JP5141911B2 - ディスクブレーキ - Google Patents

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Description

本発明は、液圧式のディスクブレーキに関するものである。
ブレーキ液の液圧によってブレーキパッドをディスクロータに押付けて制動力を発生させる液圧式のディスクブレーキが公知である。そして、特許文献1には、制動状態を保持する駐車ブレーキ機構を備えた車両用液圧式ディスクブレーキが記載されている。
特開2007−177996号公報
液圧式のディスクブレーキは、ブレーキパッドを押圧するピストンの受圧面積を大きくすることにより、低い液圧で大きな制動力を発生させることができるが、この場合、ピストンの径が大きくなるため、ピストンを装備するブレーキキャリパが大型化するという問題を生じる。
そこで、本発明は、スペース効率に優れたディスクブレーキを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、ディスクロータの両面に配置される一対のブレーキパッドと、該一対のブレーキパッドのうち少なくとも一方を押圧するピストンと、該ピストンを摺動可能に収納する有底筒状のシリンダが形成され、該シリンダ内への液圧供給により、前記ピストンを推進するキャリパと、を備えたディスクブレーキにおいて、前記シリンダの底部には、前記シリンダ内への液圧供給により、前記シリンダの底部側に移動する第1の移動部材と、該第1の移動部材に当接して、該第1の移動部材の推進力を前記シリンダの開口方向への推進力に変換する変換部材と、該変換部材に当接すると共に前記ピストンに接続され、前記変換部材からの前記シリンダの開口方向への推進力を前記ピストンに伝達する第2の移動部材とを有する変換機構が設けられていることを特徴とする。
本発明に係るディスクブレーキによれば、スペース効率を高めることができる。
本発明の第1実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。 図1のA−A線による縦断面図である。 図1のB−B線による縦断面図である。 図1に示すディスクブレーキの変換機構の回転部材のランプ溝の配置を示す正面図である。 図4に示す回転部材に対向する大径直動部材及び小径直動部材のランプ溝の配置を示す正面図である。 図1に示すディスクブレーキの変化機構のランプ溝を展開して示す概略図である。 図1に示すディスクブレーキの変換機構の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第2実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。 図8に示すディスクブレーキの変化機構のランプ溝を展開して示す概略図である。 図8に示すディスクブレーキの変換機構の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第3実施形態に係るディスクブレーキの変化機構のランプ溝を展開して示す概略図である。 本発明の第3実施形態に係るディスクブレーキの変換機構の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第4実施形態に係るディスクブレーキの変化機構のランプ溝を展開して示す概略図である。 本発明の第4実施形態に係るディスクブレーキの変換機構の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第5実施形態に係るディスクブレーキの変換機構の回転部材のランプ溝の配置を示す正面図である。 図15に示す回転部材に対向する大径直動部材及び小径直動部材のランプ溝の配置を示す正面図である。 本発明の第5実施形態に係るディスクブレーキの変化機構のランプ溝を展開して示す概略図である。 本発明の第5実施形態に係るディスクブレーキの変換機構の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第6実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。 図19に示すディスクブレーキの変換機構の第1変形例の要部の構造を示す概略図である。 図19に示すディスクブレーキの変換機構の第2変形例の要部の構造を示す概略図である。 図19に示すディスクブレーキの変換機構の第3変形例の要部の構造を示す概略図である。 図19に示すディスクブレーキの変換機構の第4変形例の要部の構造を示す概略図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態に係るディスクブレーキについて図1から図7を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るディスクブレーキ1は、キャリパ浮動型の液圧式ディスクブレーキであって、車輪とともに回転するディスクロータ2の両側に配置された一対のブレーキパッド3、4と、ディスクロータ2を跨ぐキャリパ5と、車両の非回転部分に固定されてブレーキパッド3、4及びキャリパ5をディスクロータ2の軸方向に沿って移動可能に支持するキャリア6とを備えている。
キャリパ5には、一方のブレーキパッド3の裏金3Aに対向する位置に有底筒状のシリンダ7が形成されている。また、キャリパ5には、ディスクロータ2を跨いで他方のブレーキパッド4の裏金4Aに当接する爪部9が形成されている。シリンダ7の開口7A側には、有底円筒状のピストン10がフォールバックシール11を介して摺動可能に挿入され、ピストン10の底部がブレーキパッド3の裏金3Aに当接している。また、ピストン10によってシリンダ7の内部に液圧室12が形成され、液圧室12にマスタシリンダ、液圧ポンプ等の液圧源が接続される。ピストン10の内部には、パッド摩耗補償機構13が設けられている。また、シリンダ7内の底部7Bには、変換機構14が設けられ、一方、シリンダ7の底部7Bと反対側のキャリパ5の外部には、減速機構15が取付けられている。
パッド摩耗補償機構13は、調整ナット16及び調整ネジ17を備えている。調整ナット16は、ピストン10内に回転可能に支持され、ピストン11に摩擦係合する摩擦面18を有している。また、調整ナット16は、ピストン10に支持されたウエーブワッシャ19のバネ力によってスラストワッシャ20を介して、摩擦面18がピストン10に押圧されている。調整ネジ17は、調整ナット16に螺合し、基端部が後述する変換機構14の小径直動部材21の先端部に当接、係合して、その軸周りの回転が規制されている。この場合、例えば、特開2005−282789号公報の図1及び図2に示されるような、多角形のものを使用することができる。また、調整ネジ17は、シリンダ7に固定されたバネ受22に保持されたコイルバネ23によってシリンダ7の底部側へ付勢されて、小径直動部材21の先端部に押圧されている。ピストン10に嵌合された調整ナット16の先端部とピストン10との間は、シール部材24によってシールされている。
