JPH04274952A - 圧電式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車等の制動
装置として好適に用いられる圧電式ブレーキ装置に関し
、特に、制動時に車輪がロックされるのを高い応答性を
もって防止できるようにした圧電式ブレーキ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両の制動時にブレーキ液圧を
制御して車輪がロックされるのを防止するようにしたア
ンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳ制御装置と
いう）は知られている。

【０００３】そして、このＡＢＳ制御装置に用いるブレ
ーキ装置として、圧電式アクチュエータを組合わせるこ
とにより車両の制動時のブレーキ液圧を高い応答性を持
って制御できるようにした圧電式ブレーキ装置が提案さ
れている。

【０００４】そこで、図２にこの種の従来技術による圧
電式ブレーキ装置として浮動キャリパ型のディスクブレ
ーキを例に挙げて示す。

【０００５】図において、１は車輪と一体的に回転する
ディスク、２は該ディスク１の近傍に位置して車両のシ
ャーシ等に設けられた支持部材を示し、該支持部材２に
はピン３が植設され、該ピン３は後述のキャリパ４を矢
示Ａ，Ｂ方向に摺動可能に支持している。また、キャリ
パ４はピン３とは反対側（図中左側）で取付ブラケット
（図示せず）に摺動可能に支持され、この取付ブラケッ
トは支持部材１とは反対側で車両のシャーシ等に取付け
られている。

【０００６】４はディスクブレーキの本体を構成するブ
レーキシリンダとしてのキャリパを示し、該キャリパ４
は、ディスク１の左側に位置し、前記取付ブラケットに
より矢示Ａ，Ｂ方向に摺動可能に支持される一側脚部５
と、ディスク１の右側に位置し、筒状突出部６Ａがピン
３に摺動可能に支持された他側脚部６と、ディスク１の
外周側を跨いで脚部５，６間を一体的に連結したブリッ
ジ部７とからなり、該キャリパ４の一側脚部５と他側脚
部６との間にはディスク１の両面側に対面して後述の各
摩擦パッド１４が配設されている。

【０００７】また、該キャリパ４には一側脚部５内にデ
ィスク１の表面側に開口し、大径穴として形成されたシ
リンダ穴８が設けられ、一側脚部５の底部５Ａ側（図中
左側）には該シリンダ穴８と連通して大径の摺動穴９が
形成されている。そして、該摺動穴９は脚部５の底部５
Ａ側（左側）端面に開口し、後述する圧電式アクチュエ
ータ１５の可動ケース１７を摺動可能に支持している。

【０００８】１０はキャリパ４のシリンダ穴８内にピス
トンシール１１を介して摺動可能に挿嵌されたピストン
を示し、該ピストン１０は有底円筒状に形成され、開口
端側の端面が摩擦パッド１４に当接している。また、該
ピストン１０はシリンダ穴８内に可動ケース１７との間
で液圧室１２を画成し、該液圧室１２はブレーキ配管１
３等を介してブレーキマスタシリンダ（図示せず）と接
続されている。そして、該ピストン１０はマスタシリン
ダからのブレーキ液圧が液圧室１２内に供給されると、
該液圧室１２内の圧力によって矢示Ａ方向に摺動変位し
、摩擦パッド１４をディスク１の表面に向けて押圧する
ようになっている。

【０００９】１４，１４はディスク１の両側面を挟むよ
うにしてキャリパ４の脚部５，６間に配設された一対の
摩擦パッドを示し、該各摩擦パッド１４はピストン１０
が矢示Ａ方向に摺動変位して左側の摩擦パッド１４がデ
ィスク１の左側面に押圧されるときに、この反力でキャ
リパ４全体が矢示Ｂ方向に摺動変位して右側の摩擦パッ
ド１４が脚部６によりディスク１の右側面に押圧される
ようになり、これによってディスク１を左，右両側から
挟持し、該ディスク１に制動力を付与するようになって
いる。

