JP7419175B2

JP7419175B2 - ディスクブレーキ

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Publication number: JP7419175B2
Application number: JP2020110439A
Authority: JP
Inventors: 知宏内田; 力弥吉津
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2024-01-22
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: JP2022007447A

Description

本発明は、車両の制動に用いられるディスクブレーキに関する。

従来から、ディスクブレーキは、その車両搭載性の観点から小型化、特に、その全体として、そのピストンの軸方向に沿う長さ寸法を小さくすることが求められている。そこで、特許文献１に記載のディスクブレーキにおいては、インナ及びアウタブレーキパッド側とは反対側が開放される有底円筒状のピストンが備えられており、当該ピストンの底部とインナバックプレートとの間にインナパッドシムが配置されている。また、当該インナパッドシムは、インナブレーキパッドのインナバックプレートに固定されている。

特開２０１９－１００３５１号公報

上述した、特許文献１に記載されたディスクブレーキでは、インナ及びアウタブレーキパッドの交換時などに、インナパッドシムの取り付け忘れが生じた場合でも、インナ及びアウタブレーキパッドをディスクロータに押圧できるようにピストンストロークが設計されている。そのために、ディスクブレーキ全体として、ピストンの軸方向に沿う長さ寸法が大きくなり、車両搭載性が悪化する虞がある。

そして、本発明は、ディスクブレーキ全体において、そのピストンの軸方向に沿う長さ寸法を小さくすることで、車両搭載性を良好にするディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明に係るディスクブレーキは、電動モータの駆動によりシリンダ部内を摺動するピストンを推進し、パッドをディスクロータに押圧することで制動力を付与する電動ブレーキ機構と、前記ピストンのパッド側の軸方向端部に、該ピストンと一体に設けられるパッドシムと、を備え、前記パッドシムは、前記ピストンの回り止め部を有し、前記回り止め部は前記パッドシムの端面から突出し、前記パッドに係合することを特徴とする。
また、本発明に係るディスクブレーキは、電動モータの駆動によりシリンダ部内を摺動するピストンを推進し、パッドをディスクロータに押圧することで制動力を付与する電動ブレーキ機構と、前記ピストンのパッド側の軸方向端部に、該ピストンと一体に設けられるパッドシムと、を備え、前記ピストンは、軸方向両端部が開口していることを特徴とする。

本発明のディスクブレーキによれば、当該ディスクブレーキ全体として、そのピストンの軸方向に沿う長さ寸法を小さくすることができ、車両搭載性を良好にすることができる。

本実施形態に係るディスクブレーキの斜視図。本実施形態に係るディスクブレーキの要部断面図。（ａ）は、本実施形態に係るディスクブレーキに採用されたパッドシムの斜視図あり、（ｂ）は、断面斜視図。（ａ）は、本実施形態に係るディスクブレーキに採用された他の実施形態に係るパッドシムの斜視図あり、（ｂ）は、断面斜視図。

以下、本実施形態を図１～図４に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係るディスクブレーキ１は、通常走行時、電動モータ４６の駆動によって制動力を発生させる電動ディスクブレーキ、言い換えれば、電動ブレーキ装置である。なお、以下の説明において、車両内側（インナ側）を一端側と称し、車両外側（アウタ側）を他端側と称して、適宜説明する。つまり、図１及び図２において、右側を一端側と称し、左側を他端側として称して、適宜説明する。

本実施形態に係るディスクブレーキ１は、図１に示すように、車両の回転部に取り付けられたディスクロータＤ（図２参照）を挟んで軸方向両側に配置された一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３と、キャリパ４と、を備えている。本実施形態に係るディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型として構成されている。一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３と、キャリパ４とは、車両のナックル等の非回転部に固定されたキャリア（図示略）にディスクロータＤの軸方向へ移動可能に支持されている。

図２に示すように、インナブレーキパッド２は、ディスクロータＤとの接触により摩擦力を受けるインナライニング１０と、該インナライニング１０のディスクロータＤと接触する表面とは反対側の裏面（一端面）に設けられたインナバックプレート１１と、を含んで構成されている。インナバックプレート１１の一端面には、後述するパッドシム３７に設けた回り止め凸部４２が係合される係合凹部１３が形成される。該係合凹部１３は、パッドシム３７に設けた回り止め凸部４２の外形に対応するように平面視略円形状に形成される。一方、アウタブレーキパッド３は、ディスクロータＤとの接触により摩擦力を受けるアウタライニング１５と、該アウタライニング１５のディスクロータＤと接触する表面とは反対側の裏面（他端面）に設けられたアウタバックプレート１６と、該アウタバックプレート１６のアウタライニング１５と接触する表面とは反対側の裏面（他端面）に設けられたアウタパッドシム１７と、を含んで構成されている。