調整ナット16と調整ネジ17とは、多条ネジによって互いに螺合しており、回転−直線運動が相互に変換可能となっている。また、調整ナット16及び調整ネジ17のネジ部Mには、いわゆる、ビルトインクリアランスとよばれる所定の隙間が設けられている。このため、調整ナット16と調整ネジ17とは、相対回転することなく、その隙間の分だけ相互に直線移動できるようになっている。調整ナット16は、調整ネジ17よりも液圧室12に対する受圧面積が大きく、また、コイルバネ23のバネ力は、ウエーブワッシャ19のバネ力よりも大きく設定されている。
次に、変換機構14について、図1に加えて図2から図5を参照して説明する。
変換機構14は、回転運動を直線運動に変換可能なボールランプ機構を備え、回転部材25と、本実施形態における第1の移動部材としての大径直動部材26と、本実施形態における第2の移動部材としての小径直動部材21と、本実施形態における変換部材としてのボール27とを備えている。回転部材25は、略円板状で前端面に外周ランプ溝28及び内周ランプ溝29が形成され、後端面中央部に軸部25Aが一体的に形成されている。そして、軸部25Aがシリンダ7の底部7Bに穿設された開口5Aを貫通して、シリンダ7に対して回転可能に支持され、軸部25Aに取付けられた止輪25Bによって軸方向に固定されている。回転部材25とシリンダ7の底部7Bとの間には、スラストベアリング30が介装されている。ここで、シリンダ7は、上述の開口7Aから底部7Aまでの範囲で形成されている。
図4に示すように、回転部材25の外周側に形成された外周ランプ溝28は、円周方向に沿って延ばされ、等間隔(120°間隔)で3箇所に配置されており、これら3つの外周ランプ溝28は、円周方向に沿って同方向に傾斜されている。また、内周側に形成された内周ランプ溝29は、円周方向に沿って延ばされ、等間隔で外周ランプ溝28と同位相で3箇所に配置され、これら3つの内周ランプ溝29は、円周方向に沿って外周ランプ溝28とは反対方向に傾斜されている。
大径直動部材26は、略円筒状の円環部材で、シリンダ7内に軸方向に沿って摺動可能に挿入され、その外周部の一部とシリンダ7との間に凹凸嵌合部26Aが形成されて、シリンダ7に対する回転が規制されている。また、大径直動部材26とシリンダ7周面との間には、Oリング31が設けられ、上述の液圧室12をシールしている。大径直動部材26の開口部26Bの端部26Cには、図5に示すように、回転部材25の3つの外周ランプ溝28にそれぞれに対向する3つのランプ溝32が形成されている。ランプ溝32は、外周ランプ溝28と同方向に傾斜されている。大径直動部材26の開口部26Bは、大径部26Dと小径部26Eとから段付に形成されており、小径直動部材21が挿入されるようになっている。
小径直動部材21は、大径部21A及び小径部21Bからなる段付円柱状の円柱部材で、大径部21Aが大径直動部材26の開口部26Bの大径部26Dの内部に軸方向に沿って摺動可能に挿入され、その外周部の一部と大径部26Dとの間に凹凸嵌合部21Cが形成されて、大径直動部材26に対する回転が規制されている。小径直動部材21の小径部21Aは大径直動部材26の開口部26Bの小径部26Eに摺動可能に挿入されている。大径直部材26の小径部26Eと小径直動部材21の小径部21Bとの間には、Oリング33が設けられ、上述の液圧室12をシールしている。小径直動部材21の大径部21Aの端部21Dには、図5に示すように、回転部材25の3つの内周ランプ溝29にそれぞれに対向する3つのランプ溝34が形成されている。ランプ溝34は、内周ランプ溝29と同方向に傾斜している。
ボール27は、各部材に作用する荷重に対して充分な剛性を有する鋼球であり、回転部材25の外周ランプ溝28と大径直動部材26のランプ溝32との間、及び内周ランプ溝29と小径直動部材21のランプ溝34との間に、各溝間に1個ずつ装填されている。そして、回転部材25の回転に対して、傾斜した各溝間でボール27が転動することにより、回転部材25に対して大径直動部材26及び小径直動部材21が軸方向に直線運動する。
各ランプ溝の傾斜、相互の位置及びボール27の位置について、図6を参照して説明する。図6(A)は、回転部材25の外周ランプ溝28と大径直動部材26のランプ溝32とこれらの間に装填されたボール27とを示し、図6(B)は、回転部材25の内周ランプ溝29と小径直動部材21のランプ溝34とこれらの間に装填されたボール27とを示している。回転部材25が初期位置(1)から制動位置(2)に向かって制動方向に回転したとき、大径直動部材26は、図6(A)に矢印aで示す方向(シリンダ7の底部方向)に後退するのに対して、小径直動部材21は、図6(B)に矢印bで示す方向(シリンダ7の開口方向)に前進する。また、回転部材25が制動位置(2)から(3)で示す位置すなわち初期位置(1)に制動解除方向に回転したとき、大径直動部材26は、矢印aとは反対方向に前進するのに対して、小径直動部材21は、矢印bとは反対方向に後退する。各ランプ溝の傾斜の高低差(リード)は、小径直動部材21がパッド摩耗補償機構13のネジ部Mの隙間と同等あるいは僅かに大きく設定されている。
ここで、上述のOリング31とOリング33とで規定される大径直動部材26の液圧室12に対する受圧面積は、Oリング33で規定される小径直動部材21の小径部21Bの液圧室12に対する受圧面積よりも充分大きくなっている。なお、ピストン10の先端外周部とシリンダ7の開口部との間は、ダストシール35によってシールされている。
減速機構15は、シリンダ7の底部の反対側でキャリパ5の外側に図示せぬネジ等により取付けられたケース36内にベアリング37によって回転可能に支持されたウォームホイール38と、このウォームホイール38と噛合うウォーム39とを備えている。ウォームホイール38は、変換機構14の回転部材25の軸部25Aに連結されている。ウォーム39は、駆動源である電動モータ40の出力軸40Aに連結されている。そして、電動モータ40によってウォーム39を回転させることにより、ウォームホイール38が所定の減速比で回転し、電動モータの停止状態では、保持機構として機能して、ウォームホイール38は、ウォーム39との噛合いによってその回転位置で固定されるようになっている。
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
