JPH08312693A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エア抜きなどを必要としない電動ブレーキを
提供することを目的としている。 【構成】 車軸１０の先端にはアウタロータ１４が固定
してある。車軸１０の先端近くに形成したスプライン部
１９には、インナロータ１６が軸方向移動可能に取り付
けてある。インナロータ１６のアウタ側面には超音波モ
ータ２０が設けてあって、超音波モータ２０のロータリ
ング２４とアウタロータ１４との間に、ボールランプ機
構４０が設けてある。ロータ１４、１６の外周縁部を跨
いで配置した断面コ字状のキャリパ５０は、車体に固定
したサポートに軸方向移動可能に支持してある。キャリ
パ５０の対向した内面には、摩擦パッド５６、５８が設
けてある。そして、制動時には、超音波モータ２０を駆
動し、ロータリング２４を回転させて各ロータ１４、１
６を摩擦パッド５６、５８に圧接させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクブレーキに係
り、特にロータの肉厚方向の寸法を変えて制動力を発生
させるディスクブレーキに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディスクブレーキは、一般に、車
輪とともに回転するロータの外周縁部にロータを跨いで
キャリパを設けるとともに、ロータの両側に配置した摩
擦パッドを車体に固定したサポートによってロータの軸
方向に移動可能に支持し、これら摩擦パッドをキャリパ
に設けた油圧シリンダよってロータの軸方向に移動して
ロータに圧接し、ロータの回転エネルギーを熱エネルギ
ーに変換して制動力を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のディスクブレーキは、摩擦パッドのロータ周方向両
端に形成した突起または凹溝と、サポートに設けた凹溝
または突起とを嵌合させて摩擦パッドをロータ軸方向に
案内しているため、摩擦パッドをロータ面と平行に移動
させることが比較的困難で、摩擦パッドの偏摩耗やノイ
ズが発生することがある。また、上記した従来の油圧を
利用したブレーキは、油圧を発生させるマスタシリンダ
と摩擦パッドを設けた各車輪との間を配管によって連結
しており、ブレーキの交換時に配管中に入った気泡を除
去（エア抜き）するのが困難である。

【０００４】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、摩擦パッドの偏摩耗を防止でき
るディスクブレーキを提供することを目的としている。

【０００５】また、本発明は、エア抜きなどを必要とせ
ず、走行時の音などを低減できるようにすることを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るディスクブレーキは、回転軸に取り付
けられ、回転軸の軸方向における幅寸法が可変に形成さ
れたロータと、このロータの外周縁部を跨いで配置さ
れ、内側対向面のそれぞれに摩擦パッドを備えたキャリ
パと、前記ロータの幅寸法を拡大し、ロータと前記摩擦
パッドとを圧接させるロータ拡縮装置とを有する構成に
してある。

【０００７】ロータは、回転軸の軸方向において第１ロ
ータと第２ロータとに分割することができる。そして、
ロータ拡縮装置は、第１ロータと第２ロータとの間に設
けた回転リングと、第１ロータと前記第２ロータとの少
なくともいずれか一方と回転リングとの間に形成され、
第１ロータと第２ロータとの間隔を拡縮するカム機構
と、回転リングを回転させてカム機構を作動し、第１ロ
ータと前記第２ロータとの間隔を拡げて各ロータと前記
摩擦パッドとを圧接させるモータとを有する構成にでき
る。モータは、通常の電磁式を用いることができるが、
超音波モータを用い、超音波モータのロータリングをカ
ム機構を作動させる回転リングにするとよい。また、第
１ロータを回転軸に固定し、第２ロータを軸方向移動可
能にするとともに、キャリパをロータ軸方向に移動可能
とするとよい。

【０００８】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、ロータの回転
軸の軸方向における幅寸法を大きくしてロータと摩擦パ
ッドとを圧接させて制動力を得るようにしているため、
ロータと摩擦パッドとを容易に平行状態にして圧接する
ことができ、摩擦パッドの偏摩耗を防止してノイズの発
生を低減することができる。さらに、本発明は、モータ
によって回転リングを回転させ、カム機構を作動して第
１ロータと第２ロータとの間隔を拡げ、各ロータとキャ
リパに設けた摩擦パッドとを圧接させて制動力を発生さ
せるようにしていいるため、油圧を利用しないために油
圧配管が不要であって、エア抜きの問題が生じない。ま
た、モータとして超音波モータを用いると、電磁式モー
タに比較して小型化を図ることができるばかりでなく、
回転リングを回転させるための歯車などの動力伝達機構
が不要となり、構造の簡素化を図ることができる。そし
て、第１ロータを回転軸に固定してキャリパをロータ軸
方向に移動可能とすると、第２ロータを軸方向に移動さ
せるだけで両ロータと摩擦とを圧接することができ、ま
た第１ロータが回転軸に固定であるため、ロータとキャ
リパ、すなわち摩擦パッドとの相対位置決めが容易に行
える。

