JP5796540B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明はディスクブレーキ装置に関し、特に制動時の制動反力を用いて制動力を付加するディスクブレーキ装置に関する。

従来、制動時の制動反力を用いて制動力を付加する自己倍力機能を有するディスクブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の自己倍力構造形式のディスクブレーキでは、ブレーキアクチュエータによる操作力がブレーキパッドとブレーキパッドを圧着させるブレーキプランジャの間に配置された自己倍力装置により強化される。

特許文献１のディスクブレーキにおいて、ブレーキプランジャはブレーキディスクの軸方向に対して平行に配置されており、一端に球欠状の切欠きを有し、その切欠きにボールが係合する。ブレーキプランジャはボールを介してブレーキパッドをブレーキディスクに圧着させる。ブレーキプランジャは、スピンドルとナットとが螺合した状態で構成され、スピンドルとナットの相対回転により伸縮して、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間隔を調整する。このブレーキプランジャのナットを回転させる電動モータが設けられる。ブレーキパッドがブレーキディスクの回転方向に移動する力を受け、その力をナットに伝達し、ナットからの反力によりブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けて自己倍力作用が生じる。

特表２００８−５１６１６８号公報

特許文献１の技術では、ナットはブレーキパッドを押圧するブレーキプランジャを構成し、さらに自己倍力作用によりブレーキパッドを押圧しているため、電動モータが大型化する。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、自己倍力機能を有し、自己倍力率を小さな力で調整できるディスクブレーキ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスクブレーキ装置は、車輪とともに回転するディスクロータと、ディスクロータに当接する摩擦面の裏面に凸部が設けられたブレーキパッドと、ブレーキパッドを押圧してディスクロータに当接させるためのピストンと、摩擦面に対して傾斜した傾斜面を有し、制動時にディスクロータとの摩擦によりブレーキパッドが移動すると傾斜面が凸部を介してブレーキパッドをディスクロータに押す自己倍力部と、非制動時に自己倍力部の傾斜面をモータにより動かして、凸部が当接する位置の傾斜面の傾斜角を調整する傾斜角調整部と、を備える。前記自己倍力部は、制動時の前記ピストンの推進に連動しない。凸部は、制動時に前記ディスクロータとの摩擦により前記ディスクロータの回転接線方向に移動すると、前記摩擦面と前記凸部に当接する位置の前記傾斜面との間隔が狭くなり、前記傾斜面から前記ディスクロータに向かう方向の反力を付与される。

この態様によると、傾斜角調整部により自己倍力部の傾斜面の傾斜角を調整でき、自己倍力部が発生する制動力を調整できる。また、非制動時において傾斜角の調整をする場合に、小さい力で傾斜面を動かすことができる。

傾斜角調整部は、自己倍力部を回転させることで傾斜角を調整してもよい。傾斜角調整部は、自己倍力部を摩擦面と平行に移動させることで傾斜角を調整してもよい。

本発明のディスクブレーキ装置によれば、自己倍力機能を有し、自己倍力率を小さな力で調整できる。

実施形態に係るディスクブレーキ装置を説明するための説明図である。 凸部の移動方向を説明するための説明図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、自己倍力部における傾斜角の調整を説明するための説明図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、変形例の自己倍力部を説明するための説明図である。

図１は、実施形態に係るディスクブレーキ装置１０を説明するための説明図である。図１は、右車輪用のディスクブレーキ装置１０を上方から見た状態を示し、図面右側のＥＣＵ等が設けられている側が車体側であって図面左側が車外側である。ディスクブレーキ装置１０は、車輪に設けられ、作動時に車輪に制動力を与える。またディスクブレーキ装置１０は、制動時の制動反力を用いて制動力を自己倍力する。ディスクブレーキ装置１０は、ディスクロータ１２、キャリパボディ１４、第１ブレーキパッド１６、第２ブレーキパッド１８、ホイールシリンダ２０、ピストン２２、自己倍力部２４、モータ２６およびギア２８を備える。

ディスクロータ１２は円盤状に形成され、車輪とともに回転する。ディスクロータ１２の外周近傍から径内向き方向へ所定長さの範囲において、ディスクロータ１２の両側面に摩擦面１２ａが設けられる。

