることから、回転部材２２の回転運動がねじ部２４を介して直動部材２５の直線運動に変換され、直動部材２５が直動（前進）する。これにより、直動部材２５の先端側のボールアンドランプ機構７も直動部材２５と一体に前進し、そのランプ部材４２がピストン１１の内部の円錐面４６に当接して、ピストン１１を前進させる。この結果、通常ブレーキ作動時と同様にディスク１が一対のパッド２，３により挟まれ、制動力が発生する。

そして、上記制動力の発生により、回転部材２２と直動部材２５との螺合部であるねじ部２４に大きな軸力（摩擦抵抗力）が発生し、この摩擦抵抗力によって直動部材２５が、クラッチ手段２６を構成する異形ばね３６の環状支持部３６ａに対して、回転部材２２と一体に回転する。このとき、ボールアンドランプ機構２７を構成するランプ部材４２は、その先端の円錐面４７をピストン１１の円錐面４６に当接させて回転が規制されており、これにより直動部材２５の回転に応じて、ランプ部材４２が直動部材２５との間隔を広げるように作動する。この結果、直動部材２５からピストン１１に加わる押圧力が増強され、ピストン１１に大きな推力が発生して所望の制動力（駐車ブレーキ力）が得られるようになる。一方、この制動力の発生によって回転部材２２と直動部材２５とのねじ部２４における摩擦抵抗力が一層高まり、この段階で電動モータへの通電を遮断してもピストン１１の戻りが規制され、これにより駐車ブレーキが確立する。

なお、上記駐車ブレーキの状態から、電動モータを逆方向へ回転させると、回転部材２２も逆方向へ回転して直動部材２５が戻り方向へ直線移動（後退）し、これによりピストン１１が後退して駐車ブレーキが解除される。また、直動部材２５の戻りにより、ボールアンドランプ機構７のランプ部材４２がピストン１１から離れ、ばね４５の付勢力でランプ部材４２が元の位置に復帰する。

このように本実施形態においては、ボールアンドランプ機構２７の作動でピストン１１に加わる押圧力が増強されるので、その増強の分、直動部材２５に加える駆動力を軽減することができ、結果として小型の電動モータを使用しても十分大きな駐車ブレーキ力が得られるようになる。本実施形態においては特に、クラッチ手段２６として単体の異形ばね３６を用いているので、クラッチ手段２６の構造が簡単となり、その組付けも容易となる。また、直動部材２５の先端部を、ボールアンドランプ機構２７を構成する一対のランプ部材の１つとして共用しているので、ボールアンドランプ機構２７の部品点数が削減し、コスト上昇を抑えることができる。

ここで、上記した駐車ブレーキの作動は、通常ブレーキ作動中すなわちキャリパ４内の液圧室１２への液圧導入時若しくは導入後に行ってもよいものである。この場合は、液圧導入により既にピストン１１が制動位置まで推進しているので、電動モータの起動により直ちに駐車ブレーキが確立し、応答性が向上する。

なお、本ディスクブレーキを、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム、ビークルダイナミクスコントロールシステム等のブレーキシステムに組込む場合は、上記キャリパ４の液圧室１２内へ液圧を供給する液圧源として、マスタシリンダから独立したポンプを用いることができる。

本発明の一つの実施形態としてのディスクブレーキの全体構造を示す断面図である。図１の要部を拡大して示す断面図である。図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

符号の説明

１ディスク、２，３パッド
４キャリパ、９シリンダ
１１ピストン
１７ハウジング
２０駐車ブレーキ機構
２２回転部材
２３駆動機構
２４ねじ部
２５直動部材
２６クラッチ手段
２７ボールアンドランプ機構
３６異形ばね
３６ａ異形ばねの環状支持部
３６ｂ異形ばねの係合部
３８ピストンの軸方向溝
４２ランプ部材

Claims

ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、有底のシリンダ内に摺動可能に配設したピストンを、前記シリンダ内への液圧導入により推進し、前記一対のパッドをディスクに押圧させて制動力を発生するキャリパと、前記シリンダ外に設けられた電動モータを駆動源として作動し、前記ピストンを制動位置に保持させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスククブレーキにおいて、
前記駐車ブレーキ機構は、
前記シリンダ内からその底部を貫通してシリンダ外へ延ばされ、前記電動モータにより回転駆動される回転部材と、
前記シリンダ内に前記回転部材の一端部に螺合して配置され、前記回転部材の回転に応じて直動可能な直動部材と、
前記ピストンの内周面と前記直動部材の外周面との間に設けられ、前記直動部材の外周面に弾発的に嵌合して該直動部材の回転を規制するクラッチ手段と、
前記直動部材の前進に応じて前記ピストンを押圧するボールアンドランプ機構とを備え、
前記ボールアンドランプ機構は、制動力の発生に伴って前記クラッチ手段の弾発力による回転規制に抗した前記直動部材の回転に応じて作動し、前記ピストンに対する押圧力を増加させることを特徴とするディスクブレーキ。
クラッチ手段が、カップ形状をなすピストンの内周面と該ピストン内に配置された直動部材との間に介装した異形ばねからなり、該異形ばねは、直動部材に弾発的に嵌合する環状支持部とピストンの内周面に形成された軸方向溝に係合する係合部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
直動部材の先端部が、ボールアンドランプ機構を構成する一対のランプ部材の１つとして共用されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ。
電動モータは、キャリパ内への液圧導入時または導入後に駆動されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のディスクブレーキ。