先ず、ディスクブレーキ1をサービスブレーキとして作動させる場合について説明する。マスタシリンダ、液圧ポンプ等の液圧源から液圧室12へ液圧を供給すると、ピストン10は、フォールバックシール11を撓ませながら前進して、一方のブレーキパッド3をディスクロータ2に押圧する。また、ピストン10は、その反力によってキャリパ5を移動させ、爪部9を介して他方のブレーキパッド4をディスクロータ2に押圧する。これにより、ブレーキパッド3、4によってディスクロータ2を挟みつけて制動力を発生させる。このとき、減速機構15のウォームホイール38がウォーム39との噛合いによって固定しており、回転部材25が固定されるので、大径直動部材26及び小径直動部材21は、液圧室12の液圧によって後退することはない。
液圧源からの液圧を解放すると、ピストン10は、フォールバックシール11の弾性によって初期位置まで後退して、制動が解除される。このとき、ブレーキパッド3、4の摩耗がない場合には、ピストン10は、調整ナット16と調整ネジ17とのネジ部Mの隙間の範囲内で進退動するので、パッド摩耗補償機構13は作動しない。
ブレーキパッド3、4が摩耗している場合には、制動時にピストン10は、液圧によって調整ナット16と調整ネジ17とのネジ部Mの隙間の範囲を超えて前進する。このとき、ピストン10とフォールバックシール11との間に滑りが生じ、また、調整ナット16の摩擦面18とピストン10との摩擦係合が緩んで調整ナット16が回転する。このようにパッド摩耗補償機構13が伸長することにより、パッド摩耗補償機構13は、ピストン10及び変換機構14の小径直動部材21に当接した状態を維持する。なお、制動時に液圧室12に非常に大きな液圧が作用して、爪部10の撓み等によって、ピストン10がネジ部Mの隙間を超えて変位することがある。この場合は、調整ナット16と調整ネジ17の受圧面積差及びウエーブワッシャ19とコイルバネ23とのバネ力の差によって、調整ネジ16の摩擦面18がピストン10に押付けられて、これらの間の摩擦係合が維持され、調整ネジ17が回転しないことにより、パッド摩耗補償機構13の過調整が防止される。
次に、ディスクブレーキ1を駐車ブレーキとして作動させる場合について、さらに図6及び図7を参照して説明する。この場合、変換機構14及び減速機構15が駐車ブレーキ機構として作動する。
駐車ブレーキの制動開始時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって液圧ポンプ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給し、同時に電動モータ40を作動させてウォーム39を制動方向に回転させる。液圧室12への液圧の供給によって、上記のようにピストン10が前進してブレーキパッド3、4をディスクロータ2に押圧する。一方、減速機構15では、ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で回転して、変換機構14の回転部材25を制動方向に回転させる。
変換機構14では、図6(B)に示すように、回転部材25が初期位置(1)から制動位置(2)に向かって制動方向に回転すると、ボール27の転動によって小径直動部材21が矢印bで示す方向に前進して、調整ねじ17をピストン10側へ前進させる。これにより、調整ネジ17は、液圧によってピストン10と共にブレーキパッド3側に移動する調整ナット16に追従し、これらのネジ部Mの隙間を移動した後、調整ナット16を摩擦面18でピストン10に押圧する。このとき、大径直動部材26は、液圧室12内の液圧を受けて、図6(A)に矢印cで示すように、回転部材25側に押圧されているので、ランプ溝32及び外周ランプ溝28の傾斜によって回転部材25に制動方向の回転力が生じる。このようにして、液圧室12に供給する液圧によって電動モータ40による駆動力を軽減することができる。なお、液圧室12内の液圧は、小径直動部材21にも作用して、回転部材25に非制動方向の回転力を発生させるが、大径直動部材26の液圧室12に対する受圧面積は、小径直動部材21の液圧室12に対する受圧面積よりも大きいので、回転部材25には制動方向の回転力が付与されることになる。
そして、調整ネジ17がピストン10の押圧を開始すると、電動モータの負荷が増大してストール状態が生じるので、このストール状態を検知して、液圧室12への液圧の供給及び電動モータへの通電を停止する。なお、調整ネジ17のピストン10の押圧開始を電動モータの回転、通電時間等の他の方法によって検知して液圧室12への液圧の供給及び電動モータ40への通電を停止してもよい。液圧及び通電の停止後、減速機構15のウォームホイール38とウォーム39との噛合いにより、ウォームホイール38及び回転部材25の回転位置が保持されるので、制動状態を保持することができる。
駐車ブレーキの制動解除時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって電動モータ40を制動時とは反対方向に作動させてウォーム39を制動解除方向に回転させる。ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で制動時とは反対方向に回転して、変換機構14の回転部材25を制動解除方向に回転させる。
変速機構14では、図6(B)に示すように、回転部材25が制動位置(2)から(3)の位置すなわち初期位置(1)に向かって制動解除方向に回転すると、小径直動部材21が矢印bとは反対方向に後退して、調整ネジ17を後退させ、ピストン10がフォールバックシール11の弾性力によって後退して制動が解除される。同時に、図6(A)に示すように、回転部材25の制動位置(2)から(3)の位置すなわち初期位置(1)に向かう回転により、大径直動部材26が矢印aとは反対方向に前進する。なお、運転者の操作によるサービスブレーキの作動等によって液圧室12に液圧が作用している場合には、大径直動部材26に作用する液圧によって回転部材25の制動解除方向への回転が阻止されるが、この場合には、液圧室12の液圧の解除を待って回転部材25が制動解除方向に回転して、制動が解除されることになる。
上述の駐車ブレーキの(1)〜(2)で示す制動開始時及び(2)〜(3)で示す制動解除時の大径直動部材26及び小径直動部材21の位置、液圧室12の液圧及び制動力は、図7に示すチャート図のようになる。
なお、本実施形態では、減速機構15のウォームホイール38とウォーム39との噛合いによって駐車ブレーキの制動状態を保持するようにしているが、他の形式の非可逆性の減速機構を用いてもよい。また、非可逆性の減速機構を用いず、別途、回転部材25の回転位置を保持する保持手段を用いてもよい。
