JP4711562B2 - 電動式ブレーキ機構を備えたブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールシリンダ内の液圧を制御しブレーキ制御を行う液圧式ブレーキ機構に電動式ブレーキ機構を組み合わせたブレーキ装置に関するものであり、特に、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構の組付けが容易に行えるようにするとともに、組み付けを行う際に各機構からのパーツの脱落を防止し、さらに両機構を組み合わせる際の軸芯合わせが容易なブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液圧式ブレーキにパーキングブレーキを組付けたディスクブレーキ装置は、特公昭５５−１４２９６号等にて知られている。
このディスクブレーキ装置は、液圧式ブレーキのピストン軸芯に、パーキングブレーキ機構を芯合わせした状態でボルト等により組付け、パーキングブレーキを作動させることにより液圧式ブレーキ機構内のピストンを移動させブレーキ力を得る構成となっている。
また、電気信号によって電動モータを作動しブレーキ部材（ブレーキパッド）を被制動部材（ブレーキロータ）に押し付けてブレーキ力を発生する電動式ブレーキ装置も知られている（例えば、特開２０００−１１０８６０）。
【０００３】
しかしながら、上記のブレーキ装置は、液圧式ブレーキとパーキングブレーキとの組付け構造、あるいは電動機構の取付け構造が複雑であり、その作業効率の向上が求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを容易に組付けることができるブレーキ装置を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
本発明は、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを２分割し電動式ブレーキ機構を液圧式ブレーキ機構に組み付ける際に多少の芯ズレ、組み付け誤差があっても介在させる弾性部材の作用によって確実に両者を組み付けることができるようにしている。また、液圧式ブレーキ機構内に力伝達変換機構、パッドクリアランス調整機構を採用することにより、電動ブレーキ作動初期の摩擦部材（ブレーキパッド）の移動を速やかに行うことができるようにするとともに、ブレーキ作動後は高い緊締力を得ることができるようにしている。さらにブレーキパッドが磨耗した状態となっても、常に一定のパッドクリアランスを得ることができようにしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンの電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータに連結された作動軸の回転を、前記ピストンの前記被制動部材における軸方向への移動に変換する力伝達変換機構を前記ピストン内方に備え、
前記力伝達変換機構は、前記作動軸に螺合するナットと、前記作動軸に摺動自在に嵌合し且つ前記ピストンにワンウエイクラッチを介して取り付けたランプボディと、前記ナットと前記ランプボディとの間に配置した回転体とからなるボールランプ機構を有し、
さらに、前記電動モータと、一対の対向する回転部材間に略同軸的に配置され、前記電動モータの回転力を伝達する弾性体とを有し、
前記回転部材の一方に前記作動軸が着脱自在に連結される電動式ブレーキ機構の駆動部を有することを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記力伝達変換機構を、作動軸上に直列で２組配置したことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記電動モータの作動により、弾性体が所定以上変形すると前記一対の回転部材は直接当接して回転力を伝達することを特徴とするブレーキ装置である。
また、液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンを電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータの回転によって回転する作動軸に螺合するとともに、ワンウエイクラッチを介して前記ピストンに取付けられたナット部材と、前記作動軸にスラストベアリングを介して連結された駆動軸と、前記駆動軸に設けた力伝達変更機構を備え、
前記力伝達変換機構は、駆動軸と一体に形成されたランプボディ４０ａと、ランプボディ４０ａに対向して駆動軸４０に対して回転自在に取り付けられたランプ部材４６と、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との間に配置されたボール４７とを備えており、
前記ランプ部材４６に固定されたケーシング４８の他端は前記作動軸４２側に固定５０されており、前記ケーシング４８とランプボディ４０ａとの間にはランプボディ４０ａをランプ部材４６に向けて付勢するためのスプリング４９が配置され、
また、前記駆動軸には、前記電動モータからの回転力を伝達する歯車機構と歯車機構内に配置した弾性体と、弾性体に取り付けたトルクプレートとからなる電動式ブレーキ機構を着脱自在に連結可能に取り付けたことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記電動式ブレーキ機構は、電動モータと、前記電動モータとからの回転力を伝達する歯車機構と、前記歯車機構と前記トルクプレートとの間に配置した弾性体と、前記トルクプレートに結合し端部に前記駆動軸に設けた歯車とと連結可能な歯車とを備え、前記歯車は前記駆動軸上の歯車と着脱可能に連結できるように構成したことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記作動軸、前記駆動軸のいずれかにはパットクリアランス調整手段として回転位置を検出する機構を設け、その電気的ピックアップセンサをキャリパと脱着可能なケーシングへ設けたことを特徴とするブレーキ装置である。
【０００６】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明すると、図１は本実施形態に係わる液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構を組付けた状態のブレーキ装置の図２中Ｂ−Ｂ断面を含む断面図である。図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３は図２に示す構成部材（回転部材：歯車、トルクプレート）と、それらの間に設けられる弾性体の側面図、正面図、図４はブレーキパッドクリアランスを一定に保つためのパッドクリアランス調整機構の構成図（図１中のＣ−Ｃ断面図）、
図５は図１中のランプボディとナットの拡大正面図および断面図、図６は図５に対応した他の例を示す図、図７はボールランプ機構の説明図、図８はボールランプ機構を２段にした更に他の例を説明する正面図および断面図である。
【０００７】
図１において、ブレーキ装置は公知のようにキャリパ１を備えておりキャリパ１の爪部とピストン３との間には被制動部材であるブレーキロータＤに対向する摩擦部材としてのブレーキパッドＰが設けられ、これらブレーキパッドがブレーキロータＤの軸方向向に移動することによって被制動部材としてのブレーキロータＤを挟持し、ブレーキ力を働かせることができる構成となっている。キャリパ１内に形成したシリンダ２内にはピストン３が摺動自在に配置されており、ピストン３とシリンダ２の間にはダストシール４および液圧シール５が配置されており、液圧シール５は液圧式ブレーキ作動後、ピストン３を後退位置へ復帰させるための復帰用スプリングを兼ねている。ピストン３には中心部に液圧室６が形成されており、この液圧室６はキャリパ１に形成した孔７を介して図示せぬマスタシリンダに接続されている。上記ブレーキ装置の基本構成は従来のブレーキ装置と同様である。
【０００８】
