JP5387830B2 - 電動ディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータによってブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる電動ディスクブレーキに関するものである。

電動ディスクブレーキとして、電動モータのロータの回転運動をボールねじ機構、ボールランプ機構等の回転−直動変換機構を用いてピストンの直線運動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるものが知られている。電動ディスクブレーキは、運転者によるブレーキペダルの作動量（踏力又は変位量）をセンサによって検出し、制御装置によって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を発生させる。そして、例えば特許文献１には、回転−直動変換機構としてボールランプ機構を用いた電動ディスクブレーキが開示されている。

特開２００８−８９０２９号公報

回転−直動変換機構を備えた電動ディスクブレーキでは、ピストンを推進する回転−直動変換機構の直動部材、例えば上記特許文献１のものではボールランプ機構の直動ディスクをピストンと共に軸回りの回転に対して回り止めを行なっている。このとき、特許文献１に記載されたものでは、直動ディスクをピストンに対して固定し、ピストンの前端部に取付けたピンをブレーキパッドの裏板に形成された凹部に係合することによって、これらの回り止めを行なっている。

ところが、上記特許文献１におけるピストンの回り止め構造では、電動ディスクブレーキのメンテナンス作業時等において、ピストンを大きく後退させると、ピストンのピンがブレーキパッドの裏板の凹部から外れてしまう。

本発明は、ピストンの作動位置によらずにピストンの軸回りの回り止めを行うことができる電動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、キャリパ本体の内部に、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換する回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構によってキャリパ本体内を移動して、ブレーキパッドをディスクロータに押圧するピストンとを備えた電動ディスクブレーキにおいて、
前記キャリパ本体に、前記ピストンが挿入される円筒状のスリーブを取付け、前記ピストンの外周面及び前記スリーブの内周面に互いに対向して軸方向に沿って延びる案内溝を形成し、前記案内溝に転動体を装填して、前記スリーブと前記ピストンとを軸方向に移動可能かつ軸回りの回転を阻止するように支持したことを特徴とする。

本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、ピストンの作動位置によらずにピストンの軸回りの回り止めを行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電動ディスクブレーキの縦断面図である。 図１の電動ディスクブレーキのピストン案内部分のＡ−Ａ線による縦断面である。 図１ピストン及びスリーブの斜視図である。 図１に示す電動ディスクブレーキのスリーブの側面図である。 図１に示す電動ディスクブレーキのスリーブの正面図である。 図１に示す電動ディスクブレーキのピストンの側面図である。 図１に示す電動ディスクブレーキにおいて、ブレーキパッドが摩耗した状態を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動ディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型ディスクブレーキであって、車輪と共に回転するディスクロータＤと、サスペンション部材等の車体側の非回転部分（図示せず）に固定されるキャリア２と、ディスクロータＤの両側に配置されてキャリア２によって支持される一対のブレーキパッド３Ａ、３Ｂと、ディスクロータＤを跨ぐように配置されてキャリア２に対してディスクロータＤの軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体４とを備えている。

キャリパ本体４には、ディスクロータＤの一側に対向して開口する貫通穴を有する円筒状のシリンダ部５及びシリンダ部５からディスクロータＤを跨いで反対側へ延びる爪部６が一体的に形成されている。キャリパ本体４のシリンダ部５内には、ピストンユニット７及びモータ／制御装置ユニット８が設けられている。

ピストンユニット７は、シリンダ部５に挿入されて軸方向に沿って移動可能に案内される有底円筒状のピストン９と、ピストン９の内部に収容された回転−直動変換機構であるボールランプ機構１０及び差動減速機構１１と、パッド摩耗補償機構１２とを一体化したものである。

ボールランプ機構１０は、回転ディスク１３及び直動ディスク１４の傾斜溝間に鋼球であるボール１５が介装されており、回転ディスク１３と直動ディスク１４とを相対回転させることにより、傾斜溝間でボール１５が転動して、回転ディスク１３と直動ディスク１４とを回転角度に応じて軸方向に相対移動させる。これにより、回転運動を直線運動に変換する。なお、本実施形態においては、回転−直動変換機構をボールランプ機構１０としているが、ボールネジ機構やローラランプ機構、精密ローラネジ機構等としてもよい。

差動減速機構１１は、ボールランプ機構１０と、モータ／制御装置ユニット８の電動モータ１６との間に介装され、電動モータ１６のロータ１７の回転を所定の減速比で減速してボールランプ機構１０の回転ディスク１３に伝達する。パッド摩耗補償機構１２は、ブレーキパッド３Ａ、３Ｂの摩耗（ディスクロータＤとの接触位置の変化）に対して、電動モータ１６の回転時に調整スクリュ１８を回転させて前進させ、ピストンユニット７を追従させるようになっている。