図１及び図２に示すように、キャリパ４は、キャリパ４の主体であるキャリパ本体２０と、電動モータ４６の駆動によりキャリパ本体２０のシリンダ部２３内のピストン２８を推進させて、該ピストン２８によりインナ及びアウタブレーキパッド２、３をディスクロータＤに押圧させることで制動力を付与する複数の電動ブレーキ機構２１と、を備えている。キャリパ本体２０は、インナブレーキパッド２に対向する基端側に配置され、該インナブレーキパッド２に対向して開口する複数のシリンダ部２３、２３と、各シリンダ部２３、２３からディスクロータＤを跨いでアウタ側へ延び、アウタブレーキパッド３に対向する、先端側に配置される複数の爪部２４、２４と、を備えている。なお、本実施形態では、シリンダ部２３は、互いに平行に並ぶようにして一対形成される。爪部２４、２４は、３箇所形成される。また、電動ブレーキ機構２１、２１は、一対のシリンダ部２３、２３に対応するように２セット備えられている。

図２に示すように、キャリパ本体２０のシリンダ部２３内、すなわちシリンダ部２３のシリンダボア２６に、ピストン２８がシリンダ部２３に対して相対回転不能に、且つ軸方向に移動可能に収容されている。ピストン２８は、その他端側がインナブレーキパッド２に対向するように、シリンダ部２３のシリンダボア２６内に収容されている。ピストン２８は、インナブレーキパッド２を押圧するものであって、軸方向両端部が開口される円筒状に形成される。ピストン２８の他端には、後述する回転直動変換機構４８のナット部材５４からの推力をインナブレーキパッド２に伝達する推力伝達部３０が形成される。該推力伝達部３０は、回転直動変換機構４８のナット部材５４の他端部が当接される環状当接部３１と、該環状当接部３１から他端側に位置して、インナブレーキパッド２を押圧する環状押圧部３２と、を含んで構成される。ピストン２８の他端外周面には、後述するパッドシム３７のシール部４３が圧入、嵌合される嵌合凹部３４が形成される。嵌合凹部３４は、ピストン２８の他端外周面を径方向内側に凹まして形成される。嵌合凹部３４の軸方向の長さは、後述するパッドシム３７のシール部４３及び折り返し部４４の軸方向の長さと略一致する。

図２及び図３に示すように、パッドシム３７は、有底円筒状のシム体３８と、該シム体３８の支持部４１を覆うように一体的に接続されるシール体３９と、から構成される。シム体３８は、円板状のシム部４０と、該シム部４０の外周から一端側に延びる円筒状の支持部４１と、から構成される。シム部４０の他端面であって、その径方向中心に対して偏心した位置に、回り止め凸部４２が他端側に向かって突設される。この回り止め凸部４２は平面視略円形状に形成される。この回り止め凸部４２が回り止め部に相当する。このシム体３８のシム部４０がインナブレーキパッド２のインナバックプレート１１に当接される。シール体３９は、シム体３８の支持部４１の径方向内側に配置される円筒状のシール部４３と、該シール部４３の一端から連続してシム体３８の支持部４１を覆うように径方向外側に折り返して設けられる折り返し部４４と、から構成されている。該折り返し部４４は、シール部４３よりもその厚みが厚く形成される。シール部４３の内径は、ピストン２８の嵌合凹部３４の外径よりも若干小径となる。

そして、図２に示すように、パッドシム３７をピストン２８の他端側開口を塞ぐように配置して、パッドシム３７（シール体３９）のシール部４３をピストン２８の嵌合凹部３４に圧入、嵌合することで、ピストン２８にパッドシム３７を一体化させる。その結果、パッドシム３７のシール部４３の内周面がピストン２８の嵌合凹部３４の外周面に密着して、その間がシールされる。これにより、ピストン２８のインナ及びアウタブレーキパッド２、３側（他端側）開口がシールされ、当該開口からの異物等の侵入を防ぐことができる。また、ピストン２８は、パッドシム３７（シム部４０）に設けた回り止め凸部４２をインナブレーキパッド２のインナバックプレート１１に設けた対応する係合凹部１３に係合することで、シリンダボア２６、ひいてはキャリパ本体２０に対して相対回転不能に支持される。シリンダ部２３のシリンダボア２６には、その他端側の内周面にシール部材４５が配置されている。そして、ピストン２８は、その外周面がシール部材４５に接触した状態で軸方向に摺動可能にシリンダボア２６に収容される。