またピストン３の液圧室内には力伝達変換機構を構成する図１、図５に示すような形状からなるランプボディ８が配置され、このランプボティ８は周囲に凸部８ａを有しており、この凸部８ａがピストン３の内面軸方向に形成した凹部３ａと嵌合することにより非回転でかつピストン３内で軸方向へ摺動自在な構成となっている。さらにランプボディ８には前述したキャリパ１に形成した孔７側の液圧室とピストン端部側の液圧室とを連通する流路９が形成されている。なお、ランプボディ８とピストン３との非回転、摺動自在な組み付け構造は同様な機能を達成できる他の組み付け構造を採用することができる。
【０００９】
前記ランプボディ８の中心には作動軸１０が回転自在、摺動自在に保持されており、さらにランプボディ８内には作動軸１０に螺合しているナット１１が配置され、ランプボディ８とナット１１との間にボールランプ機構を形成する回転体（ボール）１２が配置されている。これらランプボディ８とナット１１とボール１２とによって力伝達変換機構を構成している。ボールランプ機構内のナット１１はコイルスプリング１３により常時図中左方に付勢されてランプボディ８とともに回転体１２を挟持しており、またナット１１の図中右側にはナット１１の戻り過ぎを防止するための段部１１ａ（図５参照）が形成されており、この段部１１ａに対向してランプボディ８の端部にはワッシャ１４が取付けられている。ナット１１の段部１１ａがワッシャ１４と当接することでナット１１がそれ以上図中右方へ移動すること（戻り過ぎ）を防止している。なお、ナット１１の戻り過ぎを防止する構成としては図６に示すようにランプボディ８側に固定されたバネ座１５を使用し、バネ座１５を折り曲げ加工して形成した折り曲げ端部１５ａをナット１１の段部１１ａへの当接部とし、段部１１ａが折り曲げ端部１５ａに当接することでナット１１の戻り過ぎを防止することも可能である。
【００１０】
力伝達変換機構（ボールランプ機構）は、図７に示すようにランプボディ８とそれに対向して配置したナット１１と、ランプボディ８とナット１１の対向する夫々の面に対向して形成されている傾斜溝１７と、両傾斜溝間に保持される回転体としてのボール１２とを備えて構成されている。傾斜溝１７は、図７に示すようにランプボディ８とナット１１とが初期位置から相対回転した時に互いの溝深さが次第に浅くなるように形成され、且つ互いの溝１７の最深部にはボールを保持する凹部１８が形成され、この凹部１８と傾斜溝１７との接続点１９には所定の力が作用した時にボールが乗り越えることができる段部が形成されている。そして対向する傾斜溝の間にボール１２が保持され、図７に示す初期状態をとっている。なお、このボールランプ機構は、ランプボディ８とナット１１の間に等間隔で３個配置されるが、さらに大きな力伝達力を得るために、図８に示すようにボールランプ機構を軸方向に直列に２組配置することができる。この場合、一組目のボールランプ機構と二組目のボールランプ機構の回転体（ボール）位置を図８中（イ）に示すようにずらすことで、ボールランプ機構による偏荷重を防止することができる。なお、力伝達変換機構内のボールに変えて円筒状の回転体を使用することもできる。
【００１１】
ボールランプ機構を構成するランプボディ８は、前述のようにピストン３の内面に形成した凹部３ａによってランプボディ８の回転を防止する機構とすることもできるが、図８（ロ）に示すようにワンウエイクラッチを使用することもできる。このワンウエイクラッチは種々の機構を採用することができるが、本例ではランプボディ８周囲に巻いたコイルスプリング２１で構成しており、コイルスプリング２１の一端はピストン３の溝に挿入されてブレーキロータＤの軸方向に移動可能で回転不能とされ、また他端はランプボディ８の径より小径の輪状であってランプボディ８の外周に巻付けられた構成となっている。このワンウエイクラッチでは、ブレーキ作動時にはコイルスプリング２１が締まり、ランプボディ８周囲を締めつけてランプボディ８とピストン３との間の相対回転を防止し、またブレーキ開放時に過度な力がランプボディ８に働いた時にはコイルスプリング２１がゆるみ、ランプボディ８周囲の締めつけ力がなくなり、ランプボディ８がピストン３に対して相対回転可能な状態となる。
【００１２】
作動軸１０はキャリパ１に対してスラストベアリング２２で軸支されており、アルミ製キャリパの磨耗を防ぐ補強板２３がキャリパ１との間に設けられている。さらにキャリパ１外側に突出した部分にはブレーキパッドクリアランスを一定に保つためにパッドクリアランス調整手段として回転位置を検出する機構を構成するロータ２４が配置されている。このロータ２４は作動軸１０上にスペーサ２５およびストップリング２６によって作動軸１０に保持されており、また、ロータ２４は、図４に示す正面形状をしており、ロータ２４に負荷がかからない状態の時にはロータ２４は作動軸１０とともに一体的に回転し、ロータ２４の段部２４ａがストッパ２９に当接した時にはロータ２４が作動軸１０上で滑ることによる回転ができるように作動軸１０に保持されている。前記ロータ２４の段部２４ａはストッパ２９と当接することによってロータ２４の回転量を規制するためのものであり、また段部間の中央にはパッドクリアランス調整用のマグネット２７が取り付けられており、マグネット２７の位置検出をする電気的ピックアップセンサ２８がキャリパと着脱自在のケーシング３１側に取付けられる。
【００１３】
ロータ２４をカラー２５とともに保持するストップリング２６よりさらに外側の作動軸１０の端部には、電動式ブレーキ機構側のトルクプレート（詳細は後述する）３０を非回転状態で結合するための平行面からなる結合部が図２に示すように形成されている。そして、上記液圧式ブレーキ側では、ロータ２４までの構成部品が組み込まれた一体品として構成され、これらによって液圧式ブレーキ機構を構成し、この液圧式ブレーキ機構に対して後述の電動式ブレーキ機構を簡単に取り付けることができるようになっている。
【００１４】
電動式ブレーキ機構は、、ケーシング３１とケーシング３１に固定された電動モータ３４とを備え、このケーシング３１内に歯車３２が軸受３５によって回転自在に軸支されており、この歯車３２と電動モータ３４側の出力軸に取り付けたウォーム歯車３３がかみ合っており、これらによって減速用の歯車機構、およびブレーキ力を維持するためのロック機構を構成している。また前記歯車３２は後述するトルクプレート３０とともに回転部材を構成しており、それぞれは以下のような構成からなる。
回転部材としての歯車３２には図２、図３に示すように３箇所が切り欠かれた弾性体３６が、歯車３２側に形成された弾性体３６とほぼ同じ形状をした凹部３２ａ内に略同軸的に嵌合して取り付けられており、さらに弾性体３６は中心部で歯車３２のボス部３２ｂと固定されている。また弾性体３６の両面には図３に示すように軸方向に突出した突起３６ａ、３６ｂが形成されており、図中右側の突起３６ａを歯車３２に形成した孔に嵌合するとともに他側の突起３６ｂを歯車と同心上に配置したトルクプレート３０に嵌合することで、各部品が脱落せぬように組み付けられている。
【００１５】
回転部材としてのトルクプレート３０は歯車３２側に折り曲げた折り曲げ部３０ａを備え、折り曲げ部３０ａが歯車３２側に形成した切欠３２ｃに挿入されるようになっている。この切欠３２ｃは図２に示すようにトルクプレート３０の折り曲げ部の板厚よりも大きく形成されており、歯車３２の回転により弾性体が所定以上（隙間ｄ）に変形すると、折り曲げ部３０ａと歯車３２とが直接結合され、歯車３２の回転が直接トルクプレート３０に伝達される構成となっている。トルクプレート３０の中心部には前述した液圧式ブレーキ機構側の作動軸１０の平行面を備えた結合部を嵌合できる嵌合孔が形成されている。またケーシング３１には前述したロータ２４の段部と当接するストッパ２９が取り付けられており、図４に示す位置からロータ２４が図中左方に回転し、段部２４ａがストッパ２９に当接することによりロータ２４のそれ以上の回転を規制できるようになっている。
【００１６】
以上の構成からなるブレーキ装置の組立作業、および作動を説明する。