【００１０】１５はキャリパ４の脚部５に底部５Ａ側に
位置して設けられた圧電式アクチュエータを示し、該ア
クチュエータ１５は、フランジ部１６Ａが脚部５の底部
５Ａ側端面に固着され、摺動穴９を外部から閉塞した有
底筒状の固定ケース１６と、該固定ケース１６から軸方
向に離間して、摺動穴９内に摺動可能に挿嵌された有蓋
筒状の可動ケース１７と、該ケース１６，１７間に配設
され、外部から電圧を印加（通電）されることにより矢
示Ａ，Ｂ方向に、例えば数１０ミクロン程度変位する積
層圧電体１８とからなり、摺動穴９と可動ケース１７と
の間にはシール部材１９が装着されている。

【００１１】ここで、該アクチュエータ１５の可動ケー
ス１７は蓋部１７Ａ側が液圧室１２を挟んでピストン１
０の底部に対向し、液圧室１２に対してピストン１０と
ほぼ同様の受圧面積Ｓ１を有している。また、該アクチ
ュエータ１５の積層圧電体１８は複数枚の圧電体をそれ
ぞれ電極板を介してサンドイッチ状に積層化することに
より形成され、例えば外部からの通電時に高い応答性を
もって矢示Ａ方向に伸長し、通電停止時には矢示Ｂ方向
に即座に縮小するようになっている。そして、該アクチ
ュエータ１５は積層圧電体１８の伸縮に応じて可動ケー
ス１７を矢示Ａ，Ｂ方向に摺動変位させ、液圧室１２の
容積を変化させることによってピストン１０に作用する
圧力を可変に設定するようになっている。

【００１２】さらに、２０はブレーキ配管２０の途中に
設けられた電磁弁を示し、該電磁弁２０は前述のＡＢＳ
制御時等に外部からの通電により開弁位置（イ）から閉
弁位置（ロ）に切換えられ、閉弁位置（ロ）では液圧室
１２内にブレーキ液を封じ込めるようになっている。そ
して、該電磁弁２０は通常のブレーキ操作時に開弁位置
（イ）に戻され、マスタシリンダからのブレーキ液圧を
液圧室１２内に給排させるようになっている。

【００１３】このように構成される従来技術では、ブレ
ーキ操作時にアクチュエータ１５の積層圧電体１８に外
部から通電して、可動ケース１７を液圧室１２に向け矢
示Ａ方向に変位させると共に、マスタシリンダからのブ
レーキ液を液圧室１２内に供給し、該液圧室１２内の液
圧力によってピストン１０を矢示Ａ方向に押圧し、各摩
擦パッド１４間でディスク１を挟持させることにより、
該ディスク１に制動力を付与して車両を制動状態におく
。

【００１４】そして、制動状態の途中で車輪がロックし
たときには、電磁弁２０を閉弁位置（ロ）に切換えると
共に、積層圧電体１８への通電を停止すれば、該積層圧
電体１８が縮小し、アクチュエータ１５の可動ケース１
７が矢示Ｂ方向に変位して液圧室１２の容積を増大させ
るから、該液圧室１２の圧力は低下してピストン１０が
矢示Ｂ方向に変位する。これによって、各摩擦パッド１
４によるディスク１への制動力が低下し、前記車輪のロ
ック状態が解除される。そして、ディスク１への制動力
が低下し過ぎたときには、再び積層圧電体１８に通電を
行い、可動ケース１７により液圧室１２の容積を減少さ
せて該液圧室１２の圧力を増大させ、再びピストン１０
を矢示Ａ方向に変位させることにより制動力を増大させ
、これを繰返すとによってＡＢＳ制御を行う。

【００１５】また、前記ブレーキ操作を解除するときに
は、電磁弁２０を開弁位置（イ）に切換えることにより
、液圧室１２内のブレーキ液圧がマスタシリンダに向け
て排出され、液圧室１２内の圧力が大きく低下し、ピス
トン１０は各摩擦パッド１４をディスク１の両面側から
離間させるべく矢示Ｂ方向に変位する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、キャリパ４の脚部５内に液圧室１２を挟ん
でピストン１０と圧電式アクチュエータ１５とを設け、
該アクチュエータ１５の積層圧電体１８に外部から通電
、通電停止することにより、該積層圧電体１８を伸長、
縮小させ、可動ケース１７を矢示Ａ，Ｂ方向に変位させ
るようにしているから、液圧室１２内の容積を高い応答
性を持って変えることができ、ピストン１０を矢示Ａ，
Ｂ方向に迅速に変位させうる。