【０００９】

【実施例】本発明に係る電動ブレーキの好ましい実施例
を、添付図面に従って詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の実施例に係る電動ブレー
キの要部を示す断面図である。

【００１１】図１において、回転軸である車軸１０の先
端部には、ロータ１２が取り付けてある。このロータ１
２は、車軸１０の軸方向に分割した第１ロータであるア
ウタロータ１４と、第２ロータであるインナロータ１６
とからなっている。そして、アウタロータ１４は、断面
がクランク状をなしていて、車軸１０の先端に固定した
取付け板１８に取り付けてある。また、インナロータ１
６は、車軸１０の取付け板１８のインナ側（図１の右
側）に形成したスプライン部１９に軸方向移動可能に嵌
合している。従って、ロータ１２は、インナロータ１６
が軸方向に移動することにより、車軸１０の軸方向幅寸
法が拡縮できるようになっている。また、インナロータ
１６のアウタ側面には、ロータ拡縮装置を構成している
超音波モータ２０が設けてある。

【００１２】超音波モータ２０は、インナロータ１６に
固定したステータリング２２と、このステータ２２に密
接させて配置したロータリング（回転リング）２４とか
ら構成してある。そして、ステーータリング２２は、イ
ンナロータ１６に固着した圧電セラミックなどからなる
圧電体２６と、この圧電体２６の上面に固定した弾性体
２８とからなっている。また、圧電体２６には、超音波
モータ２０に駆動電力を供給するためのケーブル３０の
一端が接続してある。このケーブル３０の他端は、イン
ナロータ１６のハブ部を貫通し、絶縁リング（図示せ
ず）を介して車軸１０に固定したスリップリング３２に
接続してある。また、スリップリング３２のアウタ側面
には、絶縁板３４が配置してあり、この絶縁板３４とイ
ンナロータ１６のハブ部との間に、インナロータ１６を
車軸１０の先端側、すなわちアウタ側に付勢し、ステー
タリング２２とロータリング２４とを密接させるととも
に、後述するようにインナロータ１６を非制動位置に戻
すコイルスプリング３６が設けてある。

【００１３】超音波モータ２０のロータリング２４とア
ウタロータ１４との間には、超音波モータ２０とともに
ロータ拡縮装置を形成していて、制動時にロータリング
２４が回転することにより、アウタロータ１４とインナ
ロータ１６との間隔を大きくするボールランプ機構（カ
ム機構）４０が形成してある。このボールランプ機構４
０は、車軸１０に対して例えば１２０度間隔で３つ形成
してあって、それぞれがアウタロータ１４とロータリン
グ２４との対向面に形成した片傾斜溝４２、４４と、こ
の片傾斜溝４２、４４中に配置したボール４６とから構
成してある。そして、各片傾斜溝４２、４４は、ボール
４６を中心として点対称となっていて、図２に片傾斜溝
４４を例に示したように、アウタロータ１４またはロー
タリング２４の周方向に沿って勾玉状に形成してあっ
て、半円状の一端４８側から先細となっている他端４９
側に向けて溝の深さが浅くなっており、非制動時にはボ
ール４６が先端４８側に位置するようになっている。

【００１４】キャリパ５０は、断面コ字状に形成されて
ロータ１２の周縁部を跨ぐように配設してあって、図示
しない車体に固定したサポート５２に、ボルト状のガイ
ドピン５４を介してロータ１２の軸方向に移動可能に支
持されている。そして、キャリパ５０の内側対向面に
は、後述するようにアウタロータ１４とインナロータ１
６とが圧接する摩擦パッド５６、５８が取り付けてあ
る。また、キャリパ５０とサポート５２との間には、制
動動作が解除されたときに、キャリパ５０を非制動位置
に戻すキャリパ戻しばね６０が配設してある。