モータ／制御装置ユニット８には、電動モータ１６、電動モータ１６の回転位置を検出するレゾルバ１９、電動モータ１６のロータ１７の回転位置を保持するための駐車ブレーキ機構２１及び電動モータ１６及び駐車ブレーキ機構２１の作動を制御する制御装置２２が一体的に組込まれている。そして、制御装置２２により、運転者によるブレーキペダルの操作、あるいは、トラクション制御、車両安定化制御等の自動ブレーキ制御を実行するために車両に搭載された車載コントローラ（図示せず）から指令された制動力信号及びレゾルバ１９からの回転位置信号に基づいて、電動モータ１６のステータ２０のコイルに制御電流を供給してロータ１７の回転を制御する。また、運転者による駐車ブレーキの操作により、駐車ブレーキ機構２１を作動させる。

次に、本実施形態の要部である、シリンダ部５のピストン９の案内部の構造について、更に図２乃至図６を参照して説明する。
シリンダ部５のディスクロータＤ側の開口部には、大径のボール案内部２３が形成され、ボール案内部２３には、円筒状のスリーブ２４が嵌合されている。スリーブ２４は、円筒部２５の軸方向の一端部よりの部位に外側フランジ２６が形成され、外側フランジ部２６の直径方向両側に延びる耳部に一対のボルト穴２７が貫通されている。円筒部２５には、円筒部２５を径方向に貫通し、軸方向に沿って延びるボール案内溝２８（案内溝）が周方向に等間隔で複数（図示の例では５つ）形成されている。スリーブ２４の外側フランジ２６に対してボール案内溝２８とは反対側の端部には、外周溝２９が形成されている。

スリーブ２４は、円筒部２５をボール案内部２３内に嵌合し、外側フランジ部２６をボール案内部２３の開口縁部に当接した状態で、ボルト穴２７にボルト（図示せず）を挿入してキャリパ本体４にネジ込むことによって固定されている。ボール案内部２３とスリーブ２４の円筒部２５との間は、ボール案内部２３の開口縁部に設けられたＯリング３０によってシールされている。

ピストン９は、その開口端側が拡径されて、スリーブ２４の円筒部２５内に嵌合する案内部３１が形成されている。案内部３１には、スリーブ２４のボール案内溝２８に対向して、これと同数のボール溝３２が案内溝として形成されている。そして、キャリパ本体４のボール案内部２３と、各スリーブ２４のボール案内溝２８と、ピストン９のボール溝３２との間に、係合部材であるボール３３（鋼球）が装填されている。ボール３３は、ボール案内部２３、ボール案内溝２８及びボール溝３２に接触しながら転動し、スリーブ２４に対して、ピストン９を軸方向に沿って移動可能に支持すると共に、ピストン９の軸回りの回転を阻止している。なお、ピストン９の底部と、ピストン９の内部に挿入されたボールランプ機構１０の直動部材１４とは、凹凸嵌合によって軸回りに相対回転しないように、互いに固定されている。

ボール溝３２は、案内部３１上において、ピストン９の底部側の端部から開口端部付近まで延ばされている。ピストン９の円筒部には、ボール溝３２の端部に隣接する部位にスナップリング３４が取付けられており、キャリパ本体５からスリーブ２４を取外した状態でも、ボール３３が脱落することなく、ボール溝３２内で保持されるようになっている。ボール案内溝２８及びボール溝３２の軸方向長さは、ピストン９の最大ストローク、すなわち、ピストン９が図１に示す最も後退した位置から図７に示す最も前進した位置（なお、図７は、ブレーキパッド３Ａ、３Ｂが摩耗して、その残量が０の状態を示している。）との間の移動距離の１／２以上となっている。

ピストン９の底部の側壁に外周溝３６が形成され、この外周溝３６及びスリーブ２４の先端部の外周溝２９に、ゴム又は合成樹脂等の可撓性を有する蛇腹状のシール部材であるダストシール３７が嵌合して、スリーブ２４とピストン９との間をシールしている。また、スリーブ１２の先端部に形成された内周溝にリップシール３８が装着され、このリップシール３８のリップ部をピストン９の外周面に摺動可能に接触させることにより、ダストシール３７の内側において、これらの間をシールしている。

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。
運転者によるブレーキ操作に基づいて、制御装置２２によって電動モータ１６に制御電流を供給してロータ１７を回転させる。ロータ１７の回転は、差動減速機構１１によって所定の減速比で減速され、ボールランプ機構１０の回転ディスク１３を回転させる。ボールランプ機構１０では、回転ディスク１３の回転を直動部材１４の直線運動に変換してピストン９を前進させる。ピストン９の前進により、一方のブレーキパッド３ＢがディスクロータＤに押圧され、その反力によってキャリパ本体４が移動して、爪部６が他方のブレーキパッド３ＡをディスクロータＤに押圧して制動力を発生させる。ブレーキパッド３Ａ、３Ｂが摩耗した場合には、制動時にパッド摩耗補償機構１２によって、摩耗量に応じて調整スクリュ１８を回転させて前進させ、これにより、ボールランプ機構１０を摩耗に追従して前進させて摩耗を補償する。