次に、本発明の第2実施形態について、図8から図10を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図8に示すように、本実施形態に係るディスクブレーキでは、シリンダ7に固定されたバネ受22と変換機構14の大径直動部材26との間に圧縮バネであるコイルバネ50が介装され、コイルバネ50のバネ力によって大径直動部材26は、回転部材31側へ付勢されている。
図9(A)に示すように、回転部材25の外周ランプ溝28及びこれに対向する大径直動部材26のランプ溝32は、中央部に最深部を有するようにV字形に形成された傾斜部28a、28b及び32a、32bをそれぞれ有し、最も浅い両端部にボール27の球面が係合する凹部28c、28d及び32c、32dがそれぞれ形成されている。そして、図9(A)において、非制動状態の初期位置(1)では、回転部材25の凹部28cと大径直動部材26の凹部32cとが互いに対向し、これらの間にボール27が配置されている。なお、大径直動部材26に作用するコイルバネ50のバネ力によって回転部材25が回転しないようにコイルバネ50のバネ力、並びに、外周ランプ溝28及びランプ溝32の傾斜角度が設定されている。
一方、図9(B)に示すように、回転部材25の内周ランプ溝29及びこれに対向する小径直動部材21のランプ溝34は、一端部に最深部を有し、最深部から中央部へ上方に傾斜する傾斜部29a、34aがそれぞれに形成され、中央部から他端部まで平坦に延びる平端部29b、34bがそれぞれに形成され、最深部にボール27の球面が係合する凹部29c、34cがそれぞれ形成されている。そして、図9(B)において非制動状態の初期位置(1)では、回転部材25の凹部29cと小径直動部材21の凹部34cとが互いに対向し、これらの間にボール27が配置される。また、内周ランプ溝29及びランプ溝34の傾斜の高低差(リード)は、ネジ部Mの隙間に合せて設定されている。
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
サービスブレーキとしての作動は、上記第1実施形態と同様である。このとき、図9(A)に示すように、初期位置(1)において、ボール27は、内周ランプ溝28及びランプ溝32の凹部28c、32cが保持手段として機能することによって保持されており、液圧室12の液圧によって大径直動部材26が移動して回転部材25が回転することがないので、減速機構15は非可逆性又は保持機能を有していなくてもよい。
次に、駐車ブレーキとして作動させる場合について、さらに図9及び図10を参照して説明する。駐車ブレーキの制動開始時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって液圧ポンプ等の液圧源からシリンダ室12に液圧を供給し、同時に電動モータ40を作動させてウォーム39を制動方向に回転させる。液圧室12への液圧の供給によって、上記第1実施形態と同様、ピストン10が前進してブレーキパッド3、4をディスクロータ2に押圧する。一方、減速機構15では、ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で回転して、変換機構14の回転部材25を制動方向に回転させる。
変換機構14では、図9(B)に示すように、回転部材25が初期位置(1)から制動位置(2)に向かって制動方向に回転すると、ボール27が傾斜部29a、34aを転動することによって小径直動部材21が矢印bで示す方向に前進して、調整ねじ17をピストン10側へ前進させる。これにより、調整ネジ17は、液圧によってピストン10と共にブレーキパッド3側に移動する調整ナット16に追従し、これらのネジ部Mの隙間を移動した後、調整ナット16を摩擦面18でピストン10に押圧し、ボール27は内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34bに達する。
このとき、大径直動部材26は、液圧室12内の液圧を受けて、図9(A)に矢印cで示すように、回転部材25側に押圧されているので、回転部材25の回転によってボール27が凹部28a、32aの縁部を乗越えた後、傾斜部28a、32aを転動することよって回転部材25に制動方向の回転力を発生させる。これにより、液圧室12に供給する液圧によって電動モータ40による駆動力を軽減することができる。
そして、図9(A)、(B)の制動位置(2)に示すように、ボール27が内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34bに達し、同時に外周ランプ溝28及びランプ溝32の最深部に達した時点で液圧室12への液圧の供給を停止する。この状態で、電動モータ40は、制動方向にさらに回転し、回転部材25が保持位置(3)に達した時点で電動モータ40への通電を停止する。このとき、大径直動部材26は、液圧室12の液圧が解放されているので、コイルバネ50のバネ力のみに抗して液圧室12側へ移動することができる。また、小径直動部材25は、ボール27が平端部29b、34bを転動して軸方向に移動しないので、電動モータ40への負荷を生じない。
この状態では、小径直動部材21には、ブレーキパッド3からの反力が作用するが、ボール27が平端部29b、34bにあるため、回転部材25に回転力が生じることがない。また、回転部材25は、大径直動部材26との間の凹部28c、32c間でボール27が保持されることにより、その回転位置が保持される。これにより、電動モータ40への通電を停止した後も制動状態を保持することができる。この場合、減速機構15は非可逆性又は保持機能を有していなくてもよい。
駐車ブレーキの制動解除時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって電動モータ40を制動時とは反対方向に作動させてウォーム39を制動解除方向に回転させる。ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で制動時とは反対方向に回転して、変換機構14の回転部材25を制動解除方向に回転させる。
変換機構14では、図9(A)、(B)に示すように、回転部材25が制動解除方向に回転すると、大径直動部材26は、ボール27が凹部32d、28dの縁部を乗越えて傾斜部32b、28bを最深部に向かって転動することにより、矢印aで示すように回転部材25側へ移動し、小径直動部材25は、ボール27が平端部29b、34bを転動することにより、軸方に移動しない。そして、回転部材25が制動位置(4)に達した後は、大径直動部材26は、ボール27が傾斜部32a、28aを転動することにより、ピストン10側へ移動し、小径直動部材25は、ボール27が凹部29c、34cに向かって傾斜部29a、34aを転動することにより、回転部材25側へ後退し、回転部材25が制動解除位置(5)すなわち初期位置(1)に戻る。これにより、調整ネジ17が後退し、ピストン10がフォールバックシール11の弾性力によって後退して制動が解除される。なお、大径直動部材26が保持位置(3)から制動位置(4)に移動する間は、液圧室12に液圧を供給してもよい。
