JP6472718B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に制動力を付与するブレーキ装置に関する。

一般に、自動車等の車両に設けられるブレーキ装置は、車両の非回転部に固定されロータの外周側を跨いで形成される取付部材と、前記取付部材に前記ロータ軸方向へ移動可能に設けられたキャリパと、前記キャリパの両端に設けられ、該キャリパを移動可能にする一対のスライドピンと、前記取付部材に移動可能に取り付けられ、前記キャリパにより前記ロータの両面に押圧される一対のパッドとを備えている。そして、キャリパに設けられたピストンがパッドを押圧することにより、車両に制動力を付与している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４００５６号公報

ところで、特許文献１によれば、パッドをロータの回出側に移動させて、ロータの回出側でのピストンとパッドとの接触面積をロータの回入側でのピストンとパッドとの接触面積よりも大きくすることで、ブレーキ鳴きを低減している。

しかし、パッドとピストンとの接触面圧をロータ回出側と回入側とで異ならせているので、ピストンに偏力が生じることになる。その結果、パッド、ピストン、シリンダ、シリンダ内部の部品等に圧痕および偏摩耗が生じる虞がある。

本発明の目的は、ブレーキ鳴きおよびパッドの偏摩耗を低減することができるブレーキ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明のブレーキ装置は、車両の非回転部に固定されロータの外周側を跨いで形成される取付部材と、前記取付部材にロータ軸方向へ移動可能に設けられたシリンダボディと、前記シリンダボディの両端に設けられ、該シリンダボディを移動可能にする一対のスライドピンと、前記取付部材に移動可能に取り付けられ、前記シリンダボディにより前記ロータの両面に押圧される一対のパッドと、前記シリンダボディを該シリンダボディが前記一対のパッドを押圧するのに先立って、前記車両の進行方向に応じたロータ回転方向へ移動させる移動手段とを備えている。

本発明によれば、ブレーキ鳴きを低減させることができると共に、パッドの寿命を向上させることができる。

本実施形態によるディスクブレーキを一部破断して示す平面図。 図１中のディスクブレーキを矢示II−II方向からみた背面図。 図１中のディスクブレーキを矢示III−III方向からみた側面図。 図１中の取付枠を一部破断して示すブレーキシステムの構成図。 車両が前進しているときのキャリパの位置を示す一部破断の正面図。 車両が後進しているときのキャリパの位置を示す一部破断の正面図。 ディスクブレーキを分解して示す分解斜視図。 変形例によるブレーキシステムの構成図。

以下、本実施形態によるブレーキ装置としてのディスクブレーキを図１ないし図７に従って詳細に説明する。

図１に示すロータ（ディスク）１は、例えば、車両が前進方向に走行するときに車輪（図示せず）と共に図１中の矢示Ａ方向に回転し、車両が後進するときには矢示Ｂ方向に回転する。なお、本実施形態では、図１中の左，右方向をロータ回転方向、上，下方向をロータ軸方向、紙面に対して垂直な方向（図２中の上，下方向）をロータ径方向として説明する。

取付部材２は、車両の非回転部に固定されロータ１の外周側を跨いで形成されている。図１ないし図３、図７に示すように、取付部材２は、ロータ回転方向（周方向）に離間してロータ１の外周を跨ぐようにロータ軸方向に延びた一対の腕部２Ａと、該各腕部２Ａの基端側を一体化するように連結して設けられ、ロータ１のインナ側となる位置で車両の非回転部に固定される厚肉の支承部２Ｂ等とを含んで構成されている。

また、取付部材２には、ロータ１のアウタ側となる位置で腕部２Ａの先端側を互いに連結する補強ビーム２Ｃが形成されている。これにより、取付部材２の各腕部２Ａは、ロータ１のインナ側で支承部２Ｂにより一体的に連結されると共に、アウタ側で補強ビーム２Ｃにより一体的に連結されている。また、各腕部２Ａには、ロータ軸方向に延びるピン穴２Ｄがそれぞれ設けられている。これらのピン穴２Ｄ内には、スライドピン１０が摺動可能に挿嵌される。

図７に示すように、取付部材２の各腕部２Ａのうちロータ軸方向の中間部には、ロータ１の外周（回転軌跡）に沿って弧状に延びるディスクパス部２Ｅが形成されている。そして、取付部材２のうちディスクパス部２Ｅの両側（ロータ軸方向に関する両側）には、インナ側，アウタ側のパッドガイド２Ｆがそれぞれ形成されている。各パッドガイド２Ｆは、断面コ字形状をなす凹溝として形成され、パッド１２が摺動変位する方向、即ち、ロータ軸方向に延びている。この場合、各パッドガイド２Ｆには、パッド１２の各耳部１３Ａが例えばパッドスプリング（図示せず）を介してそれぞれ嵌合される。