また、車載の制御装置によって、車輪速センサ、傾斜センサ、アクセルセンサ等の各種センサ（図示せず）を用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度、車体の傾斜、アクセルペダルの踏込み量等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいて電動モータ１６の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御、車両安定化制御、坂道発進補助制御等を実行する。

ピストン９は、キャリパ本体４のボール案内部２３と、各スリーブ２４のボール案内溝２８と、ピストン９のボール溝３２との間に装填されたボール３３によって径方向に位置決めされた状態で支持され、ボール３３の転動により、軸方向に沿って円滑に移動することができ、また、ピストン９の作動位置によらずに軸回りの回転が確実に阻止される。このようにして、軸回りの回転が阻止されたピストン９によってボールランプ機構１０の直動部材１４の回り止めを確実に行うことができる。これにより、ブレーキパッド３Ｂに電動モータ１６の回転力が作用することがない。したがって、従来の電動ディスクブレーキのように、ピンを介してブレーキパッドに回転力が伝達されることがなく、ピンからの荷重でブレーキ鳴き等の原因となる虞がなくなる。また、ボール３３を用いているので、組み付けの際の方向性の懸念等がなく、容易に組み付けを行なうことができる。

ここで、一般的に電動ディスクブレーキにおいては、ピストンとピストンを案内するキャリパとの間に、これらの摺動部への水分及び異物の侵入を防止するため、シール部材が設けられている。例えば上記特許文献１のものでは、シール性を高めるために２重構造のシールが設けられている。このシールは、破損又は劣化した場合、交換する必要があるので、容易に交換可能であることが望ましい。このとき、特に、上記特許文献１のもののように、２重構造のシールは、内側のシールの交換が困難である場合が多く、問題となっている。

そこで、本実施形態の電動ディスクブレーキ１のメンテナンスにおいて、ダストシール３７及びピストンシール３８を交換する場合について説明する。
先ず、電動モータ１８を回転させてピストン９を図１に示す初期位置まで後退させる。そして、ボルトを外してスリーブ２４をダストシール３７と共にキャリパ本体４及びピストン９から取外す。このとき、ボール３３は、スナップリング３４によってピストン９のボール溝３２内で保持されるので、キャリパ本体４から脱落することがない。このようにして、スリーブ２４をキャリパ本体４から取外すことにより、ダストシール３７及びピストンシール３８を容易に交換することができる。ダストシール３７及びピストンシール３８を交換した後、ボール３３がスリーブ２３のボール案内溝２８に挿入されるように、スリーブ２４をキャリパ本体４の案内部２３に挿入し、外側フランジ２６をキャリパ本体４に当接させ、ボルトをネジ込むことによって、スリーブ２４をキャリパ本体４に取付ける。このようにして、ピストンユニット７及びモータ／制御装置ユニット８をキャリパ本体４から取外すことなく、ダストシール３７及びピストンシール３８を容易に交換することができる。

なお、上記実施形態では、スリーブ２４のボール案内溝２８は、円筒部２５を径方向に貫通しているが、貫通しないものでもよい。この場合は、ピストン９のボール溝３２を充分深くして、スリーブ２４をキャリパ本体５から取外したとき、ボール３３がピストン９のボール溝３２から脱落しないようにする。また、スリーブ２４をキャリパ本体５に取付ける際、ボール３３がスリーブ２４のボール案内溝２８に容易に挿入されるように、ボール案内溝２８の開口をテーパ状に形成するとよい。

上記実施形態では、ボール３３を転動体として、ピストン９を案内しているが、ローラ等の他の転動体を用いてもよい。

１ 電動ディスクブレーキ、３Ａ、３Ｂ ブレーキパッド、５ キャリパ本体、９ ピストン、１０ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）、１６ 電動モータ、２４ スリーブ、２８ ボール案内溝（案内溝）、３２ ボール溝（案内溝）、３３ ボール（係合部材）、Ｄ ディスクロータ

Claims (4)

1. キャリパ本体の内部に、電動モータと、該電動モータの回転を直線運動に変換する回転−直動変換機構と、該回転−直動変換機構によってキャリパ本体内を移動して、ブレーキパッドをディスクロータに押圧するピストンとを備えた電動ディスクブレーキにおいて、
   前記キャリパ本体に、前記ピストンが挿入される円筒状のスリーブを取付け、前記ピストンの外周面及び前記スリーブの内周面に互いに対向して軸方向に沿って延びる案内溝を形成し、前記案内溝に転動体を装填して、前記スリーブと前記ピストンとを軸方向に移動可能かつ軸回りの回転を阻止するように支持したことを特徴とする電動ディスクブレーキ。
2. 前記転動体は、ボールであり、前記スリーブの案内溝は、前記スリーブを径方向に貫通していることを特徴とする請求項１に記載の電動ディスクブレーキ。
3. 前記ピストンと前記スリーブとの間をシールするシール部材が設けられ、該シール部材は、一端部が前記スリーブに結合され、他端部が前記ピストンに結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ディスクブレーキ。
4. 前記シール部材の内側に、前記スリーブと前記ピストンとの間をシールするピストンシールが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電動ディスクブレーキ。

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