上述したように液圧式ブレーキ機構は作動軸１０に取り付けたパッドクリアランス調整手段としてのロータ２４までを一体化した機構としており、また、電動式ブレーキ機構は電動モータ３４からトルクプレート３０までを一体化した機構としてある。このため両機構を組み付けるには、液圧式ブレーキ機構の作動軸１０の結合部に電動式ブレーキ機構のトルクプレート３０を嵌合することで両者を簡単に組付けることができる。組み付ける際に両者の軸芯に多少のずれがあっても弾性体３６の作用により確実に組み付けることができ、また、組み付け時のガタも弾性体３６によって吸収することができる。なお、ケーシング３１とキャリパ１との当接面にはシール部材３８を配置し、適宜手段でケーシング３１をキャリパ１側に固定する。また、このような組付け作業時において、それぞれの機構を構成するパーツは各機構内において脱落が防止されるように固定されているため、組付け時においてパーツが脱落することはない。
【００１７】
図１に示すブレーキ装置の作動を説明する。
液圧式ブレーキ（サービスブレーキ）作動時
液圧式ブレーキ作動時において、ブレーキペダルの踏み込み作動によって図示せぬマスタシリンダで発生した液圧はキャリパ内に形成した液圧室６内に流入し、その液圧によってピストン３がシール部材５を撓めながら図中左方に移動し摩擦部材（ブレーキパッド）を被制動部材（ブレーキロータ）に押しつけてブレーキを働かせる。また、ブレーキ開放時にはピストン３はシール部材５の復帰作動により初期状態に復帰する。
【００１８】
電動式ブレーキ（パーキングブレーキ）作動時
電動式ブレーキ作動のために、電動式ブレーキのスイッチを作動側に作動すると電動モータ３４が作動しウォーム歯車３３、歯車３２、弾性体３６、トルクプレート３０を介して作動軸１０が回転する。歯車３２の回転により弾性体３６が所定以上に変形すると、トルクプレート３０側の折り曲げ部３０ａと歯車３２とが直接結合され、歯車３２の回転が直接トルクプレート３０に伝達される。このブレーキ作動初期においては、ブレーキパッドとブレーキロータとの間のブレーキクリアランスが埋められておらず、ランプボディ８とナット１１との押圧力は小さいため、ボールランプ機構が不作動状態でランプボディ８とナット１１が一体となって作動軸１０上を図中左方に移動する。この移動によりランプボディ８がピストン３の内面に形成したストッパ３ｂに当接し、ピストン３が図中左方に移動しブレーキパッドを移動して同パッドをブレーキロータに押しつける。また、その時の反力によってキャリパ１が右方に移動して他側のブレーキパッドもブレーキロータに押圧され両ブレーキパッドによりブレーキが働らく。このブレーキ作動時には、パッドクリアランス調整用のロータ２４も作動軸１０と回転するが、ブレーキパッドが磨耗している場合には、同ロータ２４の回転はストッパ２９によって規制され、作動軸との間に滑りが生じ所定の回転角以上は回転しないようになっている。
【００１９】
ブレーキ押圧力が更に高くなると、即ち、ランプボディ８から力伝達変換機構（ボールランプ機構）のナットに対する押圧力が大きくなると、ナット１１が作動軸１０と一体に回転をはじめ、そのナット１１の回転でボールランプ機構が働き、非回転状態となっているランプボディ８を図中左方に移動し、さらに高い制動圧力を得ることができる。ランプボディ８が所定距離移動するとランプボディ８側に設けたワッシャ１４がナット１１に当接し、ボール１２がボールランプ機構中の溝から飛び出す事態を防止している。ブレーキ作動状態にあって電動モータが停止するとその状態はウォーム歯車からなるロック機構によって維持される。
【００２０】
電動式ブレーキのスイッチを解除側に作動すると、電動モータ３４が逆転し、トルクプレート３０を逆転する。ブレーキ開放時はボール１２の転がり抵抗の方が作動軸１０とナット１１の間の摩擦抵抗よりも小さいために、はじめにボールランプ機構が初期状態に戻ってブレーキ力を低下させ、その後、ナット１１が作動軸１０上を非回転状態で図中右方に移動し、その移動によってランプボディ８も一体となって図中右方に移動してブレーキを開放する。また、電動モータ３４はパッドクリアランス調整用のロータ２４のマグネット２７がセンサ２８の位置まで戻ると停止され、これによって、パッドクリアランスはパッドの磨耗量に係わらず常に一定とすることができる。即ち、ブレーキパッドが摩耗した状態であっても、ブレーキ作動後、ブレーキが開放され、電動モータ２が逆転してロータ２４に取り付けたマグネット２７がセンサ２８位置まで戻ると電動モータ３４が停止することでブレーキパッド摩耗状態に係わらず常に一定のブレーキクリアランスを得ることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、ブレーキペダル開放後に於けるブレーキクリアランスは前述のようにボールランプ機構、スイッチ機構によって適正状態に維持できるようになっているが、上記パッドクリアンランス調整用のスイッチ機構は必要に応じて省略することも可能である。
【００２２】
つづいて本発明に係る第２実施形態の説明をする。
図９は第２実施形態に係わる電動式ブレーキ機構を備えたブレーキ装置の断面図であり、第２実施形態では液圧式ブレーキ機構は第１実施形態と基本的部分では同じで構成となっている。また第１実施形態と同じ符号は同じ部材を示している。
図９において、ブレーキ装置はキャリパ１を備えており、キャリパ１内に形成したシリンダ２内にはピストン３が摺動自在に配置されるとともに、液圧室６が形成されており、この液圧室６はキャリパ１に形成した孔７を介してマスタシリンダ２に接続されている。これらの構成は第１実施形態と同様である。
【００２３】
またピストン３内にはナット４１が非回転・摺動可能に配置されこのナット４１の中心には作動軸４２が螺合している。ナット４１の周囲には前述したワンウエイクラッチ（図８参照）と同様のコイルスプリング４３が設けられている。作動軸４２のブレーキパッドと反対側端部はスラストベアリング４４を介して駆動軸４０と連結されており、駆動軸４０には力伝達変換機構（ボールランプ機構）を構成するランプボディ４０ａが一体に形成されている。ボールランプ機構は第１実施形態のものと同様であり、ランプボディ４０ａに対向してランプ部材４６が駆動軸４０に対して回転自在に取り付けられており、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との間にはボール４７が配置されている。ケーシング４８の一端はランプ部材４６に固定され他端はバネ座を兼ねるように折り曲げられ作動軸４２側に固定５０されており、ケーシング４８とランプボディ４０ａとの間にはランプボディ４０ａをランプ部材４６に向けて付勢するためのスプリング４９が配置されている。
【００２４】
駆動軸４０はキャリパ１に軸支されており、キャリパ１から外側に突出した端部には歯車５１がストップリング５２により取り付けられている。そして、この歯車５１までの構成部品を液圧式ブレーキ機構側の部品とし、液圧式ブレーキ機構側に対して後述の電動式ブレーキ機構を取り付けることができるようになっている。
【００２５】
電動式ブレーキ機構は、駆動用の電動モータ３４が固定されたケース５３を備え、このケース５３内に歯車５４が軸受によって回転自在に軸支されており、この歯車５４と電動モータ３４側の出力軸に取り付けたウォーム歯車３３がかみ合い、歯車機構を構成している。歯車５４には第１実施形態と同様の機構を介してトルクプレート３０が取り付けられており、このトルクプレート３０に固定した軸端には前述した歯車５１にかみ合う歯車５５が取り付けられている。そして、電動モータ３４から歯車５５までの構成部品を電動式ブレーキ機構側の部品とし、液圧式ブレーキ機構側に対して取り付けることができるようになっている。
【００２６】
以上の構成からなるブレーキ装置の組立作業、および作動を説明する。
上述したように液圧式ブレーキ機構は駆動軸４０に取り付けた歯車５１までを一体化した機構としており、また、電動式ブレーキ機構は電動モータ３４から歯車５５までを一体化した機構としてあるため、液圧式ブレーキ機構の歯車５１に、電動式ブレーキ機構側の歯車５５をかみ合わせることで両者を簡単に組付けることができる。なお、ケース５３とキャリパ１との当接面にはシール部材５６を配置する。このような組付け作業時において、それぞれの機構を構成するパーツは各機構内において脱落が防止されるように固定されている。
【００２７】
以下ブレーキ作動の説明をする。
液圧式ブレーキ（サービスブレーキ）作動時