キャリパ３は、取付部材２にロータ軸方向へ移動可能に設けられている。このキャリパ３は、本発明のシリンダボディを構成している。キャリパ３は、ロータ１のインナ側に設けられたインナ脚部３Ａと、取付部材２の各腕部２Ａ間でロータ１の外周側を跨ぐようにインナ脚部３Ａからロータ１の他側であるアウタ側へと延設されたブリッジ部３Ｂと、該ブリッジ部３Ｂの先端側であるアウタ側からロータ径方向内向きに延びたアウタ脚部３Ｃと、インナ脚部３Ａに形成されたシリンダ部３Ｄと、インナ脚部３Ａのシリンダ部３Ｄから両側に突出した２個のピン取付部３Ｅとにより構成されている。

シリンダ部３Ｄには、ロータ軸方向に摺動可能に挿嵌されたピストン４が設けられている。また、シリンダ部３Ｄは、油圧管路５を介してブレーキマスタシリンダ６に接続されている（図４参照）。ピストン４は、ブレーキマスタシリンダ６からシリンダ部３Ｄに圧油が供給されることにより、アウタ脚部３Ｃ側に向けて突出してアウタ側のパッド１２を押圧する。

図４に示すように、シリンダ部３Ｄの外周側で車両前進時におけるロータ回転方向の回出側には、プッシャ受け３Ｄ１が形成されている。プッシャ受け３Ｄ１は、後述のプッシャ２１に対応する位置に形成され、プッシャ２１により押圧される部分である。また、シリンダ部３Ｄの外周側で車両前進時におけるロータ回転方向の回入側には、ばね受け３Ｄ２が形成されている。ばね受け３Ｄ２は、シリンダ部３Ｄからロータ回転方向外側に向けて突出し、後述のばね２６が取付けられる部分である。

キャリパ３は、各ピン取付部３Ｅとスライドピン１０とを介して取付部材２の各腕部２Ａにロータ軸方向に移動可能に支持されている。また、各ピン取付部３Ｅには、ロータ回転方向に延びる長孔３Ｆがロータ軸方向に貫通して形成されている。長孔３Ｆ内には、ブッシュ７が圧入等により設けられている。キャリパ３は、長孔３Ｆに挿通されたボルト８、カラー９に対してロータ回転方向に相対移動可能となっている。この場合、カラー９は、内側に挿通されたボルト８と一緒に長円形状をなすブッシュ７内をロータ回転方向に摺動状態に移動する。これにより、キャリパ３をロータ回転方向に滑らかに移動させることができる。即ち、キャリパ３は、ロータ軸方向およびロータ回転方向に移動可能となっており、ロータ径方向の移動が規制されている。

スライドピン１０は、キャリパ３の両端側に設けられ、キャリパ３をロータ軸方向に移動可能に支持するものである。各スライドピン１０は、キャリパ３の各ピン取付部３Ｅにそれぞれボルト８を用いて締結されている。各スライドピン１０の先端側は、取付部材２の各腕部２Ａのピン穴２Ｄに向けて延びており、取付部材２の各ピン穴２Ｄ内に摺動可能に挿嵌されている。この場合、スライドピン１０は、車両のブレーキ操作時にピン穴２Ｄ内をインナ側に向けてスライド移動し、キャリパ３全体を取付部材２の腕部２Ａに対してインナ側に摺動変位させる。

保護ブーツ１１は、各腕部２Ａと各スライドピン１０との間にそれぞれ取付けられ、例えばゴム等の弾性材料により蛇腹状の筒体として形成されている。保護ブーツ１１は、ピン穴２Ｄとスライドピン１０との摺動面を保護する。また、保護ブーツ１１は、スライドピン１０の外周側に弾性的に摺接し、これにより、ピン穴２Ｄ内でのスライドピン１０のがたつき等を抑制している。

インナ側のパッド１２とアウタ側のパッド１２は、ロータ１の両面に対向して配置され取付部材２に移動可能に取り付けられている。各パッド１２は、ロータ１の回転方向（周方向）に略扇形状をなして延びる平板状の裏板１３と、該裏板１３の表面に固着して設けられロータ１の表面に摩擦接触する摩擦材としてのライニング１４（図１でインナ側のみ図示）等とにより構成されている。