キャリパボディ１４はサスペンションに固定される。キャリパボディ１４は、第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８を対向させて支持し、第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８によりディスクロータ１２の縁を挟み込むように配置する。キャリパボディ１４にはホイールシリンダ２０およびピストン２２を収容するシリンダ収容部１４ａが形成される。また、キャリパボディ１４には自己倍力部２４を収容する保持孔部１４ｂが形成される。保持孔部１４ｂは、第１ブレーキパッド１６に向かって開口する。

第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８は、ディスクロータ１２の軸方向に移動可能にキャリパボディ１４に支持され、ディスクロータ１２の摩擦面１２ａと対向する摩擦面１６ａおよび摩擦面１８ａを有する。第１ブレーキパッド１６はディスクロータ１２とピストン２２の間に配置され、第２ブレーキパッド１８はディスクロータ１２とキャリパボディ１４の間に配置される。制動していない場合、第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８はディスクロータ１２から離間した初期位置にある。

第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８は、ディスクロータ１２に当接した場合に摩擦力を発生させる。第１ブレーキパッド１６は、ディスクロータ１２に摩擦する摩擦面１６ａの裏面、すなわち押圧面１６ｂに設けられた凸部１６ｃを有する。凸部１６ｃは、半球状に形成され、押圧面１６ｂから突出するよう第１ブレーキパッド１６に一体に形成される。

ホイールシリンダ２０は内部にブレーキオイルが充填され、ブレーキオイルの作動液圧、すなわちホイールシリンダ圧によりピストン２２を第１ブレーキパッド１６の押圧面１６ｂに向かって移動させる。ピストン２２はキャリパボディ１４のシリンダ収容部１４ａを軸方向に摺動可能である。ホイールシリンダ圧は、ブレーキＥＣＵ３１（Electronic Control Unit）により運転者の操作量に応じた目標制動力にもとづいて制御される。

ホイールシリンダ圧が増圧すると、ピストン２２が第１ブレーキパッド１６に向かって推進し、まず第１ブレーキパッド１６がピストン２２によって押されて車体側の摩擦面１２ａに押接される。次にその反力によってキャリパボディ１４全体が移動し、第２ブレーキパッド１８がキャリパボディ１４によって押されて車外側の摩擦面１２ａに押接される。こうして第１ブレーキパッド１６および第２ブレーキパッド１８とディスクロータ１２との摩擦力によって車輪に制動力が与えられる。

ホイールシリンダ２０内のホイールシリンダ圧が減圧すると、ピストン２２が第１ブレーキパッド１６の押圧面１６ｂから離間する方向に推進される。これによってブレーキパッドの各々が初期位置に戻され、ディスクロータ１２の摩擦面１２ａから離間して、車輪に与えられていた制動力が解除される。

ここで、ディスクブレーキ装置１０は、制動時の制動反力を用いて制動力を付加する自己倍力部２４を有する。自己倍力部２４は、円筒状に形成され、保持孔部１４ｂに回転可能に保持される。自己倍力部２４の一端には傾斜面２４ａが形成され、自己倍力部２４の外周にはギア２４ｂが設けられる。傾斜面２４ａは、摩擦面１６ａおよび押圧面１６ｂに対して傾斜する平面である。自己倍力部２４のディスクロータ１２の軸方向への移動はキャリパボディ１４により規制されている。

自己倍力部２４は、制動時に凸部１６ｃが第１ブレーキパッド１６の移動方向に傾斜面２４ａを摺動して、傾斜面２４ａが第１ブレーキパッド１６をディスクロータ１２に押し返して制動力を付加する。傾斜面２４ａは、凸部１６ｃが制動時の第１ブレーキパッド１６の移動方向に沿って、摩擦面１２ａと傾斜面２４ａとの間隔が狭まるように傾斜する。ここで制動時の第１ブレーキパッド１６の移動方向、すなわち凸部１６ｃの移動方向について図２を参照して説明する。