液圧式ブレーキ作動時において、ブレーキペダルの踏み込み作動によって図示せぬマスタシリンダで発生した液圧はピストン３に形成した液圧室６内に流入し、その液圧によってピストン３が図中左方に移動しブレーキパッドＰをロータＤに押しつけてブレーキを働かせる。また、ブレーキ開放時にはピストンはシール部材の復帰作動により初期状態に復帰する。この作動は第１実施形態と同様である。
【００２８】
電動式ブレーキ（パーキングブレーキ）作動時
電動式ブレーキ作動のために、電動式ブレーキのスイッチを作動側に作動すると電動モータ３４が作動しウォーム歯車３３、歯車５４、弾性体３６、トルクプレート３０を介して歯車５５が回転し、歯車５５とかみ合っている歯車５１が回転して駆動軸４０が回転する。このブレーキ作動初期においては、ブレーキパッドとロータとの間のブレーキクリアランスが埋められておらず、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との押圧力は小さいため、ボールランプ機構が不作動状態である。またナット４１は非回転状態にピストン３に保持されているため、作動軸１０が回転するとそのネジ作用によってナット４１が作動軸４２上を図中左方に移動する。この移動によりナット４１がピストン３の内面に円錐状に形成したストッパ３ａに当接し、ピストン３も図中左方に移動しブレーキパッドＰを移動して同パッドＰをブレーキロータＤに押しつける。また、その時の反力によってキャリパ１が右方に移動して他側のブレーキパッドＰもブレーキロータＤに押圧され両ブレーキパッドＰによりブレーキが働らく。
【００２９】
ブレーキ押圧力が更に高くなると、その反力がスラストベアリング４４を介して駆動軸４０に伝わり、さらにランプボディ４０ａをランプ部材４６側に押圧する。この押圧作動によりランプボディ４０ａからボールへの押圧力が大きくなると、ランプ部材４６は非回転状態となり、一方ランプボディ４０ａには電動モータ３４からの回転力が伝達されるため、ボールランプ機構が働き、ランプボディ４０ａ、作動軸４２、ナット４１を介してピストン３を図中左方に移動し、さらに高い制動力を得ることができる。ブレーキ作動状態にあって電動モータが停止するとその状態はウォーム歯車からなるロック機構によって維持される。このことから、パーキングブレーキとして使用されることが多い。
【００３０】
電動式ブレーキのスイッチを解除側に作動すると、電動モータ３４が逆転する。ブレーキ開放時はボール４７の転がり抵抗の方がランブ部材４６とキャリパ１との摩擦抵抗よりも小さいために、はじめにボールランプ機構が初期状態に戻ってブレーキ力を低下させ、その後、ナット４１が作動軸４２上を非回転状態で図中右方に移動し、その移動によってブレーキを開放する。この際に作動軸４２が過度に回転しナット４１と当接した場合には、ピストンは回転不能で摺動が可能に取付けれられたコイルスプリング４３の内径が拡大する方向にナット４１外面と摩擦が生じる。これによってナット４１がピストン３に対して空転することになり、作動軸４２が過度にナット側へ食い込むことを防止する。
【００３１】
本発明は以上のように制動初期においては、ナットを作動軸に螺合したネジ機構により、その後、所定のブレーキ力が発生した以後においてはボールランプ機構によりブレーキ押圧力が高められる。電動モータの単位回転量当たりの、ブレーキパッドの移動量は、ネジ機構に対するものよりもボールランプ機構の方が小さく設定されている。そのため、制動初期においては、ブレーキパッドとブレーキロータ間のブレーキクリアランスは速やかに埋められ、所定のブレーキ力が発生した以後においては、機械効率の良いボールランプ機構により大きな押圧力でブレーキパッドを押圧できる。そのため電動モータの小型化にも役立つ。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを２分割構成としたため、ブレーキの組付け作業が容易である。また、電動式ブレーキ機構と液圧式ブレーキ機構との接続部に弾性体を設けたことにより、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構との軸心のずれを吸収することができ、さらに組付け時のガタの発生を防止できる。またパッドクリアランス調整手段を設けることにより、ブレーキパッドの磨耗量に係わらず、常に一定したパッドクリアランスを得ることができる。また、ピストン内に配置するナットにワンウエイクラッチを使用することにより、ブレーキ開放時におけるナットの戻り過ぎを防止できる。さらに、ボールランプ機構を２段にすることでより効率的な力伝達変換機構を構成することができる、等優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるブレーキ装置の断面図（図２中のＢ−Ｂ断面を含む）である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２を構成する回転部材（歯車、トルクプレート）と、それらの間に設けられる弾性体の側面図、正面図である。
【図４】図１中のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１中のランプボディとナット部分の拡大正面図および断面図である。
【図６】図５に対応した他の例を示す図である。
【図７】ボールランプ機構の説明図である。
【図８】ボールランプ機構を２段にした例を説明する正面図および断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係わるブレーキ装置の断面図である。
【符号の説明】
１ キャリパ
２ シリンダ
３ ピストン
４ ダストシール
５ 液圧シール
６ 液圧室
７ 孔
８ ランプボディ
１０ 作動軸
１１ ナット
１２ 回転体（ボール）
１３ コイルスプリング
１４ ワッシャ
１５ バネ座
１７ 傾斜溝
１８ 凹部
１９ 接続点
２１ ワンウエイクラッチ（コイルスプリング）
２２ スラストベアリング
２３ 補強板
２４ ロータ
２５ スペーサ
２６ ストップリング
２７ マグネット
２８ センサ
２９ ストッパ
３０ トルクプレート
３１ ケーシング
３２ 歯車
３３ ウォーム歯車
３４ 電動モータ
３５ 軸受
３６ 弾性体
４０ 駆動軸
４１ ナット
４２ 作動軸
４３ ワンウエイクラッチ（コイルスプリング）
４４ スラストベアリング
４０ａ ランプボディ
４６ ランプ部材
４７ ボール
４８ ケーシング
４９ スプリング
５１、５４、５５ 歯車
５２ ストップリング
５３ ケース
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールシリンダ内の液圧を制御しブレーキ制御を行う液圧式ブレーキ機構に電動式ブレーキ機構を組み合わせたブレーキ装置に関するものであり、特に、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構の組付けが容易に行えるようにするとともに、組み付けを行う際に各機構からのパーツの脱落を防止し、さらに両機構を組み合わせる際の軸芯合わせが容易なブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液圧式ブレーキにパーキングブレーキを組付けたディスクブレーキ装置は、特公昭５５−１４２９６号等にて知られている。
このディスクブレーキ装置は、液圧式ブレーキのピストン軸芯に、パーキングブレーキ機構を芯合わせした状態でボルト等により組付け、パーキングブレーキを作動させることにより液圧式ブレーキ機構内のピストンを移動させブレーキ力を得る構成となっている。
また、電気信号によって電動モータを作動しブレーキ部材（ブレーキパッド）を被制動部材（ブレーキロータ）に押し付けてブレーキ力を発生する電動式ブレーキ装置も知られている（例えば、特開２０００−１１０８６０）。
【０００３】
しかしながら、上記のブレーキ装置は、液圧式ブレーキとパーキングブレーキとの組付け構造、あるいは電動機構の取付け構造が複雑であり、その作業効率の向上が求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを容易に組付けることができるブレーキ装置を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