【００１７】しかし、従来技術では、積層圧電体１８へ
の通電、停止時に該積層圧電体１８は数１０ミクロン程
度しか伸縮しないから、可動ケース１７の変位量が非常
に小さく、ピストン１０の変位量も小さくなってしまい
、車輪のロック時に積層圧電体１８を縮小させても、ピ
ストン１０の変位量が小さいために各摩擦パッド１４に
よるディスク１への制動力をそれほど低減できないこと
があり、ＡＢＳ制御を確実に行えないという問題がある
。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は圧電式アクチュエータによる変
位をピストンに増幅して伝えることができ、例えばＡＢ
Ｓ制御時にピストンの変位量を大きくできるようにした
圧電式ブレーキ装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、ブレーキシリン
ダのシリンダ穴に、液圧室側に位置して圧電式アクチュ
エータよりも小径に形成された小径穴部を設け、ピスト
ンには該小径穴部に摺動可能に挿嵌され、前記液圧室に
臨む小径部を形成したことにある。

【００２０】

【作用】上記構成により、ピストンの小径部は液圧室に
対する受圧面積が圧電式アクチュエータの受圧面積より
も小さくなるから、この受圧面積の比率に応じてピスト
ンの変位量を増幅でき、例えばＡＢＳ制御時に各摩擦パ
ッドによるディスクへの制動力を大きく変化させること
が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１に基づき説明す
る。なお、実施例では前述した図２に示す従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００２２】図中、２１はブレーキシリンダとしてのキ
ャリパを示し、該キャリパ２１は従来技術で述べたキャ
リパ４とほぼ同様に底部２２Ａを有する一側脚部２２、
筒状突出部２３Ａを有する他側脚部２３およびブリッジ
部２４からなり、一側脚部２２にはシリンダ穴２５，摺
動穴２６が形成されているものの、該キャリパ２１のシ
リンダ穴２５は大径穴部２５Ａと小径穴部２５Ｂとから
構成されている。そして、該シリンダ穴２５の大径穴部
２５Ａは脚部２２の図中右側端面に開口し、小径穴部２
５Ｂは後述のピストン２８と可動ケース１７との間に位
置して脚部２２内に形成された液圧室２７に開口し、該
液圧室２７の一部を構成している。

【００２３】さらに、２８はキャリパ２１のシリンダ穴
２５内に摺動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピス
トン２８は、シリンダ穴２５の大径穴部２５Ａ内に挿嵌
された大径部２８Ａと、該大径部２８Ａの一側（左側）
端面から軸方向に突出形成され、シリンダ穴２５の小径
穴部２５Ｂ内に挿嵌された小径部２８Ｂとからなり、該
小径部２８Ｂと小径穴部２５Ｂとの間にはピストンシー
ル２９が装着されている。そして、該ピストン２８の小
径部２８Ｂは液圧室２７に対する受圧面積Ｓ２が圧電式
アクチュエータ１５の受圧面積Ｓ１よりも大幅に小さく
なるように形成され、ピストン２８の変位量ｙは可動ケ
ース１７の変位量ｙ１に対して、

【００２４】

【数１】 なる関係となるから、ピストン２８の変位量ｙは可動ケ
ース１７の変位量ｙ１に対してＳ１／Ｓ２倍だけ増幅さ
れるようになっている。

【００２５】本実施例によるディスクブレーキは上述の
如き構成を有するもので、その基本的作動については従
来技術によるものと格別差異はない。

【００２６】然るに、本実施例では、キャリパ２１のシ
リンダ穴２５に圧電式アクチュエータ１５の可動ケース
１７よりも小径に形成した小径穴部２５Ｂを設け、該小
径穴部２５Ｂ内にピストン２８の小径部２８Ｂを摺動可
能に挿嵌し、液圧室２７に対するピストン２８の受圧面
積Ｓ２を可動ケース１７の受圧面積Ｓ１よりも大幅に小
さくしたから、例えばＡＢＳ制御時にアクチュエータ１
５の積層圧電体１８に外部から通電、停止して、可動ケ
ース１７を矢示Ａ，Ｂ方向に変位させる時に、前記数１
の如くピストン２８の変位量ｙを可動ケース１７の変位
量ｙ１に対してＳ１／Ｓ２倍だけ増幅でき、ピストン２
８を矢示Ａ，Ｂ方向に大きく変位させることができる。