パッド１２の裏板１３は、ロータ１の回転方向両側に位置する側面部に凸形状をなした耳部１３Ａを有している。各耳部１３Ａは、取付部材２のパッドガイド２Ｆに凹凸嵌合されるものであり、これにより、パッド１２は、ロータ１の軸方向に移動可能となり、キャリパ３およびピストン４によりロータ１の両面に押圧される。換言すると、一対のパッド１２は、シリンダボディによりロータ１の両面に押圧される。

次に、本実施形態で用いられるキャリパ３の移動手段１５について説明する。

移動手段１５は、キャリパ３を車両の進行方向に応じたロータ回転方向へ移動させるものである。この場合、移動手段１５は、キャリパ３およびピストン４がパッド１２をロータ１に向けて押圧するのに先立ってキャリパ３を移動させる。即ち、移動手段１５は、キャリパ３およびピストン４がパッド１２をロータ１に向けて押圧させるよりも前に、キャリパ３をロータ１の回出側に向けて移動させるものである。そして、移動手段１５は、取付枠１６、プッシャ２１、切換弁２３、アキュムレータ２４、指令装置２５、ばね２６等を含んで構成されている。

アーチ状の取付枠１６は、各ピン取付部３Ｅよりもインナ側に配設されている。この取付枠１６は、ボルト８によりピン取付部３Ｅを介してスライドピン１０に支持されている。そして、図２、図７に示すように、取付枠１６は、ばね支持部１７と、プッシャ支持部１８と、連結部１９とにより略アーチ状に形成されている。

ばね支持部１７は、車両前進時のロータ回入側に配設されている。このばね支持部１７は、ボルト８を用いてスライドピン１０に連結された状態で、ワッシャ２０を介してピン取付部３Ｅに対してロータ回転方向に摺接する。ばね支持部１７は、ロータ径方向に延びる柱状体に形成され、ピン取付部３Ｅの長孔３Ｆに対応する位置にボルト８が挿通するボルト挿通孔１７Ａが設けられている。ばね支持部１７のロータ回転方向内面１７Ｂには、ロータ回転方向に凹設されたスプリング取付穴１７Ｃがシリンダ部３Ｄのばね受け３Ｄ２に対応する位置に形成されている。

プッシャ支持部１８は、車両前進時のロータ回出側に配設されている。このプッシャ支持部１８は、ボルト８を用いてスライドピン１０に連結された状態で、ワッシャ２０を介してピン取付部３Ｅに対してロータ回転方向に摺接する。プッシャ支持部１８は、ロータ径方向に延びる柱状体に形成され、ピン取付部３Ｅの長孔３Ｆに対応する位置にボルト８が挿通するボルト挿通孔１８Ａが設けられている。プッシャ支持部１８のうちボルト挿通孔１８Ａよりもロータ径方向内側でキャリパ３のプッシャ受け３Ｄ１に対応する位置には、ロータ回転方向に開口するプッシャ摺動穴１８Ｂが設けられている。

連結部１９は、シリンダ部３Ｄのロータ回転方向外側を跨いだ状態でばね支持部１７とプッシャ支持部１８との間を連結している。この連結部１９は、略円弧状に形成され、取付枠１６を補強する補強部材として構成されている。

プッシャ２１は、プッシャ支持部１８のプッシャ摺動穴１８Ｂに摺動可能に挿嵌されている。このプッシャ２１は、プッシャ摺動穴１８Ｂと共にロータ１が車両の後進方向へ回転している場合に、キャリパ３を後進方向へ移動させる機構である。即ち、プッシャ２１は、伸長側に作動することによりキャリパ３のプッシャ受け３Ｄ１を押圧し、キャリパ３を車両後進時のロータ回出側に向けて移動させるものである。プッシャ２１は、プッシャ支持部１８、プッシャ摺動穴１８Ｂと共に油圧シリンダ（リニアアクチュエータ）を構成している。

図４に示すように、切換弁２３は、油圧管路２２を介して取付枠１６のプッシャ摺動穴１８Ｂに接続されている。切換弁２３は、例えば電磁式切換弁からなり、後述の指令装置２５からの指令信号により、プッシャ摺動穴１８Ｂを図示しないリザーバタンクまたはアキュムレータ（蓄圧器）２４に接続させる。

