JPH11287269A - 電動ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動ディスクブレーキにおいて、電気系統の
故障時においても充分な制動力を得る。 【解決手段】 電動ディスクブレーキ１は、キャリパ浮
動型ディスクブレーキであって、ＤＣサーボモータ17の
ロータ18の回転をナット部材11およびピストン４のねじ
溝12，13および鋼球14を含むボールねじ機構によってピ
ストン４の直線運動に変換してブレーキパッド７，８を
ディスクロータ３に押圧する。加えて、ピストン４の後
端部に形成した液圧室22a に、マスタシリンダ28からの
液圧を供給し、ピストン４を移動させてブレーキパッド
７，８をディスクロータ３に押圧して制動力を発生させ
る。電気系統の故障時においても液圧によって制動力を
得ることができる。ピストン４の端部に液圧室22a を配
置しているので、その受圧面積を大きくとることがで
き、液圧によって大きな制動力を発生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータの回転
力および液圧の双方によって作動させることができる電
動ディスクブレーキに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車等の車両の制動装置とし
て、ブレーキ液を使用せず、電気モータの回転力によっ
て制動力を発生させるようにした所謂「ドライブレー
キ」装置が知られている。

【０００３】一般に、この種のドライブレーキ装置は、
例えば国際特許公開第96／03301 号に開示されているよ
うに、電気モータの回転運動をローラねじ機構によって
ピストンの進退動に変換し、ピストンによって摩擦パッ
ドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を
発生させている。そして、運転者によるブレーキペダル
踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コント
ローラによってこの検出に応じて電気モータの回転を制
御して所望の制動力を得る。

【０００４】また、ドライブレーキ装置においては、各
種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両
加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出し、
コントローラによってこれらの検出に基づいて電気モー
タの回転を制御することにより、倍力制御、アンチロッ
ク制御、トラクション制御および車両安定化制御等を比
較的簡単に組み込むことができる。

【０００５】しかしながら、電気モータの回転力によっ
て制動力発生させるようにしたドライブレーキ装置で
は、車両の電気系統の故障等によって、モータに通電で
きなくなった場合、ブレーキを作動させることができな
くなる虞がある。

【０００６】そこで、例えば特開昭60−206766号公報に
記載されたものでは、段付ピストンを用いてピストンの
外周部に液圧室を形成し、この液圧室にマスタシリンダ
を接続して、電気系統の故障時においても、マスタシリ
ンダからの液圧によってブレーキを作動させられるよう
にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
60−206766号公報に記載されたものでは、ピストンの外
周部に液圧室を形成しているため、スペース上の制約か
らピストンの受圧面積を充分大きくすることが困難であ
り、液圧によって充分大きな制動力が得にくい。また、
通常は、モータの回転力のみによって制動力を発生さ
せ、電気系統の故障時にのみ、マスタシリンダからの液
圧によってブレーキを作動させるようにしているため、
モータへの負担が大きく、充分大きな制動力を得るため
には、高出力のモータすなわち大型のモータが必要とな
る。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、電気系統の故障時においても充分な制動力発生
させることができ、かつ、モータへの負担を小さくする
ことができる電動ディスクブレーキを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、ピストンの移動によって摩擦
パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させる
ようにしたディスクブレーキにおいて、前記ピストンの
外周部に、電気モータおよび前記ピストンの直線運動と
前記電気モータの回転運動とを相互に変換可能なねじ伝
動機構を設け、さらに、前記ピストンの端部に、該ピス
トンに液圧を作用させる液圧室を配置したことを特徴と
する。

【００１０】このように構成したことにより、モータの
回転運動をねじ伝動機構によってピストンの直線運動に
変換して、摩擦パッドをディスクロータに押圧させるこ
とができ、また、液圧室に液圧を供給することにより、
ピストンを移動させて摩擦パッドをディスクロータに押
圧させることができる。

【００１１】請求項２の発明は、上記請求項１の構成に
おいて、前記液圧室は、前記ピストンの内部に設けられ
ていることを特徴とする。

【００１２】このように構成したことにより、ピストン
の軸方向寸法を小さくすることができる。

【００１３】請求項３の発明は、上記請求項２の構成に
おいて、前記液圧室は、直列に複数配置されていること
を特徴とする。

【００１４】このように構成したことによりピストンの
液圧室に対する受圧面積を大きくすることができる。

【００１５】また、請求項４の発明は、上記請求項１の
構成において、前記ピストンと前記液圧室との間には、
該液圧室の液圧を受けて前記ピストンに当接する液圧ピ
ストンが介装されていることを特徴とする。