【００２７】従って、本実施例によれば、圧電式アクチ
ュエータ１５によりピストン２８を大きく変位させて、
各摩擦パッド１４によるディスク１への制動力を大きく
変えることができ、車輪のロック状態を確実に解除でき
る上に、ＡＢＳ制御を高い応答性をもって行うことがで
き、ＡＢＳ制御の信頼性を向上できる。

【００２８】また、ピストン２８の小径部２８と小径穴
部２５Ｂとの間にピストンシール２９を装着しているか
ら、該ピストンシール２９を小径に形成でき、液圧室２
７から大きな液圧力がピストンシール２９に作用するの
を防止でき、該ピストンシール２９の寿命を向上できる
と共に、液圧室２７内のブレーキ液が外部に漏洩するの
を長期に亘って防止できる等、種々の効を奏する。

【００２９】なお、前記実施例では、キャリパ２１の外
部に電磁弁２０を設ける構成としたが、これに替えて、
ブレーキ配管１３と液圧室２７との間に位置してキャリ
パ２１内に小型の電磁弁を組込み、液圧室２７とマスタ
シリンダとを連通、遮断するようにしてもよい。また、
キャリパ２１に液圧室２７に臨んで圧力センサ等を取付
け、液圧室２７内の圧力に応じて圧電式アクチュエータ
１５や電磁弁２０等を制御するようにしてもよい。

【００３０】また、前記実施例では、アクチュエータ１
５の積層圧電体１８をブレーキ操作時に外部からの通電
により伸長させるものとして述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば外部から電圧を逆向きに通電することに
より縮小し、通電停止時に初期の長さまで伸長する積層
圧電体を用いてもよく、または、正，負の電流を切換え
て通電することにより、初期の長さから伸長または縮小
する積層圧電体を用いてもよい。

【００３１】さらに、前記実施例では、浮動キャリパ型
のディスクブレーキを例に挙げて説明したが、本発明は
これに限らず、例えば対向ピストン型のディスクブレー
キ等にも適用できるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によればブレー
キシリンダのシリンダ穴に小径穴部を設け、該小径穴部
内に摺動可能に挿嵌したピストンの小径部により液圧室
からの液圧を受圧する構成としたから、圧電式アクチュ
エータによりピストンを大きく変位させることができ、
各摩擦パッドによるディスクへの制動力を大きく変化さ
せることができる。従って、ＡＢＳ制御時に車輪のロッ
クを確実に解除でき、信頼性を高めうると共に、高い応
答性をもってＡＢＳ制御を行うことができる等、種々の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による圧電式ブレーキ装置を示
す縦断面図である。

【図２】従来技術による圧電式ブレーキ装置を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１　　ディスク １４　　摩擦パッド １５　　圧電式アクチュエータ １６　　固定ケース １７　　可動ケース １８　　積層圧電体 ２１　　キャリパ（ブレーキシリンダ）２２　　一側脚
部 ２３　　他側脚部 ２４　　ブリッジ部 ２５　　シリンダ穴 ２５Ｂ　　小径穴部 ２６　　摺動穴 ２７　　液圧室 ２８　　ピストン ２８Ｂ　　小径部 ２９　　ピストンシール Ｓ１，Ｓ２　　受圧面積

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダ穴が形成されたブレーキシリ
   ンダと、該ブレーキシリンダのシリンダ穴内に摺動可能
   に挿嵌され、該ブレーキシリンダの底部側に液圧室を画
   成したピストンと、該ピストンの変位によりディスクに
   制動力を与える摩擦パッドと、前記液圧室を挟んでピス
   トンと対抗するように前記ブレーキシリンダの底部側に
   設けられ、内蔵の圧電体に外部から通電することにより
   前記液圧室の容積を変化させる圧電式アクチュエータと
   からなる圧電式ブレーキ装置において、前記ブレーキシ
   リンダのシリンダ穴には、前記液圧室側に位置して圧電
   式アクチュエータよりも小径に形成された小径穴部を設
   け、前記ピストンには該小径穴部に摺動可能に挿嵌され
   、前記液圧室に臨む小径部を形成したことを特徴とする
   圧電式ブレーキ装置。