本発明は、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを２分割し電動式ブレーキ機構を液圧式ブレーキ機構に組み付ける際に多少の芯ズレ、組み付け誤差があっても介在させる弾性部材の作用によって確実に両者を組み付けることができるようにしている。また、液圧式ブレーキ機構内に力伝達変換機構、パッドクリアランス調整機構を採用することにより、電動ブレーキ作動初期の摩擦部材（ブレーキパッド）の移動を速やかに行うことができるようにするとともに、ブレーキ作動後は高い緊締力を得ることができるようにしている。さらにブレーキパッドが磨耗した状態となっても、常に一定のパッドクリアランスを得ることができようにしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンの電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータに連結された作動軸の回転を、前記ピストンの前記被制動部材における軸方向への移動に変換する力伝達変換機構を前記ピストン内方に備え、
前記力伝達変換機構は、前記作動軸に螺合するナットと、前記作動軸に摺動自在に嵌合し且つ前記ピストンにワンウエイクラッチを介して取り付けたランプボディと、前記ナットと前記ランプボディとの間に配置した回転体とからなるボールランプ機構を有し、
さらに、前記電動モータと、一対の対向する回転部材間に略同軸的に配置され、前記電動モータの回転力を伝達する弾性体とを有し、
前記回転部材の一方に前記作動軸が着脱自在に連結される電動式ブレーキ機構の駆動部を有することを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記力伝達変換機構を、作動軸上に直列で２組配置したことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記電動モータの作動により、弾性体が所定以上変形すると前記一対の回転部材は直接当接して回転力を伝達することを特徴とするブレーキ装置である。
また、液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンを電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータの回転によって回転する作動軸に螺合するとともに、ワンウエイクラッチを介して前記ピストンに取付けられたナット部材と、前記作動軸にスラストベアリングを介して連結された駆動軸と、前記駆動軸に設けた力伝達変更機構を備え、
前記力伝達変換機構は、駆動軸と一体に形成されたランプボディ４０ａと、ランプボディ４０ａに対向して駆動軸４０に対して回転自在に取り付けられたランプ部材４６と、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との間に配置されたボール４７とを備えており、
前記ランプ部材４６に固定されたケーシング４８の他端は前記作動軸４２側に固定５０されており、前記ケーシング４８とランプボディ４０ａとの間にはランプボディ４０ａをランプ部材４６に向けて付勢するためのスプリング４９が配置され、
また、前記駆動軸には、前記電動モータからの回転力を伝達する歯車機構と歯車機構内に配置した弾性体と、弾性体に取り付けたトルクプレートとからなる電動式ブレーキ機構を着脱自在に連結可能に取り付けたことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記電動式ブレーキ機構は、電動モータと、前記電動モータとからの回転力を伝達する歯車機構と、前記歯車機構と前記トルクプレートとの間に配置した弾性体と、前記トルクプレートに結合し端部に前記駆動軸に設けた歯車とと連結可能な歯車とを備え、前記歯車は前記駆動軸上の歯車と着脱可能に連結できるように構成したことを特徴とするブレーキ装置である。
また、前記作動軸、前記駆動軸のいずれかにはパットクリアランス調整手段として回転位置を検出する機構を設け、その電気的ピックアップセンサをキャリパと脱着可能なケーシングへ設けたことを特徴とするブレーキ装置である。
【０００６】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明すると、図１は本実施形態に係わる液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構を組付けた状態のブレーキ装置の図２中Ｂ−Ｂ断面を含む断面図である。図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３は図２に示す構成部材（回転部材：歯車、トルクプレート）と、それらの間に設けられる弾性体の側面図、正面図、図４はブレーキパッドクリアランスを一定に保つためのパッドクリアランス調整機構の構成図（図１中のＣ−Ｃ断面図）、
図５は図１中のランプボディとナットの拡大正面図および断面図、図６は図５に対応した他の例を示す図、図７はボールランプ機構の説明図、図８はボールランプ機構を２段にした更に他の例を説明する正面図および断面図である。
【０００７】
図１において、ブレーキ装置は公知のようにキャリパ１を備えておりキャリパ１の爪部とピストン３との間には被制動部材であるブレーキロータＤに対向する摩擦部材としてのブレーキパッドＰが設けられ、これらブレーキパッドがブレーキロータＤの軸方向向に移動することによって被制動部材としてのブレーキロータＤを挟持し、ブレーキ力を働かせることができる構成となっている。キャリパ１内に形成したシリンダ２内にはピストン３が摺動自在に配置されており、ピストン３とシリンダ２の間にはダストシール４および液圧シール５が配置されており、液圧シール５は液圧式ブレーキ作動後、ピストン３を後退位置へ復帰させるための復帰用スプリングを兼ねている。ピストン３には中心部に液圧室６が形成されており、この液圧室６はキャリパ１に形成した孔７を介して図示せぬマスタシリンダに接続されている。上記ブレーキ装置の基本構成は従来のブレーキ装置と同様である。
【０００８】
またピストン３の液圧室内には力伝達変換機構を構成する図１、図５に示すような形状からなるランプボディ８が配置され、このランプボティ８は周囲に凸部８ａを有しており、この凸部８ａがピストン３の内面軸方向に形成した凹部３ａと嵌合することにより非回転でかつピストン３内で軸方向へ摺動自在な構成となっている。さらにランプボディ８には前述したキャリパ１に形成した孔７側の液圧室とピストン端部側の液圧室とを連通する流路９が形成されている。なお、ランプボディ８とピストン３との非回転、摺動自在な組み付け構造は同様な機能を達成できる他の組み付け構造を採用することができる。
【０００９】
前記ランプボディ８の中心には作動軸１０が回転自在、摺動自在に保持されており、さらにランプボディ８内には作動軸１０に螺合しているナット１１が配置され、ランプボディ８とナット１１との間にボールランプ機構を形成する回転体（ボール）１２が配置されている。これらランプボディ８とナット１１とボール１２とによって力伝達変換機構を構成している。ボールランプ機構内のナット１１はコイルスプリング１３により常時図中左方に付勢されてランプボディ８とともに回転体１２を挟持しており、またナット１１の図中右側にはナット１１の戻り過ぎを防止するための段部１１ａ（図５参照）が形成されており、この段部１１ａに対向してランプボディ８の端部にはワッシャ１４が取付けられている。ナット１１の段部１１ａがワッシャ１４と当接することでナット１１がそれ以上図中右方へ移動すること（戻り過ぎ）を防止している。なお、ナット１１の戻り過ぎを防止する構成としては図６に示すようにランプボディ８側に固定されたバネ座１５を使用し、バネ座１５を折り曲げ加工して形成した折り曲げ端部１５ａをナット１１の段部１１ａへの当接部とし、段部１１ａが折り曲げ端部１５ａに当接することでナット１１の戻り過ぎを防止することも可能である。
【００１０】