上述の駐車ブレーキの(1)〜(3)で示す制動開始時及び(3)〜(5)で示す制動解除時の大径直動部材26及び小径直動部材21の位置、液圧室12の液圧及び制動力は、図10に示すチャート図のようになる。
次に、本発明の第3実施形態について、図11及び図12を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第2実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
本実施形態では、コイルバネ50は設けられていない。図11(A)に示すように、回転部材25の外周ランプ溝28及び大径直動部材26のランプ溝32は、一方の傾斜部28b、32bの代りに、平端部28e、32eが設けられ、凹部28d、32dは省略されている。また、図11(B)に示すように、回転部材25の内周ランプ溝29及び小径直動部材21のランプ溝34は、平端部29b、34bの端部にボール27の球面に係合する凹部29d、34dが設けられている。
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
サービスブレーキとしての作動は、上記第2実施形態と同様である。
次に、駐車ブレーキとして作動させる場合について説明する。
駐車ブレーキの制動開始時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって液圧ポンプ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給し、同時に電動モータ40を作動させてウォーム39を制動方向に回転させる。液圧室12への液圧の供給によって、上記第2実施形態と同様、ピストン10が前進してブレーキパッド3、4をディスクロータ2に押圧する。一方、減速機構15では、ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で回転して、変換機構14の回転部材25を制動方向に回転させる。
変換機構14では、図11(B)に示すように、回転部材25が初期位置(1)から制動位置(2)に向かって制動方向に回転すると、ボール27が凹部29c、34cの縁部を乗越した後、傾斜部29a、34aを転動することによって小径直動部材21が矢印bで示す方向に前進して、調整ねじ17をピストン10側へ前進させる。これにより、調整ネジ17は、液圧によってピストン10と共にブレーキパッド3側に移動する調整ナット16に追従し、これらのネジ部Mの隙間を移動した後、調整ナット16を摩擦面18でピストン10に押圧し、ボール27は内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34bに達する。
このとき、大径直動部材26は、液圧室12内の液圧を受けて、図11(A)に矢印cで示すように、回転部材25側に押圧されているので、回転部材25の回転によってボール27は、凹部28a、32aの縁部をのり越えた後、傾斜部28a、32aを転動することよって回転部材25に制動方向の回転力を発生させ、平端部28e、32eに達する。これにより、液圧室12に供給する液圧によって電動モータ40の駆動力を軽減することができる。
そして、ボール27が内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34b及び外周ランプ溝28及びランプ溝32の平端部28e、32eに達した後、電動モータ40が制動方向にさらに回転し、回転部材25が保持位置(3)に達して、ボール27が凹部29d、34dに係合した時点で、液圧室12への液圧の供給及び電動モータ40への通電を停止する。このとき、ボール27は、平端部28e、32eを転動しており、大径直動部材26に回転力が生じないので、電動モータ40への負荷を生じない。なお、回転部材25が制動位置(2)に達した時点で液圧室12への液圧の供給を停止してもよい。
この状態では、小径直動部材21には、ブレーキパッド3からの反力が作用するが、ボール27が平端部28e、32eにあり、凹部29d、34d間に保持されているので、回転部材25に回転力が生じず、その回転位置が保持される。これにより、電動モータ40への通電を停止した後も制動状態を保持することができる。この場合、減速機構15は非可逆性又は保持機能を有していなくてもよい。
駐車ブレーキの制動解除時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって電動モータ40を制動時とは反対方向に作動させてウォーム39を制動解除方向に回転させる。ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で制動時とは反対方向に回転して、変換機構14の回転部材25を制動解除方向に回転させる。
図11(A)、(B)に示すように、変速機構14では、回転部材25は、制動解除方向に回転して、内周ランプ溝29及びランプ溝34では、ボール27が凹部29d、34dの縁部を乗越えて平端部29b、34bを転動し、また、外周ランプ溝28及びランプ溝32では、ボール27が平端部28e、32eを転動して、制動位置(4)に達する。このとき、小径直動部材21及び大径直動部材26は、ボール27が平端部29b、34b及び平坦部28e、32eを転動するので、軸方向に移動しない。
更に、回転部材25が制動解除方向に回転すると、ボール27が傾斜部29a、34aを転動することにより、小径直動部材21は、回転部材25側へ後退し、回転部材25が制動解除位置(5)すなわち初期位置(1)に戻り、ボール27が凹部29c、34c間で保持される。これにより、調整ネジ17が後退し、ピストン10がフォールバックシール11の弾性力によって後退して制動が解除される。このとき、大径直動部材26は、ボール27が傾斜部28a、32aを転動することにより、ピストン10側へ前進するが、液圧室12に液圧が供給されていないので、電動モータ40の負荷が増大することはない。
上述の駐車ブレーキの(1)〜(3)で示す制動開始時及び(3)〜(5)で示す制動解除時の大径直動部材26及び小径直動部材21の位置、液圧室12の液圧及び制動力は、図12に示すチャート図のようになる。
次に、本発明の第4実施形態について、図8、図13及び図14を参照して説明する。なお、上記第3実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