指令装置２５は、切換弁２３に対する切換指令を出力するものである。一例として、指令装置２５は、例えば運転者がシフトレバー（図示せず）をバックギヤ（後進側）に入れたときに、切換弁２３を切換える指令信号を出力してアキュムレータ２４からの圧油を取付枠１６のプッシャ摺動穴１８Ｂに供給させる。これにより、プッシャ支持部１８に設けられたプッシャ２１は、キャリパ３のプッシャ受け３Ｄ１に向けて突出するように作動され、キャリパ３をばね２６に抗して図１中の矢示Ｂ方向に移動させることができる。

一方、指令装置２５は、上記以外のとき、例えば運転者がシフトレバーをドライブ（前進側）に入れたときに、切換弁２３を初期の戻り位置に復帰させ、プッシャ２１側の圧油をタンク（リザーバタンク）へと排出させる。これにより、プッシャ２１は、ばね２６によりプッシャ摺動穴１８Ｂ内へと押戻され、キャリパ３が図１中の矢示Ａ方向に移動するのを許す。

ばね２６は、キャリパ３のばね受け３Ｄ２と取付枠１６のスプリング取付穴１７Ｃとの間に設けられたものである。このばね２６は、ロータ１が車両の前進方向へ回転している場合に、キャリパ３を前進方向（図１中の矢示Ａ方向）へ移動させるもので、本発明の弾性体を構成している。即ち、ばね２６は、キャリパ３を車両前進時のロータ回出側（図１中の矢示Ａ方向）に常時付勢している。なお、ばね２６に代えて、例えばゴム等の弾性体、空気ばね等を用いてもよい。

本実施形態によるブレーキ装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、車両のブレーキ操作時には、キャリパ３のシリンダ部３Ｄにブレーキマスタシリンダ６からブレーキ液圧を供給することによりピストン４をロータ１に向けて摺動変位させ、これにより、インナ側のパッド１２をロータ１の一側面に押圧する。このときに、キャリパ３はロータ１からの押圧反力を受けるため、キャリパ３全体が取付部材２の腕部２Ａに対してインナ側に摺動変位し、アウタ脚部３Ｃがアウタ側のパッド１２をロータ１の他側面に押圧する。

これにより、インナ側とアウタ側のパッド１２は、図１中の矢示Ａ方向（車両の前進時）に回転しているロータ１を、両者の間で軸方向両側から強く挟持することができ、このロータ１に制動力を与えることができる。そして、ブレーキ操作を解除したときには、シリンダ部３Ｄへの液圧供給が停止され、インナ側とアウタ側のパッド１２がロータ１から離間し、再び非制動状態になる。

ところで、上述した特許文献１では、パッドをロータの回出側に移動させることにより、ロータ回出側でのパッドとロータとの接触面圧をロータ回入側よりも大きくしてブレーキ鳴きを低減している。この場合、パッドとピストンとの接触面圧をロータ回出側と回入側とで異ならせているので、ピストンに偏力が生じることになる。その結果、パッド、ピストン、シリンダ等に圧痕および偏摩耗が生じる虞がある。

そこで、本実施形態によるブレーキ装置は、キャリパ３およびピストン４が一対のパッド１２を押圧するのに先立って、キャリパ３を車両の進行方向に応じたロータ回転方向へ移動させる移動手段１５を備えることとした。以下、キャリパ３の移動について説明する。

図５に示すように、ロータ１が車両の前進方向へ回転している場合（車両の前進時）には、プッシャ２１は作動せず、ばね２６がキャリパ３を押圧する。この場合、キャリパ３は、ピン取付部３Ｅに形成された長孔３Ｆに挿通されたボルト８、カラー９に対して車両前進時のロータ回出側（図１中の矢示Ａ方向）へと相対移動し、その状態が保持される。従って、車両の前進時には、ピストン４がパッド１２のロータ回転方向の中心よりもロータ回出側にずれている。

一方、図６に示すように、ロータ１が車両の後進方向へ回転している場合（車両の後進時）には、指令装置２５から切換弁２３を切換える指令信号が出力される。切換弁２３は、この指令信号によりアキュムレータ２４と取付枠１６のプッシャ摺動穴１８Ｂとを接続する。これにより、アキュムレータ２４からプッシャ摺動穴１８Ｂに圧油が供給され、プッシャ２１をばね２６の付勢力に抗して伸長させることができる。