なお、図４に示すように、シム体３８のシム部４０の他端面であって、その外周に、他端側に突設される回り止め片４２Ａ、４２Ａを複数形成するようにしてもよい。該回り止め片４２Ａは、円弧状に形成され、周方向に間隔を置いて複数突設される。この実施形態の場合には、インナブレーキパッド２のインナバックプレート１１に、各回り止め片４２Ａ、４２Ａに対応する係合溝部（図示略）を複数形成することになる。そして、パッドシム３７（シム部４０）に設けた各回り止め片４２Ａ、４２Ａをインナブレーキパッド２のインナバックプレート１１に設けた対応する各係合溝部にそれぞれ係合することで、ピストン２８を、シリンダボア２６、ひいてはキャリパ本体２０に対して相対回転不能に支持することができる。

図１に示すように、各シリンダ部２３の一端側には、モータギヤハウジング５０が一体的に連結される。モータギヤハウジング５０の内部には、各電動ブレーキ機構２１の構成の一部である、後述する電動モータ４６と、歯車減速機構４７とが配置されている。電動ブレーキ機構２１は、電動モータ４６と、該電動モータ４６からの回転トルクを増力する歯車減速機構４７と、該歯車減速機構４７からの回転を直線運動に変換して、ピストン２８に推力を付与する回転直動変換機構４８と、を備えている。

各電動ブレーキ機構２１の電動モータ４６は、その駆動が制御装置（図示略）からの指令により制御される。通常走行における制動時には、当該制御装置により、運転者の要求に対応した検出センサやブレーキが必要な様々な状況を検出する種々の検出センサ等からの検出信号、回転角検出手段（図示略）からの検出信号及び推力センサ（図示略）等からの検出信号に基づいて、電動モータ４６の駆動を制御する。歯車減速機構４７は、電動モータ４６からの回転トルクを増力するものであって、例えば、遊星歯車減速機構等が採用される。

図２も参照して、回転直動変換機構４８は、歯車減速機構４７からの回転が伝達される、スピンドル５３と、該スピンドル５３と螺合されるナット部材５４と、を備えている。スピンドル５３は、シリンダ部２３内に配置され、歯車減速機構４７との間で互いに回転トルクを伝達することができる。スピンドル５３は、軸方向の所定範囲に雄ねじ部５７が形成される。スピンドル５３には、雄ねじ部５７より一端側に径方向に突設される環状支持部５８が備えられる。スピンドル５３の環状支持部５８と、シリンダ部２３の底壁（図示略）との間には、スラストベアリング６０が配置される。このスラストベアリング６０により、スピンドル５３がシリンダ部２３の底壁に回転自在に支持される。

スラストベアリング６０は、シリンダ部２３の底壁側に配置される環状であって断面略Ｌ字状の第１スラストプレート６２と、スピンドル５３の環状支持部５８側に配置される環状の第２スラストプレート６３と、第１スラストプレート６２の転動溝（図示略）と第２スラストプレート６３の転動溝（図示略）との間に転動自在に配置される複数のスラストボール６４と、から構成される。

スピンドル５３の雄ねじ部５７の径方向外側にナット部材５４が配置される。ナット部材５４は軸方向に沿って所定長さを有し、その一端側の内周面に雌ねじ部６７が形成される。そして、スピンドル５３の雄ねじ部５７とナット部材５４の雌ねじ部６７とが螺合される。ナット部材５４は、ピストン２８に対して相対回転不能で、且つ軸方向に沿って移動可能に支持されている。ナット部材５４の径方向外側に、電源等の失陥時等に迅速に制動力を解除できるフェールオープン機構７０が備えられている。当該フェールオープン機構７０は、ガイド部材７２と、コイルバネ７３と、摩擦部材７４と、を備えている。ガイド部材７２は、円筒状に形成される。ガイド部材７２は、ナット部材５４の周りに配置される。ガイド部材７２は、ナット部材５４に対して相対回転不能に、且つ軸方向への相対移動不能に連結される。ガイド部材７２の内周面とナット部材５４の外周面との間に、環状隙間７７が設けられる。