本実施形態では、図8に示す第2実施形態と同様、バネ受22と変換機構14の大径直動部材26との間にコイルバネ50が介装され、コイルバネ50のバネ力によって大径直動部材26が回転部材31側へ付勢されている。また、図13(A)に示すように、回転部材25の外周ランプ溝28の平端部28e及び大径直動部材26のランプ溝32の平端部32eの端部に凹部28f、32fが形成され、また、図13(B)に示すように、回転部材25の内周ランプ溝29の平端部29b及び小径直動部材21のランプ溝34の平端部34bの端部に凹部29d、34dが省略されている。
このように構成したことにより、サービスブレーキとしての作動は、上記第3実施形態と同様である。また、駐車ブレーキとして作動させる場合には、図13(A)及び(B)に示すように、回転部材が保持位置(4)に移動したとき、回転部材25と大径直動部材26との間で、ボール27が凹部28f、32fに係合してコイルバネ50のバネ力によって保持される。これにより、電動モータ40への通電を停止した後も回転部材25の回転位置が保持されるので、制動状態を保持することができる。
本実施形態に係る駐車ブレーキの(1)〜(3)で示す制動開始時及び(3)〜(5)で示す制動解除時の大径直動部材26及び小径直動部材21の位置、液圧室12の液圧及び制動力は、図14に示すチャート図のようになる。
次に、本発明の第5実施形態について、図8、図15から図18を参照して説明する。なお、上記第2実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図15、16及び図17(A)に示すように、回転部材25の各外周ランプ溝28及びこれに対向する大径直動部材26の各ランプ溝32は、円周方向に沿って中心角60°の範囲に延ばされたものが6つ配置され、一体化されて連続する環状溝を形成している。そして、円周方向に隣接する各外周ランプ溝28及び各ランプ溝32の両端部の凹部28c、32cと28d、32dとが重なり合って共通の凹部28cd、32cdとなっている。そして、図17(A)において、非制動状態の初期位置(1)では、回転部材25の凹部28cdと大径直動部材26の凹部32cdとが互いに対向し、合計6個の凹部28cd、32cdに1つおきに合計3つのボール27が配置される。なお、図17(A)は、中心角120°の範囲に延びる隣接する2つの外周ランプ溝28及びランプ溝32を展開して概略的に示している。
一方、図17(B)に示すように、回転部材25の内周ランプ溝29及びこれに対向する小径直動部材21のランプ溝32は、円周方向に沿って中心角60°の範囲に延ばされ、更に平端部29b、32bの端部に連なるように、円周方向に更に中心角60°の範囲に延びる制動解除部41、42が設けられて、これらが中心角120°の範囲に延ばされている。そして、3つの内周ランプ溝29及びランプ溝32が一体化されて連続する環状溝を形成している。
制動解除部41、42は、平端部29b、32bから円周方向中央部まで下方へ傾斜する傾斜部41a、42aと、円周方向中央部から小さな凹凸をともなって水平に延びる凹凸部41b、42bとを有している。そして、互いに隣接する内周ランプ溝29の端部の凹部29cと凹凸部41bの端部とが重なり合い、ランプ溝32の端部の凹部32cと凹凸部42bの端部とが重なり合っている。
図17(B)において、非制動状態の初期位置(1)では、内周ランプ溝29の凹部29cとランプ溝34の凹部34cとが対向し、これらの間にボール27が配置され、回転部材25と小径直動部材21との間に合計3つのボール27が介装されている。
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
サービスブレーキとしての作動は、上記第2実施形態と同様である。
駐車ブレーキとして作動させる場合について、以下に説明する。
駐車ブレーキの制動開始時には、上記第2実施形態と同様、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって液圧ポンプ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給し、同時に電動モータ40を作動させてウォーム39を制動方向に回転させる。液圧室12への液圧の供給によって、ピストン10が前進してブレーキパッド3、4をディスクロータ2に押圧する。一方、減速機構15では、ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で回転して、変換機構14の回転部材25を制動方向に回転させる。
変換機構14では、図17(B)に示すように、回転部材25が初期位置(1)から制動位置(2)に向かって制動方向に回転すると、ボール27が傾斜部29a、34aを転動することによって小径直動部材21が矢印bで示す方向に前進して、調整ねじ17をピストン10側へ前進させる。これにより、調整ネジ17は、液圧によってピストン10と共にブレーキパッド3側に移動する調整ナット16に追従し、これらのネジ部Mの隙間を移動した後、調整ナット16を摩擦面18でピストン10に押圧し、ボール27は内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34bに達する。
このとき、大径直動部材26は、液圧室12内の液圧を受けて、図17(A)に矢印cで示すように、回転部材25側に押圧されているので、回転部材25の回転によってボール27が凹部28cd、32cdの縁部を乗越えた後、傾斜部28a、32aを転動することよって回転部材25に制動方向の回転力を発生させる。これにより、液圧室12に供給する液圧によって電動モータ40による駆動力を軽減することができる。
そして、図17(A)、(B)の制動位置(2)に示すように、ボール27が内周ランプ溝29及びランプ溝34の平端部29b、34bに達し、同時に外周ランプ溝28及びランプ溝32の最深部に達した時点で液圧室12への液圧の供給を停止する。この状態で、電動モータ40は、制動方向にさらに回転し、回転部材25が保持位置(3)に達した時点で電動モータ40への通電を停止する。このとき、大径直動部材26は、液圧室12の液圧が解放されているので、コイルバネ50のバネ力のみに抗して液圧室12側へ移動することができる。また、小径直動部材25は、ボール27が平端部29b、34bを転動して軸方向に移動しないので、電動モータ40への負荷を生じない。
この状態では、小径直動部材21には、ブレーキパッド3からの反力が作用するが、ボール27が平端部29b、34bにあるため、回転部材25に回転力が生じることがない。また、回転部材25は、大径直動部材26との間の凹部28cd、32cd間でボール27が保持されることにより、その回転位置が保持される。これにより、電動モータ40への通電を停止した後も制動状態を保持することができる。この場合、減速機構15は非可逆性又は保持機能を有していなくてもよい。