力伝達変換機構（ボールランプ機構）は、図７に示すようにランプボディ８とそれに対向して配置したナット１１と、ランプボディ８とナット１１の対向する夫々の面に対向して形成されている傾斜溝１７と、両傾斜溝間に保持される回転体としてのボール１２とを備えて構成されている。傾斜溝１７は、図７に示すようにランプボディ８とナット１１とが初期位置から相対回転した時に互いの溝深さが次第に浅くなるように形成され、且つ互いの溝１７の最深部にはボールを保持する凹部１８が形成され、この凹部１８と傾斜溝１７との接続点１９には所定の力が作用した時にボールが乗り越えることができる段部が形成されている。そして対向する傾斜溝の間にボール１２が保持され、図７に示す初期状態をとっている。なお、このボールランプ機構は、ランプボディ８とナット１１の間に等間隔で３個配置されるが、さらに大きな力伝達力を得るために、図８に示すようにボールランプ機構を軸方向に直列に２組配置することができる。この場合、一組目のボールランプ機構と二組目のボールランプ機構の回転体（ボール）位置を図８中（イ）に示すようにずらすことで、ボールランプ機構による偏荷重を防止することができる。なお、力伝達変換機構内のボールに変えて円筒状の回転体を使用することもできる。
【００１１】
ボールランプ機構を構成するランプボディ８は、前述のようにピストン３の内面に形成した凹部３ａによってランプボディ８の回転を防止する機構とすることもできるが、図８（ロ）に示すようにワンウエイクラッチを使用することもできる。このワンウエイクラッチは種々の機構を採用することができるが、本例ではランプボディ８周囲に巻いたコイルスプリング２１で構成しており、コイルスプリング２１の一端はピストン３の溝に挿入されてブレーキロータＤの軸方向に移動可能で回転不能とされ、また他端はランプボディ８の径より小径の輪状であってランプボディ８の外周に巻付けられた構成となっている。このワンウエイクラッチでは、ブレーキ作動時にはコイルスプリング２１が締まり、ランプボディ８周囲を締めつけてランプボディ８とピストン３との間の相対回転を防止し、またブレーキ開放時に過度な力がランプボディ８に働いた時にはコイルスプリング２１がゆるみ、ランプボディ８周囲の締めつけ力がなくなり、ランプボディ８がピストン３に対して相対回転可能な状態となる。
【００１２】
作動軸１０はキャリパ１に対してスラストベアリング２２で軸支されており、アルミ製キャリパの磨耗を防ぐ補強板２３がキャリパ１との間に設けられている。さらにキャリパ１外側に突出した部分にはブレーキパッドクリアランスを一定に保つためにパッドクリアランス調整手段として回転位置を検出する機構を構成するロータ２４が配置されている。このロータ２４は作動軸１０上にスペーサ２５およびストップリング２６によって作動軸１０に保持されており、また、ロータ２４は、図４に示す正面形状をしており、ロータ２４に負荷がかからない状態の時にはロータ２４は作動軸１０とともに一体的に回転し、ロータ２４の段部２４ａがストッパ２９に当接した時にはロータ２４が作動軸１０上で滑ることによる回転ができるように作動軸１０に保持されている。前記ロータ２４の段部２４ａはストッパ２９と当接することによってロータ２４の回転量を規制するためのものであり、また段部間の中央にはパッドクリアランス調整用のマグネット２７が取り付けられており、マグネット２７の位置検出をする電気的ピックアップセンサ２８がキャリパと着脱自在のケーシング３１側に取付けられる。
【００１３】
ロータ２４をカラー２５とともに保持するストップリング２６よりさらに外側の作動軸１０の端部には、電動式ブレーキ機構側のトルクプレート（詳細は後述する）３０を非回転状態で結合するための平行面からなる結合部が図２に示すように形成されている。そして、上記液圧式ブレーキ側では、ロータ２４までの構成部品が組み込まれた一体品として構成され、これらによって液圧式ブレーキ機構を構成し、この液圧式ブレーキ機構に対して後述の電動式ブレーキ機構を簡単に取り付けることができるようになっている。
【００１４】
電動式ブレーキ機構は、、ケーシング３１とケーシング３１に固定された電動モータ３４とを備え、このケーシング３１内に歯車３２が軸受３５によって回転自在に軸支されており、この歯車３２と電動モータ３４側の出力軸に取り付けたウォーム歯車３３がかみ合っており、これらによって減速用の歯車機構、およびブレーキ力を維持するためのロック機構を構成している。また前記歯車３２は後述するトルクプレート３０とともに回転部材を構成しており、それぞれは以下のような構成からなる。
回転部材としての歯車３２には図２、図３に示すように３箇所が切り欠かれた弾性体３６が、歯車３２側に形成された弾性体３６とほぼ同じ形状をした凹部３２ａ内に略同軸的に嵌合して取り付けられており、さらに弾性体３６は中心部で歯車３２のボス部３２ｂと固定されている。また弾性体３６の両面には図３に示すように軸方向に突出した突起３６ａ、３６ｂが形成されており、図中右側の突起３６ａを歯車３２に形成した孔に嵌合するとともに他側の突起３６ｂを歯車と同心上に配置したトルクプレート３０に嵌合することで、各部品が脱落せぬように組み付けられている。
【００１５】
回転部材としてのトルクプレート３０は歯車３２側に折り曲げた折り曲げ部３０ａを備え、折り曲げ部３０ａが歯車３２側に形成した切欠３２ｃに挿入されるようになっている。この切欠３２ｃは図２に示すようにトルクプレート３０の折り曲げ部の板厚よりも大きく形成されており、歯車３２の回転により弾性体が所定以上（隙間ｄ）に変形すると、折り曲げ部３０ａと歯車３２とが直接結合され、歯車３２の回転が直接トルクプレート３０に伝達される構成となっている。トルクプレート３０の中心部には前述した液圧式ブレーキ機構側の作動軸１０の平行面を備えた結合部を嵌合できる嵌合孔が形成されている。またケーシング３１には前述したロータ２４の段部と当接するストッパ２９が取り付けられており、図４に示す位置からロータ２４が図中左方に回転し、段部２４ａがストッパ２９に当接することによりロータ２４のそれ以上の回転を規制できるようになっている。
【００１６】
以上の構成からなるブレーキ装置の組立作業、および作動を説明する。
上述したように液圧式ブレーキ機構は作動軸１０に取り付けたパッドクリアランス調整手段としてのロータ２４までを一体化した機構としており、また、電動式ブレーキ機構は電動モータ３４からトルクプレート３０までを一体化した機構としてある。このため両機構を組み付けるには、液圧式ブレーキ機構の作動軸１０の結合部に電動式ブレーキ機構のトルクプレート３０を嵌合することで両者を簡単に組付けることができる。組み付ける際に両者の軸芯に多少のずれがあっても弾性体３６の作用により確実に組み付けることができ、また、組み付け時のガタも弾性体３６によって吸収することができる。なお、ケーシング３１とキャリパ１との当接面にはシール部材３８を配置し、適宜手段でケーシング３１をキャリパ１側に固定する。また、このような組付け作業時において、それぞれの機構を構成するパーツは各機構内において脱落が防止されるように固定されているため、組付け時においてパーツが脱落することはない。
【００１７】
図１に示すブレーキ装置の作動を説明する。
液圧式ブレーキ（サービスブレーキ）作動時
液圧式ブレーキ作動時において、ブレーキペダルの踏み込み作動によって図示せぬマスタシリンダで発生した液圧はキャリパ内に形成した液圧室６内に流入し、その液圧によってピストン３がシール部材５を撓めながら図中左方に移動し摩擦部材（ブレーキパッド）を被制動部材（ブレーキロータ）に押しつけてブレーキを働かせる。また、ブレーキ開放時にはピストン３はシール部材５の復帰作動により初期状態に復帰する。
【００１８】
電動式ブレーキ（パーキングブレーキ）作動時