この環状隙間７７にコイルバネ７３が配置される。コイルバネ７３の一端は、摩擦部材７４に環状プレート７９を介して係合される。一方、コイルバネ７３の他端は、ガイド部材６６の他端部に係合される。ガイド部材７２の一端側であって、その周りに摩擦部材７４が配置される。摩擦部材７４は、円筒状部８１と、円筒状部８１の一端から径方向内方に延びる環状フランジ部８２と、を備えている。摩擦部材７４の円筒状部８１にコイルバネ７３の一端が環状プレート７９を介して係合される。環状フランジ部８２は、スピンドル５３の環状支持部５８と、スラストベアリング６０の第２スラストプレート６３との間に配置される。摩擦部材７４は、ガイド部材７２に対して相対回転可能に支持される。ガイド部材７２と摩擦部材７４とは、所定距離、軸方向に沿って相対移動可能となる。

次に、本実施形態に係るディスクブレーキ１において、通常走行における制動及び制動解除の作用について説明する。
通常走行における制動時には、制御装置からの指令により、各電動ブレーキ機構２１、２１が作動される。すなわち、制御装置からの指令により、各電動ブレーキ機構２１の電動モータ４６が駆動されて、その正方向、すなわち制動方向の回転が、歯車減速機構４７を介して回転直動変換機構４８のスピンドル５３に伝達される。続いて、歯車減速機構４７の回転に伴って回転直動変換機構４８のスピンドル５３が回転すると、該スピンドル５３と螺合しているナット部材５４が前進して、各ピストン２８の推力伝達部３０の環状当接部３１に当接することで、各ピストン２８がインナブレーキパッド２に向かって前進する。

そして、各ピストン２８の推力伝達部３０の環状押圧部３２が、パッドシム３７（シム体３８）のシム部４０を介してインナブレーキパッド２のインナバックプレート１１を押圧することで、インナブレーキパッド２をディスクロータＤに押し付ける。一方、各ピストン２８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力により、キャリパ本体２０がキャリアに対してインナ側に移動して、各爪部２４、２４によってアウタブレーキパッド３をディスクロータＤに押し付ける。この結果、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両の制動力が発生することになる。

この制動時、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３に挟み付けられ、ディスクロータＤが押圧され始めると、その反力がピストン２８、電動ブレーキ機構２１のナット部材５４、スピンドル５３、摩擦部材７４に伝達されて、スピンドル５３の環状支持部５８と摩擦部材７４の環状フランジ部８２との間に一定水準以上の摩擦力が発生する。この時点から、スピンドル５３の制動方向への回転と共に摩擦部材７４が同方向に回転する。そして、摩擦部材７４の制動方向への回転によって、コイルバネ７３がねじり方向に弾性変形されて、弾性エネルギーが蓄えられる。

一方、制動解除時には、制御装置からの指令により、各電動ブレーキ機構２１の電動モータ４６が逆方向、すなわち制動解除方向に回転すると共に、その逆方向の回転が歯車減速機構４７を介してスピンドル５３に伝達される。その結果、スピンドル５３の逆方向への回転に伴って、スピンドル５３と螺合しているナット部材５４が後退して初期状態に戻り、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が解除される。

この制動解除時、各電動ブレーキ機構２１のスピンドル５３が制動解除方向に回転する初期段階では、スピンドル５３の環状支持部５８と摩擦部材７４の環状フランジ部８２との間においては摩擦力が維持された状態であり、スピンドル５３の制動解除方向への回転により、摩擦部材７４も同方向に回転する。その結果、制動時に弾性変形されたコイルバネ７３が復元され、その復元力が制動解除方向の回転トルクとしてスピンドル５３に供給されて、その制動力が速やかに解除される。

また、制動中に電源等が失陥して、各電動ブレーキ機構２１の電動モータ４６からの回転トルクが発生しない場合でも、スピンドル５３の環状支持部５８と摩擦部材７４の環状フランジ部８２との間においては摩擦力が維持された状態であり、制動時に弾性変形されたコイルバネ７３が復元する、すなわち、制動時に蓄えられた弾性エネルギーが開放されることで、摩擦部材７４と共にスピンドル５３が制動解除方向に回転し、その結果、ナット部材５４が後退して、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が解除される。