図２は、凸部１６ｃの移動方向を説明するための説明図である。図２に示すディスクロータ１２は車両が前進する方向に回転する。制動中、ディスクロータ１２と第１ブレーキパッド１６の摩擦によって第１ブレーキパッド１６が移動する。第１ブレーキパッド１６に設けられた凸部１６ｃも第１ブレーキパッド１６とともに移動する。この凸部１６ｃの移動方向は、第１ブレーキパッド１６の中心とディスクロータ１２の中心を結ぶ線に直交し、摩擦面１６ａに沿う。制動時の凸部１６ｃの移動方向は、ディスクロータ１２との摩擦による第１ブレーキパッド１６の移動方向であり、ディスクロータ１２の回転接線方向であってよい。なお、第１ブレーキパッド１６の移動量は小さく、第１ブレーキパッド１６の移動によるディスクロータ１２の回転接線方向の変化は無視してよい。

図１に戻る。ディスクロータ１２が図中の矢印方向に回転している場合に、ホイールシリンダ圧を増圧してピストン２２を第１ブレーキパッド１６に押圧すると、第１ブレーキパッド１６がディスクロータ１２に当接して摩擦が発生する。この摩擦により第１ブレーキパッド１６がディスクロータ１２の回転接線方向にずれ、凸部１６ｃが傾斜面２４ａ上を摺動する。ディスクロータ１２の回転接線方向において摩擦面１２ａと傾斜面２４ａとの間隔は狭くなっており、凸部１６ｃは傾斜面２４ａからディスクロータ１２に向かう方向の反力を受ける。この反力により第１ブレーキパッド１６がディスクロータ１２に押圧される力が付加され、自己倍力作用が生じる。これにより、強力な制動力を発生することができる。また、ピストン２２と自己倍力部２４を第１ブレーキパッド１６の中心に対して左右に離間して配置しているため、第１ブレーキパッド１６への押圧力のばらつきを抑えることができる。

ここで、第１ブレーキパッド１６は、使用環境等によって摩擦係数が変動する。自己倍力部２４は制動反力を利用するため、第１ブレーキパッド１６の制動力の変動量を増幅する。そこで、実施形態におけるディスクブレーキ装置１０は、第１ブレーキパッド１６の移動方向に対する傾斜面２４ａの傾斜角を調整する傾斜角調整部３０を備える。すなわち傾斜角調整部３０は、ディスクロータ１２の回転接線方向における傾斜面２４ａの傾斜角を調整する。これにより、自己倍力による制動力を調整して制動力を安定させることができる。

傾斜角調整部３０は、ギア２４ｂに噛合するギア２８と、ギア２８を回転させるモータ２６を有する。傾斜角調整部３０によりピストン２２とは別の駆動源により自己倍力部２４を回転できる。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、自己倍力部２４における傾斜角の調整を説明するための説明図である。図３（ａ）に示す傾斜面２４ａの第１傾斜角θ１と、図３（ｂ）に示す傾斜面２４ａの第２傾斜角θ２は、ディスクロータ１２との摩擦による第１ブレーキパッド１６の移動方向３４の傾斜面２４ａの傾斜を示す。また、図３（ａ）および（ｂ）に傾斜面２４ａと凸部１６ｃとの接触点３２を示す。

第１傾斜角θ１は、傾斜角の最大値であって傾斜角調整部３０のモータ２６を駆動することで変化する。傾斜角調整部３０は、たとえば第２傾斜角θ２のように第１傾斜角θ１が小さくなるように調整できる。これにより、自己倍力により発生する制動力を細かく調整することができる。なお凸部１６ｃが摺動した距離と第１ブレーキパッド１６に付加する押圧力の関係を自己倍力率という。傾斜面２４ａが平面であるため傾斜角調整部３０は自己倍力率を滑らかに調整できる。

また傾斜角調整部３０は、ブレーキＥＣＵ３１によりディスクブレーキ装置１０の制動状態に応じて制御されてよい。たとえばブレーキＥＣＵ３１は、目標制動力（ホイールシリンダ圧）と目標制動力の実行結果との関係にもとづいて指令信号を生成し、指令信号に応じた駆動電流をモータ２６に送出して傾斜角調整部３０を制御する。さらに、傾斜角調整部３０は、ブレーキ温度の情報を用いて傾斜角調整部３０を制御してよい。これにより、制動時に制動状況に応じて必要な制動力を発生させることができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、変形例の自己倍力部１２４を説明するための説明図である。変形例の自己倍力部１２４は図３の自己倍力部２４と比べて傾斜面を有する点は同様であるがその外形は異なる。自己倍力部１２４は、図１の自己倍力部２４と同様にキャリパボディ１４の保持孔部１４ｂに移動可能に保持される。