電動式ブレーキ作動のために、電動式ブレーキのスイッチを作動側に作動すると電動モータ３４が作動しウォーム歯車３３、歯車３２、弾性体３６、トルクプレート３０を介して作動軸１０が回転する。歯車３２の回転により弾性体３６が所定以上に変形すると、トルクプレート３０側の折り曲げ部３０ａと歯車３２とが直接結合され、歯車３２の回転が直接トルクプレート３０に伝達される。このブレーキ作動初期においては、ブレーキパッドとブレーキロータとの間のブレーキクリアランスが埋められておらず、ランプボディ８とナット１１との押圧力は小さいため、ボールランプ機構が不作動状態でランプボディ８とナット１１が一体となって作動軸１０上を図中左方に移動する。この移動によりランプボディ８がピストン３の内面に形成したストッパ３ｂに当接し、ピストン３が図中左方に移動しブレーキパッドを移動して同パッドをブレーキロータに押しつける。また、その時の反力によってキャリパ１が右方に移動して他側のブレーキパッドもブレーキロータに押圧され両ブレーキパッドによりブレーキが働らく。このブレーキ作動時には、パッドクリアランス調整用のロータ２４も作動軸１０と回転するが、ブレーキパッドが磨耗している場合には、同ロータ２４の回転はストッパ２９によって規制され、作動軸との間に滑りが生じ所定の回転角以上は回転しないようになっている。
【００１９】
ブレーキ押圧力が更に高くなると、即ち、ランプボディ８から力伝達変換機構（ボールランプ機構）のナットに対する押圧力が大きくなると、ナット１１が作動軸１０と一体に回転をはじめ、そのナット１１の回転でボールランプ機構が働き、非回転状態となっているランプボディ８を図中左方に移動し、さらに高い制動圧力を得ることができる。ランプボディ８が所定距離移動するとランプボディ８側に設けたワッシャ１４がナット１１に当接し、ボール１２がボールランプ機構中の溝から飛び出す事態を防止している。ブレーキ作動状態にあって電動モータが停止するとその状態はウォーム歯車からなるロック機構によって維持される。
【００２０】
電動式ブレーキのスイッチを解除側に作動すると、電動モータ３４が逆転し、トルクプレート３０を逆転する。ブレーキ開放時はボール１２の転がり抵抗の方が作動軸１０とナット１１の間の摩擦抵抗よりも小さいために、はじめにボールランプ機構が初期状態に戻ってブレーキ力を低下させ、その後、ナット１１が作動軸１０上を非回転状態で図中右方に移動し、その移動によってランプボディ８も一体となって図中右方に移動してブレーキを開放する。また、電動モータ３４はパッドクリアランス調整用のロータ２４のマグネット２７がセンサ２８の位置まで戻ると停止され、これによって、パッドクリアランスはパッドの磨耗量に係わらず常に一定とすることができる。即ち、ブレーキパッドが摩耗した状態であっても、ブレーキ作動後、ブレーキが開放され、電動モータ２が逆転してロータ２４に取り付けたマグネット２７がセンサ２８位置まで戻ると電動モータ３４が停止することでブレーキパッド摩耗状態に係わらず常に一定のブレーキクリアランスを得ることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では、ブレーキペダル開放後に於けるブレーキクリアランスは前述のようにボールランプ機構、スイッチ機構によって適正状態に維持できるようになっているが、上記パッドクリアンランス調整用のスイッチ機構は必要に応じて省略することも可能である。
【００２２】
つづいて本発明に係る第２実施形態の説明をする。
図９は第２実施形態に係わる電動式ブレーキ機構を備えたブレーキ装置の断面図であり、第２実施形態では液圧式ブレーキ機構は第１実施形態と基本的部分では同じで構成となっている。また第１実施形態と同じ符号は同じ部材を示している。
図９において、ブレーキ装置はキャリパ１を備えており、キャリパ１内に形成したシリンダ２内にはピストン３が摺動自在に配置されるとともに、液圧室６が形成されており、この液圧室６はキャリパ１に形成した孔７を介してマスタシリンダ２に接続されている。これらの構成は第１実施形態と同様である。
【００２３】
またピストン３内にはナット４１が非回転・摺動可能に配置されこのナット４１の中心には作動軸４２が螺合している。ナット４１の周囲には前述したワンウエイクラッチ（図８参照）と同様のコイルスプリング４３が設けられている。作動軸４２のブレーキパッドと反対側端部はスラストベアリング４４を介して駆動軸４０と連結されており、駆動軸４０には力伝達変換機構（ボールランプ機構）を構成するランプボディ４０ａが一体に形成されている。ボールランプ機構は第１実施形態のものと同様であり、ランプボディ４０ａに対向してランプ部材４６が駆動軸４０に対して回転自在に取り付けられており、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との間にはボール４７が配置されている。ケーシング４８の一端はランプ部材４６に固定され他端はバネ座を兼ねるように折り曲げられ作動軸４２側に固定５０されており、ケーシング４８とランプボディ４０ａとの間にはランプボディ４０ａをランプ部材４６に向けて付勢するためのスプリング４９が配置されている。
【００２４】
駆動軸４０はキャリパ１に軸支されており、キャリパ１から外側に突出した端部には歯車５１がストップリング５２により取り付けられている。そして、この歯車５１までの構成部品を液圧式ブレーキ機構側の部品とし、液圧式ブレーキ機構側に対して後述の電動式ブレーキ機構を取り付けることができるようになっている。
【００２５】
電動式ブレーキ機構は、駆動用の電動モータ３４が固定されたケース５３を備え、このケース５３内に歯車５４が軸受によって回転自在に軸支されており、この歯車５４と電動モータ３４側の出力軸に取り付けたウォーム歯車３３がかみ合い、歯車機構を構成している。歯車５４には第１実施形態と同様の機構を介してトルクプレート３０が取り付けられており、このトルクプレート３０に固定した軸端には前述した歯車５１にかみ合う歯車５５が取り付けられている。そして、電動モータ３４から歯車５５までの構成部品を電動式ブレーキ機構側の部品とし、液圧式ブレーキ機構側に対して取り付けることができるようになっている。
【００２６】
以上の構成からなるブレーキ装置の組立作業、および作動を説明する。
上述したように液圧式ブレーキ機構は駆動軸４０に取り付けた歯車５１までを一体化した機構としており、また、電動式ブレーキ機構は電動モータ３４から歯車５５までを一体化した機構としてあるため、液圧式ブレーキ機構の歯車５１に、電動式ブレーキ機構側の歯車５５をかみ合わせることで両者を簡単に組付けることができる。なお、ケース５３とキャリパ１との当接面にはシール部材５６を配置する。このような組付け作業時において、それぞれの機構を構成するパーツは各機構内において脱落が防止されるように固定されている。
【００２７】
以下ブレーキ作動の説明をする。
液圧式ブレーキ（サービスブレーキ）作動時
液圧式ブレーキ作動時において、ブレーキペダルの踏み込み作動によって図示せぬマスタシリンダで発生した液圧はピストン３に形成した液圧室６内に流入し、その液圧によってピストン３が図中左方に移動しブレーキパッドＰをロータＤに押しつけてブレーキを働かせる。また、ブレーキ開放時にはピストンはシール部材の復帰作動により初期状態に復帰する。この作動は第１実施形態と同様である。
【００２８】
電動式ブレーキ（パーキングブレーキ）作動時
電動式ブレーキ作動のために、電動式ブレーキのスイッチを作動側に作動すると電動モータ３４が作動しウォーム歯車３３、歯車５４、弾性体３６、トルクプレート３０を介して歯車５５が回転し、歯車５５とかみ合っている歯車５１が回転して駆動軸４０が回転する。このブレーキ作動初期においては、ブレーキパッドとロータとの間のブレーキクリアランスが埋められておらず、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との押圧力は小さいため、ボールランプ機構が不作動状態である。またナット４１は非回転状態にピストン３に保持されているため、作動軸１０が回転するとそのネジ作用によってナット４１が作動軸４２上を図中左方に移動する。この移動によりナット４１がピストン３の内面に円錐状に形成したストッパ３ａに当接し、ピストン３も図中左方に移動しブレーキパッドＰを移動して同パッドＰをブレーキロータＤに押しつける。また、その時の反力によってキャリパ１が右方に移動して他側のブレーキパッドＰもブレーキロータＤに押圧され両ブレーキパッドＰによりブレーキが働らく。
【００２９】