【００１５】超音波モータ２０には、図３に示したよう
に、ロータリエンコーダなどからなる回転角度センサ６
２が取り付けてあり、ロータリング２４の回転量が検出
できるようになっている。そして、回転角度センサ６２
の検出信号は、例えばスリップリング３２の信号取り出
しゾーンを介して取り出され、制御装置６４に入力する
ようにしてある。また、制御装置６４は、ブレーキベダ
ル６６の踏込み量を検出するストロークセンサ６８の検
出信号が入力するようになっている。そして、ストロー
クセンサ６８が検出したブレーキペダル６６の踏込み量
（ベダルストローク）とモータ回転角度（ロータリング
２４の回転角度）との間には、図４に示した関係が設定
してあって、制御装置６４に与えてある。従って、制御
装置６４は、ストロークセンサ６８の検出信号から超音
波モータ２０の回転量を求め、超音波モータ２０を駆動
する駆動回路７０を制御するようになっている。この駆
動回路７０は、一端に前記したスリップリング３２と接
触するブラシを有する給電ケーブルが接続され、超音波
モータ２０に駆動電力を供給する。なお、図３に示した
符号７１は、車両のタイヤを示し、符号７２はブレーキ
ペダル６６を非制動位置に戻すペダル戻しばねである。

【００１６】上記のごとく構成した実施例においては、
運転者がブレーキペダル６６を踏むと、その踏込み量が
ストロークセンサ６８によって検出され、制御装置６４
に入力される。そして、制御装置６４は、図４に示した
直線７４に基づいたペダルストロークとモータ回転角度
との関係から超音波モータ２０のロータリング２４の回
転量を求めて駆動回路７０をオンし、圧電体２６に印加
する電圧を制御する。これにより、スリップリング３
２、ケーブル３０を介して超音波モータ２０を構成して
いるステータリング２２の圧電体２６に電圧が印加さ
れ、弾性体２６に正方向の進行波が発生してロータリン
グ２４が制動動作方向に回転する。このロータリング２
４の回転量は、回転角度センサ６２によって検出され、
制御装置６４にフィードバックされる。

【００１７】ロータリング２４が回転すると、片傾斜溝
４２、４４内のボール４６は、溝の浅い他端４９側に移
動する。このため、インナロータ１６は、ボス部がスプ
ライン部１６をインナ側に摺動してアウタロータ１４と
ロータリング２４との間隔が拡大し、ロータ１２の回転
軸である車軸１０の軸方向の幅寸法が大きくなったと同
様の効果が得られる。そして、インナロータ１６のイン
ナ側面が摩擦パッド５８に圧接させられる。また、キャ
リパ５０は、摩擦パッド５８を介してインナロータ１６
の軸方向移動力を受け、ガイドピン５４に案内されてイ
ンナ側に移動し、アウタ側の摩擦パッド５６がアウタロ
ータ１４に圧接する。そして、両摩擦パッド５６、５８
とアウタロータ１４とインナロータ１６とが圧接するこ
とにより制動力が発生する。

【００１８】一方、制御装置６４は、ブレーキペダル６
６の踏込み量が小さくなると、図４の直線７６に基づい
た超音波モータ２０の回転角度を求め、圧電体２６に印
加する電圧の極性を変え、ロータリング２４を制動動作
解除方向に逆回転させてストロークセンサ６８の検出値
に対応した角度にし、発生する制動力を小さくする。さ
らに、運転者の足がブレーキペダル６６から離され、ペ
ダル戻しばね７２によってブレーキペダル６６が非制動
位置に戻されてペダルストロークが０になると、制御装
置はロータリング２４を制動動作解除方向に回転して初
期位置に戻し、超音波モータ２０への電力の供給を停止
する。そして、キャリパ５０は、キャリパ戻しばね６０
によりアウタ側に押されて非制動位置に戻され、またイ
ンナロータ１６はコイルスプリング３６のばね力によっ
てアウタ側に移動して初期位置に戻される。

【００１９】このように、実施例のブレーキは、インナ
ロータ１６を軸方向に平行移動させてロータ１２の回転
軸となる車軸１０の軸方向の幅寸法を変化させたと同様
の効果により、アウタロータ１４、インナロータ１６と
摩擦パッド５６、５８とを容易に平行状態にして圧接す
ることができ、摩擦パッド５６、５８の偏摩耗を防止で
きるとともに、ノイズの発生を低減することができる。
また、実施例においては、超音波モータ２０によって制
動作用を行っており、油圧を用いないために油圧配管が
不要であるためにブレーキ交換時のエア抜きを必要とせ
ず、ブレーキの交換などが容易となる。しかも、実施例
においては、音や振動の媒体となる配管が存在しないた
め、走行時における音や振動を低減することができる。