自己倍力部１２４は角柱形状に形成され、一端に傾斜面１２４ａを有する。傾斜面１２４ａは摩擦面１６ａに対して傾斜する平面であり、凸部１６ｃと接触する。制動時に第１ブレーキパッド１６が移動して傾斜面１２４ａを凸部１６ｃが摺動すると、傾斜面１２４ａが凸部１６ｃを介して第１ブレーキパッド１６をディスクロータ１２に押圧する。

傾斜角調整部３０は、自己倍力部１２４の傾斜面１２４ａを動かして、摩擦によるブレーキパッドの移動方向３４における傾斜面１２４ａの傾斜角を調整する。自己倍力部１２４は傾斜角調整部３０により移動させられ、自己倍力部１２４の移動方向５０は、摩擦面１６ａと平行であり、第１ブレーキパッド１６の移動方向に略直交する。自己倍力部１２４の４隅の高さに関して、第１辺５２が最も小さく、第２辺５４が２番目に小さい、第３辺５６および第４辺５８の大きさは同じであって最も大きくなるように設定されている。これにより、自己倍力部１２４は、自己倍力部１２４の移動方向５０および第１ブレーキパッド１６の移動方向３４に対して傾斜面１２４ａが傾斜する。

図４（ａ）に示すディスクロータ１２との摩擦による第１ブレーキパッド１６の移動方向３４の傾斜面２４ａの第３傾斜角θ３は、自己倍力部１２４が傾斜角調整部３０により水平移動した場合に、図４（ｂ）に示すいっそう大きい傾斜面１２４ａの第４傾斜角θ４に変化する。これにより、自己倍力率を細かく調整することができる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

たとえば、第１ブレーキパッド１６は、キャリパボディ１４に移動可能に支持され、凸部１６ｃの移動方向は、キャリパボディ１４によって制限されてよい。キャリパボディ１４に制動時に第１ブレーキパッド１６が移動する方向を導くガイドが設けられてよい。これにより自己倍力部２４における傾斜面２４ａの傾斜角の設定が容易となる。

１０ ディスクブレーキ装置、 １２ ディスクロータ、 １４ キャリパボディ、 １４ａ シリンダ収容部、 １４ｂ 保持孔部、 １６ 第１ブレーキパッド、 １６ａ 摩擦面、 １６ｂ 押圧面、 １６ｃ 凸部、 １８ 第２ブレーキパッド、 １８ａ 摩擦面、 ２０ ホイールシリンダ、 ２２ ピストン、 ２４ 自己倍力部、 ２４ａ 傾斜面、 ２４ｂ ギア、 ２６ モータ、 ２８ ギア、 ３０ 傾斜角調整部、 １２４ 自己倍力部、 １２４ａ 傾斜面。

Claims (3)

1. 車輪とともに回転するディスクロータと、
   前記ディスクロータに当接する摩擦面の裏面に凸部が設けられたブレーキパッドと、
   前記ブレーキパッドを押圧して前記ディスクロータに当接させるためのピストンと、
   前記摩擦面に対して傾斜した傾斜面を有し、制動時に前記ディスクロータとの摩擦により前記ブレーキパッドが移動すると前記傾斜面が前記凸部を介して前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押す自己倍力部と、
   非制動時に前記自己倍力部の傾斜面をモータにより動かして、前記凸部が当接する位置の前記傾斜面の傾斜角を調整する傾斜角調整部と、を備え、
   前記自己倍力部は、制動時の前記ピストンの推進に連動せず、
   前記凸部は、制動時に前記ディスクロータとの摩擦により前記ディスクロータの回転接線方向に移動すると、前記摩擦面と前記凸部に当接する位置の前記傾斜面との間隔が狭くなり、前記傾斜面から前記ディスクロータに向かう方向の反力を付与されるディスクブレーキ装置。
2. 前記傾斜角調整部は、前記自己倍力部を回転させることで前記傾斜角を調整す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装置。
3. 前記傾斜角調整部は、前記自己倍力部を前記摩擦面と平行に移動させることで前記傾斜角を調整す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装置。

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