駐車ブレーキの制動解除時には、駐車ブレーキスイッチ等の操作によって電動モータ40を制動時と同じ方向に作動させてウォーム39を制動時と同じ方向に更に回転させる。ウォーム39の回転により、ウォームホイール38が所定の減速比で制動時と同じ方向に更に回転して、変換機構14の回転部材25を制動時と同じ方向に更に回転させる。
変速機構14では、図17(A)、(B)に示すように、回転部材25が制動時と同じ方向に制動解除位置(4)に向かって更に回転すると、大径直動部材26は、ボール27が凹部32cd、28cdの縁部を乗越えて傾斜部32b、28bを最深部に向かって転動することにより、矢印aで示すように回転部材25側へ移動し、小径直動部材25は、ボール27が制動解除部41、42の傾斜部41a、42aを転動することにより、回転部材25側へ後退する。これにより、調整ネジ17が後退し、ピストン10がフォールバックシール11の弾性力によって後退して制動が解除される。なお、大径直動部材26が保持位置(3)から制動解除(4)に移動する間は、液圧室12に液圧を供給してもよい。
回転部材25が制動解除位置(4)に達した後、ボール27は、凹凸部41b、42bを転動して(5)で示す位置すなわち初期位置(1)に達する。このとき、ボール27が、凹凸部41b、42bを転動することにより、電動モータ40の負荷が変動するので、電動モータ40のリップル電流を検出することにより、駐車ブレーキの解除を検知することができる。なお、制動解除位置(4)から初期位置(1)の間、サービスブレーキの作動等によって液圧室12に液圧が供給された場合、この液圧が電動モータ40の負荷となって回転部材25の回転を妨げることになるので、液圧が解放された時点で回転部材25は、初期位置(1)まで回転することになる。
上述の駐車ブレーキの(1)〜(3)で示す制動開始時及び(3)〜(5)で示す制動解除時の大径直動部材26及び小径直動部材21の位置、液圧室12の液圧及び制動力は、図18に示すチャート図のようになる。
次に、本発明の第6実施形態について、図19を参照して説明する。なお、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同様の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
本実施形態に係るディスクブレーキでは、図19に示すように、減速機構15及び電動モータ40を省略して駐車ブレーキとしての機能を省略し、変換機構14の回転部材25が自由に回転できるようになっている。
このように構成したことにより、液圧室12に液圧を供給したとき、変換機構14の大径直動部材26が液圧を受けて後退し、ボール27が傾斜溝であるランプ溝32及び外周ランプ溝28を転動することによって回転部材25に制動方向の回転力が生じ、回転部材25が制動方向に回転し、回転部材25の内周ランプ溝29及び小径直動部材21のランプ溝34でボール27が転動して、小径直動部材21をピストン10側へ移動させる。これにより、調整ネジ17は、液圧によってピストン10と共にブレーキパッド3側に移動する調整ナット16に追従し、これらのネジ部Mの隙間を移動した後、調整ナット16を摩擦面18でピストン10に押圧する。その結果、液圧によるピストン10の推進力に加えて、変換機構14によって生じた押圧力がピストン10に作用することになり、ピストン10の推進力を増大させることができる。
次に、上記第6実施形態の変換機構の変形例について、図20から図23を参照して説明する。なお、上記第6実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ図示して詳細に説明する。
図20及び図21に示す変形例では、変換機構14Aは、ボールランプ機構の代りに、リンク機構を利用して大径直動部材26に作用する液圧によって小径直動部材21に推進力を発生させるようになっている。
図20及び図21に示すように、変換機構14Aは、大径直動部材26及び小径直動部材21の背部にこれらの径方向に延びるリンク部材43が設けられている。リンク部材43は、リンク部材43に直交するピン44によって回動可能に支持され、一端部が大径直動部材26の後端部に当接し、他端部が小径直動部材21の後端部に当接している。ピン44は、リンク部材43の大径直動部材26との当接部からの距離が小径直動部材21との当接部からの距離がよりも充分大きくなっており、このレバー比によって大径直動部材26から受けた力を増力して小径直動部材21に伝達するように配置されている。リンク部材43は、図示の例では、等間隔で3つ配置されているが、他の配置でもよい。
このように構成したことにより、マスタシリンダ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給したとき、その液圧によって大径直動部材26が後退し、リンク部材43がピン44を軸として回転して小径直動部材21をピストン10側へ前進させる。これにより、液圧室12に対してピストン10の受圧面積を大きくしたのと同様の作用効果が得られる。このとき、リンク部材43及びピン44のレバー比によって大径直動部材26からリンク部材43を介して小径直動部材21に伝達される力が増力されるので、液圧室に供給した液圧によるピストン10の推進力に加えて変換機構14Aによって増大された押圧力を調整ネジ17を介してピストン10に作用させることができ、ピストン10の推進力を増大させることができる。
図22に示す変形例では、変換機構14Bは、ボールランプ機構の代りに流動部材を利用して小径直動部材21に推進力を発生させるようになっている。
図22に示すように、変換機構14Bでは、大径直動部材26及び小径直動部材21とシリンダ7の底部との間に液圧室45が形成され、液圧室45に流動部材としてブレーキ液が充填されている。小径直動部材21は、液圧室45に対する大径部21Aの受圧面積を充分大きくし、液圧室12に対する小径部21Bの受圧面積を充分小さくしてある。これにより、大径直動部材26は、液圧室12に対する受圧面積が充分大きくなり、液圧室45に対する受圧面積が充分小さくなっている。
このように構成したことにより、マスタシリンダ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給したとき、その液圧によって大径直動部材26が後退して、液圧室45内のブレーキ液を加圧し、液圧室45内の液圧によって小径直動部材21がピストン10側へ前進する。このとき、液圧室12、45に対する大径直動部材26及び小径直動部材21の受圧面積の相違によって、小径直動部材21に生じる推進力が増力される。その結果、液圧室12に供給した液圧によるピストン10の推進力に加えて変換機構14Aによって増大された押圧力を調整ネジ17を介してピストン10に作用させることができ、ピストン10の推進力を増大させることができる。なお、液圧室45には、大径直動部材26から小径直動部材21に圧力を伝達することができるものであれば、ブレーキ液の代わりに他の流動性部材を充填してもよい。