その結果、キャリパ３は、ピン取付部３Ｅに形成された長孔３Ｆに挿通されたボルト８、カラー９に対して車両後進時のロータ回出側（図１中の矢示Ｂ方向）へと相対移動し、その状態が保持される。従って、車両の後進時におけるピストン４の位置は、車両の前進時におけるピストン４の位置（図６中の二点鎖線で示した位置）から寸法Ｌだけ車両後進時のロータ回出側に移動される。その結果、車両後進時には、ピストン４がパッド１２のロータ回転方向の中心よりもロータ回出側にずれている。

そして、運転者がブレーキ操作をすると、ブレーキマスタシリンダ６からキャリパ３のシリンダ部３Ｄに圧油が供給され、ピストン４をロータ１に向けて摺動変位させることができる。

ところで、ピストン４がパッド１２の中央部を押圧している場合には、パッド１２の回入側に強い力がかかり、パッド１２の回出側が揺れてブレーキ鳴きが発生する虞がある。特に、緩制動時には、パッド１２の状態が不安定となり、ブレーキ鳴きが発生しやすくなる。

しかし、本実施形態では、車両の前進時および後進時に基づいて、キャリパ３をロータ回出側に移動させているので、ピストン４をパッド１２のロータ回出側に押圧させることができる。これにより、ピストン４は、パッド１２全体を均一に押圧することができるので、パッド１２の揺れ（がたつき）を抑制することができ、ひいてはブレーキ鳴きを低減させることができる。

また、ロータ１とパッド１２（ライニング１４）との面圧を均一にすることができるので、ライニング１４の偏摩耗を抑制することができる。これにより、ライニング１４の寿命を向上させることができる。さらに、ピストン４は、パッド１２全体を均一に押圧するので、キャリパ３のシリンダ部３Ｄ、ピストン４等に偏力による圧痕等が生じるのを低減することができる。

なお、上述した実施形態では、アキュムレータ２４から取付枠１６のプッシャ摺動穴１８Ｂに圧油を供給することにより、プッシャ２１を作動させてキャリパ３を押圧した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図８に示すように、指令装置３１と電気的に接続されたプッシャとしての電磁ソレノイド３２（リニアアクチュエータ）によりキャリパ３を押圧させてもよい。また、モータとボールねじとによるリニアアクチュエータの直動作動によりキャリパ３を押圧させてもよい。

また、上述した実施形態では、運転者がシフトレバーをバックギヤに入れたときに、プッシャ２１を伸長側に作動させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば運転者がシフトレバーをバックギヤに入れ、かつブレーキストロークセンサにより運転者がブレーキペダル（いずれも図示せず）を操作したことを検出することによりプッシャ２１を伸長側に作動させてもよい。また、車体にロータ１の回転方向を検出可能な回転センサを設けて、この回転センサの検出値により車両の後進状態を検出して、プッシャ２１を作動させてもよい。

また、上述した実施形態では、車両の前進時には、ばね２６によりキャリパ３をロータ回出側に位置させ、車両の後進時には、プッシャ２１を伸長側に作動させてキャリパ３を移動させた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両の前進時には、プッシャを伸長側に作動させてキャリパをロータ回出側に位置させ、車両の後進時には、ばねによりキャリパを移動させてもよい。

さらに、上述した実施形態では、車両の後進時にプッシャ２１を伸長側に作動させてキャリパ３を移動させた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両の速度に応じてプッシャ２１の作動量（伸縮量）を変化させてもよい。これにより、ピストン４がパッド１２を押圧する位置を車両の速度により制御することができ、種々の車両の状態に対応することができる。

１ ロータ
２ 取付部材
３ キャリパ（シリンダボディ）
１０ スライドピン
１２ パッド
１５ 移動手段
１６ 取付枠
２１ プッシャ
２６ ばね

Claims (2)

1. 車両の非回転部に固定されロータの外周側を跨いで形成される取付部材と、
   前記取付部材にロータ軸方向へ移動可能に設けられたシリンダボディと、
   前記シリンダボディの両端に設けられ、該シリンダボディを移動可能にする一対のスライドピンと、
   前記取付部材に移動可能に取り付けられ、前記シリンダボディにより前記ロータの両面に押圧される一対のパッドと、
   前記シリンダボディを該シリンダボディが前記一対のパッドを押圧するのに先立って、前記車両の進行方向に応じたロータ回転方向へ移動させる移動手段と、を備えるブレーキ装置。
2. 前記移動手段は、前記ロータが前記車両の前進方向へ回転している場合に前記シリンダボディを該前進方向へ移動させる弾性体と、前記ロータが前記車両の後進方向へ回転している場合に前記シリンダボディを該後進方向へ移動させる機構と、を備える請求項１に記載のブレーキ装置。

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