【００２０】なお、前記実施例においては、ブレーキペ
ダル６６の踏込み量をストロークセンサ６８によって検
出する場合について説明したが、踏み力センサによって
検出するようにしてもよい。このように踏み力センサを
用いると、ペダルの板踏み感が向上して違和感を小さく
することができる。また、前記実施例においては、イン
ナロータ１６に超音波モータ２０を設けた場合について
説明したが、超音波モータはアウタロータ１４側に設け
てもよい。そして、前記実施例においては、超音波モー
タ２０を用いた場合について説明したが、通常の電磁式
モータを用いてもよい。この場合、回転リングの両側に
ボールランプ機構（カム機構）を形成してもよい。さら
に、前記実施例においては、ロータ拡縮装置がボールラ
ンプ機構４０とこれを作動する超音波モータ２０である
場合について説明したが、第１ロータ１４と第２ロータ
１６との間にロータ拡縮装置としてのシリンダを設け、
シリンダによって第１ロータ１４と第２ロータ１６との
間隔を拡縮するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ロータの回転軸の軸方向における幅寸法を大きくし
てロータを摩擦パッドに圧接して制動力を得るようにし
ているため、ロータと摩擦パッドとを容易に平行状態に
して圧接することができ、摩擦パッドの偏摩耗を防止し
てノイズの発生を低減することができる。さらに、本発
明は、モータによって回転リングを回転させてカム機構
を作動し、アウタロータとインナロータとの間隔を拡げ
て摩擦パッドに圧接して制動力を発生させるようにした
ことにより、油圧配管が不要となってエア抜きの問題が
生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電動ブレーキの要部断面
図である。

【図２】実施例に係る超音波モータのロータリングに形
成した片傾斜溝の説明図である。

【図３】実施例に係る電動ブレーキの制御系統の説明図
である。

【図４】実施例に係るブレーキペダルのペダルストロー
クと超音波モータのロータリングの回転角度との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１０ 回転軸（車軸） １２ ロータ １４ 第１ロータ（アウタロータ） １６ 第２ロータ（インナロータ） １９ スプライン部 ２０、４０ ロータ拡縮装置（超音波モータ、ボール
ランプ機構） ２２ ステータリング ２４ 回転リング（ロータリング） ４２、４４ 片傾斜溝 ４６ ボール ５０ キャリパ ５４ ガイドピン ５６、５８ 摩擦パッド ６２ 回転角度センサ ６４ 制御装置 ６６ ブレーキペダル ６８ ストロークセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取り付けられ、回転軸の軸方向
   における幅寸法が可変に形成されたロータと、このロー
   タの外周縁部を跨いで配置され、内側対向面のそれぞれ
   に摩擦パッドを備えたキャリパと、前記ロータの幅寸法
   を拡大し、ロータと前記摩擦パッドとを圧接させるロー
   タ拡縮装置とを有することを特徴とするディスクブレー
   キ。
2. 【請求項２】 前記ロータは、回転軸の軸方向において
   第１ロータと第２ロータとに分割してあり、前記ロータ
   拡縮装置は、前記第１ロータと前記第２ロータとの間に
   設けた回転リングと、前記第１ロータと前記第２ロータ
   との少なくともいずれか一方と前記回転リングとの間に
   形成され、第１ロータと第２ロータとの間隔を拡縮する
   カム機構と、前記回転リングを回転させて前記カム機構
   を作動し、前記第１ロータと前記第２ロータとの間隔を
   拡げて各ロータと前記摩擦パッドとを圧接させるモータ
   とを有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。
3. 【請求項３】 前記モータは超音波モータであり、前記
   回転リングは前記超音波モータのロータリングであるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ。
4. 【請求項４】 回転軸に固定した第１ロータと、前記回
   転軸に軸方向移動可能に取り付けた第２ロータと、これ
   ら第１ロータと第２ロータとの外周縁部を跨いで配置さ
   れ、回転軸の軸方向に移動可能なキャリパと、このキャ
   リパの内側対向面のそれぞれに設けた摩擦パッドと、前
   記第１ロータと第２ロータとの対向面のいずれか一方に
   設けた超音波モータと、この超音波モータのロータリン
   グと前記第１ロータと第２ロータとのいずれか他方の面
   との間に形成され、第２ロータを軸方向移動させて前記
   摩擦パッドの一方に圧接するとともに、この摩擦パッド
   を介して前記キャリパを移動させて他方の摩擦パッドを
   第１ロータに圧接させるカム機構とを有することを特徴
   とするディスクブレーキ。