ブレーキ押圧力が更に高くなると、その反力がスラストベアリング４４を介して駆動軸４０に伝わり、さらにランプボディ４０ａをランプ部材４６側に押圧する。この押圧作動によりランプボディ４０ａからボールへの押圧力が大きくなると、ランプ部材４６は非回転状態となり、一方ランプボディ４０ａには電動モータ３４からの回転力が伝達されるため、ボールランプ機構が働き、ランプボディ４０ａ、作動軸４２、ナット４１を介してピストン３を図中左方に移動し、さらに高い制動力を得ることができる。ブレーキ作動状態にあって電動モータが停止するとその状態はウォーム歯車からなるロック機構によって維持される。このことから、パーキングブレーキとして使用されることが多い。
【００３０】
電動式ブレーキのスイッチを解除側に作動すると、電動モータ３４が逆転する。ブレーキ開放時はボール４７の転がり抵抗の方がランブ部材４６とキャリパ１との摩擦抵抗よりも小さいために、はじめにボールランプ機構が初期状態に戻ってブレーキ力を低下させ、その後、ナット４１が作動軸４２上を非回転状態で図中右方に移動し、その移動によってブレーキを開放する。この際に作動軸４２が過度に回転しナット４１と当接した場合には、ピストンは回転不能で摺動が可能に取付けれられたコイルスプリング４３の内径が拡大する方向にナット４１外面と摩擦が生じる。これによってナット４１がピストン３に対して空転することになり、作動軸４２が過度にナット側へ食い込むことを防止する。
【００３１】
本発明は以上のように制動初期においては、ナットを作動軸に螺合したネジ機構により、その後、所定のブレーキ力が発生した以後においてはボールランプ機構によりブレーキ押圧力が高められる。電動モータの単位回転量当たりの、ブレーキパッドの移動量は、ネジ機構に対するものよりもボールランプ機構の方が小さく設定されている。そのため、制動初期においては、ブレーキパッドとブレーキロータ間のブレーキクリアランスは速やかに埋められ、所定のブレーキ力が発生した以後においては、機械効率の良いボールランプ機構により大きな押圧力でブレーキパッドを押圧できる。そのため電動モータの小型化にも役立つ。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構とを２分割構成としたため、ブレーキの組付け作業が容易である。また、電動式ブレーキ機構と液圧式ブレーキ機構との接続部に弾性体を設けたことにより、液圧式ブレーキ機構と電動式ブレーキ機構との軸心のずれを吸収することができ、さらに組付け時のガタの発生を防止できる。またパッドクリアランス調整手段を設けることにより、ブレーキパッドの磨耗量に係わらず、常に一定したパッドクリアランスを得ることができる。また、ピストン内に配置するナットにワンウエイクラッチを使用することにより、ブレーキ開放時におけるナットの戻り過ぎを防止できる。さらに、ボールランプ機構を２段にすることでより効率的な力伝達変換機構を構成することができる、等優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるブレーキ装置の断面図（図２中のＢ−Ｂ断面を含む）である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２を構成する回転部材（歯車、トルクプレート）と、それらの間に設けられる弾性体の側面図、正面図である。
【図４】図１中のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１中のランプボディとナット部分の拡大正面図および断面図である。
【図６】図５に対応した他の例を示す図である。
【図７】ボールランプ機構の説明図である。
【図８】ボールランプ機構を２段にした例を説明する正面図および断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係わるブレーキ装置の断面図である。
【符号の説明】
１ キャリパ
２ シリンダ
３ ピストン
４ ダストシール
５ 液圧シール
６ 液圧室
７ 孔
８ ランプボディ
１０ 作動軸
１１ ナット
１２ 回転体（ボール）
１３ コイルスプリング
１４ ワッシャ
１５ バネ座
１７ 傾斜溝
１８ 凹部
１９ 接続点
２１ ワンウエイクラッチ（コイルスプリング）
２２ スラストベアリング
２３ 補強板
２４ ロータ
２５ スペーサ
２６ ストップリング
２７ マグネット
２８ センサ
２９ ストッパ
３０ トルクプレート
３１ ケーシング
３２ 歯車
３３ ウォーム歯車
３４ 電動モータ
３５ 軸受
３６ 弾性体
４０ 駆動軸
４１ ナット
４２ 作動軸
４３ ワンウエイクラッチ（コイルスプリング）
４４ スラストベアリング
４０ａ ランプボディ
４６ ランプ部材
４７ ボール
４８ ケーシング
４９ スプリング
５１、５４、５５ 歯車
５２ ストップリング
５３ ケース
Claims (6)
- 液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンの電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータに連結された作動軸の回転を、前記ピストンの前記被制動部材における軸方向への移動に変換する力伝達変換機構を前記ピストン内方に備え、
前記力伝達変換機構は、前記作動軸に螺合するナットと、前記作動軸に摺動自在に嵌合し且つ前記ピストンにワンウエイクラッチを介して取り付けたランプボディと、前記ナットと前記ランプボディとの間に配置した回転体とからなるボールランプ機構を有し、
さらに、前記電動モータと、一対の対向する回転部材間に略同軸的に配置され、前記電動モータの回転力を伝達する弾性体とを有し、
前記回転部材の一方に前記作動軸が着脱自在に連結される電動式ブレーキ機構の駆動部を有することを特徴とするブレーキ装置。 - 前記力伝達変換機構を、作動軸上に直列で２組配置したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
- 前記電動モータの作動により、弾性体が所定以上変形すると前記一対の回転部材は直接当接して回転力を伝達することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキ装置。
- 液圧により作動するピストンが摩擦部材を被制動部材に押圧可能な液圧式ブレーキ機構と、前記ピストンを電動モータによる作動によって前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧可能な電動式ブレーキ機構とを備えたブレーキ装置であって、
前記電動モータの回転によって回転する作動軸に螺合するとともに、ワンウエイクラッチを介して前記ピストンに取付けられたナット部材と、前記作動軸にスラストベアリングを介して連結された駆動軸と、前記駆動軸に設けた力伝達変更機構を備え、
前記力伝達変換機構は、駆動軸と一体に形成されたランプボディ４０ａと、ランプボディ４０ａに対向して駆動軸４０に対して回転自在に取り付けられたランプ部材４６と、ランプボディ４０ａとランプ部材４６との間に配置されたボール４７とを備えており、
前記ランプ部材４６に固定されたケーシング４８の他端は前記作動軸４２側に固定５０されており、前記ケーシング４８とランプボディ４０ａとの間にはランプボディ４０ａをランプ部材４６に向けて付勢するためのスプリング４９が配置され、
また、前記駆動軸には、前記電動モータからの回転力を伝達する歯車機構と歯車機構内に配置した弾性体と、弾性体に取り付けたトルクプレートとからなる電動式ブレーキ機構を着脱自在に連結可能に取り付けたことを特徴とするブレーキ装置。 - 前記電動式ブレーキ機構は、電動モータと、前記電動モータとからの回転力を伝達する歯車機構と、前記歯車機構と前記トルクプレートとの間に配置した弾性体と、前記トルクプレートに結合し端部に前記駆動軸に設けた歯車とと連結可能な歯車とを備え、前記歯車は前記駆動軸上の歯車と着脱可能に連結できるように構成したことを特徴とする請求項４に記載のブレーキ装置。
- 前記作動軸、前記駆動軸のいずれかにはパットクリアランス調整手段として回転位置を検出する機構を設け、その電気的ピックアップセンサをキャリパと脱着可能なケーシングへ設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブレーキ装置。
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