以上説明したように、本実施形態に係るディスクブレーキ１では、ピストン２８の他端側端部にパッドシム３７を一体に設けるようにしたので、パッドシム３７によりブレーキ時の鳴きを低減することができ、インナ及びアウタブレーキパッド２、３の交換時、従来インナブレーキパッド２として構成であったインナパッドシム（従来の構成品）を取り付ける作業が無くなり、設計段階において、当該インナパッドシムの取り付け忘れを補完するようにピストンストロークを考慮する必要がなく、ディスクブレーキ１全体として、ピストン２８の軸方向に沿う長さ寸法を小さくすることができ、車両搭載性を良好にすることができる。

また、本実施形態に係るディスクブレーキ１では、パッドシム３７は、ピストン２８の回り止めとしての回り止め凸部４２（回り止め部）を有しており、従来、ピストンの他端側に設けてあった、軸方向に凹設される凹部を形成するための厚みを有する底壁が必要ないので、ディスクブレーキ１全体として、ピストン２８の軸方向に沿う長さ寸法をさらに小さくすることができる。

さらに、本実施形態に係るディスクブレーキ１では、パッドシム３７をピストン２８の他端開口を覆うように一体化したので、従来ピストンの他端側に設けてあった底壁を必要とせず、他端側を開放することができることから、ディスクブレーキ１全体として、ピストン２８の軸方向に沿う長さ寸法をさらに小さくすることができる。

さらにまた、本実施形態に係るディスクブレーキ１では、パッドシム３７は、ピストン２８の他端側開口をシールするシール部４３を有するので、ピストン２８の他端側開口からの異物等の侵入を防ぐことができる。

なお、以上の説明では、パッドシム３７をピストン２８の他端側開口を塞ぐようにして、パッドシム３７のシール部４３をピストン２８の嵌合凹部３４に圧入、嵌合することで、ピストン２８にパッドシム３７を一体化させる実施形態を、通常制動時に、電動モータ２５を駆動させて制動力を発生させる電動ディスクブレーキ１に採用しているが、通常制動時には、シリンダ部の液圧室にブレーキ液を供給することで制動力を付与して、駐車ブレーキ時等に使用するパーキングディスクブレーキを作動させる際に、電動モータ２５を駆動させて制動力を発生させるディスクブレーキに採用してもよい。

また、上述した実施形態に係るディスクブレーキ１では、キャリパ本体２０の各シリンダ部２３、２３にシリンダボア２６、２６をそれぞれ設け、各シリンダボア２６、２６内にピストン２８、２８が摺動自在にそれぞれ配置されている、いわゆるツインボアタイプのキャリパ４が採用されているが、当然ながら、１箇所のシリンダボア２６内にピストン２８が摺動自在に配置されている、いわゆるシングルボアタイプのキャリパを採用してもよい。タイプとなっている。これらのボア５６，５８は、同形状であり、ディスク軸方向およびディスク径方向の位置を合わせ、ディスク周方向の位置をずらして、ディスク周方向に並んで設けられている。

１ディスクブレーキ，２インナブレーキパッド，３アウタブレーキパッド，２１電動ブレーキ機構，２３シリンダ部，２８ピストン，３７パッドシム，３８シム体，３９シール体，４０シム部，４１支持部，４２回り止め凸部（回り止め部），４３シール部，４４折り返し部，４６電動モータ，Ｄディスクロータ，

Claims

電動モータの駆動によりシリンダ部内を摺動するピストンを推進し、パッドをディスクロータに押圧することで制動力を付与する電動ブレーキ機構と、
前記ピストンのパッド側の軸方向端部に、該ピストンと一体に設けられるパッドシムと、
を備え、
前記パッドシムは、前記ピストンの回り止め部を有し、
前記回り止め部は前記パッドシムの端面から突出し、前記パッドに係合することを特徴とするディスクブレーキ。
電動モータの駆動によりシリンダ部内を摺動するピストンを推進し、パッドをディスクロータに押圧することで制動力を付与する電動ブレーキ機構と、
前記ピストンのパッド側の軸方向端部に、該ピストンと一体に設けられるパッドシムと、
を備え、
前記ピストンは、軸方向両端部が開口していることを特徴とするディスクブレーキ。
前記パッドシムは、前記ピストンのパッド側の軸方向端部の開口をシールするシール部を有す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。
前記パッドシムは、前記ピストンの回り止め部を有す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。