【００１６】このように構成したことにより、電気モー
タによって、液圧ピストンとは独立してピストンのみを
移動させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１８】本発明の第１実施形態について図１を参照
して説明する。図１に示すように、電動ディスクブレー
キ１は、キャリパ浮動型のディスクブレーキであって、
キャリパ本体２には、車輪（図示せず）と共に回転する
ディスクロータ３の一側（通常は車体に対して内側）の
摺動面に対向させてピストン４が設けられ、他側の摺動
面に対向させて爪部５が形成されており、キャリパ本体
２のピストン４側と爪部５側とは、ディスクロータ３の
外周部を跨ぐブリッジ部６によって互いに連結されてい
る。ディスクロータ３の両側の摺動面とピストン４およ
び爪部５との間には、それぞれ摩擦パッド７，８が介装
されている。

【００１９】キャリパ本体２およびブレーキパッド７，
８は、車体側に取付けられるキャリヤ９によってディス
クロータ３の軸方向に沿って移動可能に支持されてい
る。そして、ピストン４を前進させて、一方のブレーキ
パッド７をディスクロータ３の一側の摺動面に押しつけ
ることにより、その反力によってキャリパ本体２が移動
して爪部５によって他方のブレーキパッド８がディスク
ロータ３の他側の摺動面に押しつけられて制動力が発生
する。

【００２０】ピストン４は、キャリパ本体２にクロスロ
ーラベアリング10によって回転可能に支持されたナット
部材11に挿通されている。ピストン４の外周面およびナ
ット部材11の内周面には、それぞれ互いに対向するねじ
溝12，13が形成されており、ねじ溝12，13間に複数の鋼
球14が循環するように装填されて、これらによってボー
ルねじ機構（ねじ伝動機構）が構成されている。

【００２１】このボールねじ機構は、ナット部材11の回
転運動とピストン４の直線運動とを相互に変換可能とな
っており、すなわち、ナット部材11の回転運動をピスト
ン４の直線運動に変換することができ、かつ、ピストン
４の直線運動をナット部材11の回転運動に変換すること
ができるようになっている。

【００２２】そして、ピストン４は、ブレーキパッド７
との間に係合されたピン15によってその回転が規制され
ており、キャリパ本体２に結合されたフロントハウジン
グ16内に設けられたＤＣサーボモータ17（電気モータ）
によって、ナット部材11を回転させることによりピスト
ン４を進退動させられるようになっている。

【００２３】ナット部材11の外周部には、ＤＣサーボモ
ータ17の略円筒状のロータ18が圧入、固定されており、
ナット部材11およびロータ18がステータ19に挿通されて
いる。ＤＣサーボモータ17は、制御信号に応答してその
ロータ18を所定角度だけ回転させられるようになってい
る。また、キャリパ本体２には、ナット部材11の回転位
置を検出するロータリエンコーダ20が取付けられてい
る。

【００２４】フロントハウジング16の端部に結合された
リヤハウジング21内には、シリンダ22が形成され、この
シリンダ22内に、ピストン４の後端部がシール23を介し
て摺動可能に嵌合されており、ピストン４の後端部によ
ってシリンダ22内に液圧室22a が形成されている。リヤ
ハウジング21には、液圧室22a に連通する接続孔24が設
けられている。なお、図１中、符号25はダストシールで
ある。

【００２５】ＤＣサーボモータ17のステータ19およびロ
ータリエンコーダ20は、コントローラ26に接続され、接
続孔24は、ブレーキペダル27の操作によって液圧を発生
させるマスタシリンダ28に接続されている。コントロー
ラ26は、ブレーキペダル27の踏力（または変位量）を検
出するセンサ29および各車輪の回転速度、車両速度、車
両加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出す
る各種センサ30からの検出信号を入力するようになって
いる。

【００２６】そして、コントローラ26は、センサ29によ
って検出したブレーキペダル27の踏力（または変位量）
に応じて制御信号を出力し、ＤＣサーボモータ17を所望
角度だけ回転させ、ピストン４を前進させてブレーキパ
ッド７，８をディスクロータ３に押圧させる。また、制
動を解除する際に、ピストン４の所定の制動位置からの
戻し量を一定に制御し、エンコーダ20を初期設定するこ
とにより、ブレーキパッド７，８の摩耗に対してパッド
クリアランスを常に一定に維持する。

【００２７】さらに、コントローラ26は、各種センサ30
からの検出信号に基づいて、ＤＣサーボモータ17の回転
を制御して各車輪毎の制動力を調整することにより、ア
ンチロック制御、トラクション制御および車両安定化制
御を行うことも可能である。

【００２８】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。

【００２９】運転者がブレーキペダル27を踏み込むと、
その踏力に応じた液圧のブレーキ液がマスタシリンダ28
から接続孔24を介して液圧室22a に供給され、ピストン
４を前進させて、ブレーキパッド７，８をディスクロー
タ３の摺動面に押圧させる。このとき、センサ29によっ
てブレーキペダル27の踏力を検出し、コントローラ26に
よって、このペダル踏力に応じた制御信号を出力し、Ｄ
Ｃサーボモータ17のロータ18を所望角度だけ回転させ
て、ボールねじ機構を介してピストン４を前進させる。
このようにして、ピストン４に、マスタシリンダ28から
の液圧に加えて、ＤＣサーボモータ17の回転力による推
力を作用させて、ブレーキパッド７，８の押圧力を増大
させて倍力制御を行う。