図23に示す変形例では、変換機構14Cは、ボールランプ機構の代りに液圧を利用して小径直動部材21に推進力を発生させるようになっている。
大径直動部材26及び小径直動部材21は、シリンダ7の底部に形成されたシリンダ部7A、7Bに液密的に挿入されて、それぞれの背部に液圧室46、47が形成されている。液圧室46、47間は、通路48を介して互いに接続されている。通路48には、これを開閉するソレノイドバルブ49が設けられている。液圧室46、47には、ブレーキ液が充填されている。大径直動部材26は、液圧室12に対する受圧面積が充分大きく、液圧室46に対する受圧面積が充分小さく、また、小径直動部材21は、液圧室12に対する受圧面積が充分小さく、液圧室47に対する受圧面積が充分大きくなっている。
このように構成したことにより、ソレノイドバルブ48を開いた状態で、マスタシリンダ等の液圧源から液圧室12に液圧を供給したとき、その液圧によって大径直動部材26が後退して、液圧室46内のブレーキ液を加圧し、これにより、通路48を介して液圧室47が加圧され、液圧室47内の液圧によって小径直動部材21がピストン10側へ前進する。このとき、大径直動部材26の液圧室12、46に対する受圧面積及び小径直動部材21の液圧室12、47に対する受圧面積の相違によって、小径直動部材21に生じる推進力が増力される。その結果、液圧室12に供給した液圧によるピストン10の推進力に加えて変換機構14Aによって増大された押圧力を調整ネジ17を介してピストン10に作用させることができ、ピストン10の推進力を増大させることができる。
また、この状態でソレノイドバルブ49を閉じることにより、液圧室47内の液圧を保持することができ、小径直動部材21を保持して、制動状態を保持することができる。そして、ソレノイドバルブ49を開くことにより、液圧室47の液圧が解放され、小径直動部材21が後退して、制動力が解除される。これにより、駐車ブレーキとして作動させることができる。
なお、上記実施形態においては、液圧室12の液圧によって大径直動部材26を後退させて小径直動部材21がピストン10側へ前進するように構成したが、これとは逆に、液圧室12の液圧によって小径直動部材21を後退させて大径直動部材26をピストン10側へ前進するように構成してもよい。この場合には、Oリング33で規定される小径直動部材21の小径部21Bの液圧室12に対する受圧面積を、Oリング31とOリング33とで規定される大径直動部材26の液圧室12に対する受圧面積よりも充分大きくすることになる。また、この場合には、小径直動部材21が本発明の第1の移動部材を、大径直動部材26が本発明の第2の移動部材を構成することになる。
1 ディスクブレーキ、2 ディスクロータ、3、4 ブレーキパッド、 5 キャリパ、7 シリンダ、10 ピストン、14 変換機構、21 小径直動部材(第2の移動部材)、26 第1の移動部材、27 ボール(変換部材)、28 外周ランプ溝28(変換部材)、29 内周ランプ溝(変換部材)、32、34 ランプ溝(変換部材)

Claims (9)

  1. ディスクロータの両面に配置される一対のブレーキパッドと、
    該一対のブレーキパッドのうち少なくとも一方を押圧するピストンと、
    該ピストンを摺動可能に収納する有底筒状のシリンダが形成され、該シリンダ内への液圧供給により、前記ピストンを推進するキャリパと、
    を備えたディスクブレーキにおいて、
    前記シリンダの底部には、
    前記シリンダ内への液圧供給により、前記シリンダの底部側に移動する第1の移動部材と、
    該第1の移動部材に当接して、該第1の移動部材の推進力を前記シリンダの開口方向への推進力に変換する変換部材と、
    該変換部材に当接すると共に前記ピストンに接続され、前記変換部材からの前記シリンダの開口方向への推進力を前記ピストンに伝達する第2の移動部材と
    を有する変換機構が設けられていることを特徴とするディスクブレーキ。
  2. 駐車ブレーキ指令に応じて、前記シリンダ内への液圧の供給により、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押圧し、前記シリンダからの液圧解放後も機械的に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有し、
    該駐車ブレーキ機構は、
    前記変換機構と、
    前記第2の移動部材の前記シリンダの開口方向への推進力を前記ピストンに伝達している状態で前記第2の移動部材の位置を保持する保持機構と
    を備えてな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。
  3. 前記第1の移動部材と前記第2の移動部材とは、前記シリンダ内を摺動する円環部材と、該円環部材内に挿入され、該円環部材と同心の円柱部材とからな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。
  4. 前記シリンダに対する前記円環部材の受圧面積は、前記円柱部材の受圧面積よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載のディスクブレーキ。
  5. 前記変換部材は、前記第1の移動部材の推進力を増力して前記第2の部材に伝達することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のディスクブレーキ。
  6. 前記変換部材は、板状部材に互いに逆方向のリードを有する外周ランプ溝と内周ランプ溝とが形成されたボールランプ機構であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のディスクブレーキ。
  7. 前記変換部材は、板状部材に互いに逆方向のリードを有する外周ランプ溝と内周ランプ溝とが形成されたボールランプ機構であって、
    前記保持機構は、前記外周ランプ溝又は内周ランプ溝に形成される凹部であることを特徴とする請求項2に記載のディスクブレーキ。
  8. 前記板状部材には、該板状部材を回転させる電動モータが接続されていることを特徴とする請求項7に記載のディスクブレーキ。
  9. 前記板状部材と前記電動モータとの間には不可逆の減速機構が設けられ、該減速機構が前記保持機構をなしていることを特徴とする請求項8に記載のディスクブレーキ。
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