【００３０】この場合、マスタシリンダ28からの液圧と
ＤＣサーボモータ17の回転力とを併用して制動力を発生
させるので、ＤＣサーボモータ17への負担を小さくする
ことができ、ＤＣサーボモータ17を小型化することが可
能となる。

【００３１】また、ボールねじ機構は、ピストン４の直
線運動をナット部材11の回転運動に変換することもでき
るので、電気系統の故障等によってＤＣサーボモータ17
への制御信号または電力が供給されない場合でも、マス
タシリンダ28からシリンダ22内に供給される液圧によっ
て、ピストン４がナット部材11を回転させながら前進し
て、ブレーキパッド７，８をディスクロータ３に押圧す
ることができる。これにより、電気系統の故障時等にお
いても制動力を確保することができる。なお、逆に液圧
機構が失陥した場合には、ＤＣサーボモータ17によって
制動力を確保することができる。

【００３２】また、ピストン４の後端部に液圧室22a を
配置しているので、上記従来のものに対して、ピストン
４の径を大きくすることなく、その受圧面積大きくとる
ことができ、マスタシリンダ28からの液圧によって充分
大きな制動力を発生させることができる。また、液圧室
22a に供給する液圧を低く抑えることができ、各部のシ
ールおよび配管の負担を小さくすることができる。

【００３３】さらに、各種センサ30を用いて、各車輪の
回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速
度等の車両状態を検出し、コントローラ26によってこれ
らの検出に基づいてＤＣサーボモータ17の回転を制御す
ることにより、アンチロック制御、トラクション制御お
よび車両安定化制御等を行うこともできる。

【００３４】なお、上記実施形態では、ねじ伝動機構
は、一例としてボールねじ機構を利用しているが、本発
明はこれに限らず、回転運動と直線運動とを相互に変換
可能なものであれば、滑りねじ伝動機構あるいは他の転
がりねじ伝動機構を用いることもできる。

【００３５】また、上記実施形態では、ＤＣサーボモー
タ17およびロータリエンコーダ20を用いて制動力および
パッドクリアランスを制御しているが、本発明はこれに
限らず、ピストンの推力または変位量およびパッドクリ
アランスを制御できるものであれば他の電気モータを用
いることもできる。

【００３６】次に、本発明の第２実施形態について図２
を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上記第１
実施形態に対して、ピストンの後端部およびリヤハウジ
ングが異なる以外は概して同様の構造であるから、以下
の説明においては、電動ディスクブレーキ本体のみを図
示し、図１に示すものと同様の部分には同一の符号を付
して異なる部分についてのみ詳細に説明する。

【００３７】図２に示すように、第２実施形態に係る電
動ディスクブレーキ31では、ピストン４の後端部は、上
記第１実施形態のものよりも短く、その端面からねじ溝
12が形成された部分の内部にシリンダボア32が形成され
ている。リヤハウジング21には、シリンダボア32に対向
させて液圧ピストン部33が突出されており、液圧ピスト
ン部33がシリンダボア32内にシール34を介して摺動可能
に嵌合されてシリンダボア32内に液圧室32a が形成され
ている。液圧室32a は、液圧ピストン部33に設けられた
油路35によって接続孔24に連通されている。

【００３８】このように構成したことにより、マスタシ
リンダ28から接続孔24および油路35を介して液圧室32a
内に供給された液圧によって、ピストン４が前進してブ
レーキパッド７，８をディスクロータ３の摺動面に押圧
させ、上記第１実施形態のものと同様の作用、効果を奏
することができる。

【００３９】さらに、第２実施形態に係る電動ディスク
ブレーキ31では、ピストン４の内部に液圧室32a を形成
したことにより、ピストン４の軸方向寸法を小さくする
ことができ、電動ディスクブレーキ31本体を小型化する
ことができる。

【００４０】次に、本発明の第３実施形態について図３
を参照して説明する。なお、第３実施形態は、上記第２
実施形態に対して、ピストンの内部構造およびリヤハウ
ジングの液圧ピストン部が異なる以外は概して同様の構
造であるから、以下の説明においては、電動ディスクブ
レーキ本体のみを図示し、図２に示すものと同様の部分
には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に
説明する。

【００４１】図３に示すように、第３実施形態に係る電
動ディスクブレーキ36では、ピストン４の内部に、その
後端面から軸方向に沿って前端部付近まで延びる段付ボ
ア37が形成されている。段付ボア37の底部側の小径部
は、第１シリンダ38を形成しており、開口部側の大径部
には、有底円筒状のシリンダライナ39，40が挿入、嵌合
されて、その内部に、それぞれ第２シリンダ41および第
３シリンダ42が形成されている。シリンダライナ39，40
は、段付ボア37の開口部に螺着されたリテーナ43によっ
て固定されている。

【００４２】第１、第２および第３シリンダ38，41，42
には、それぞれ第１、第２および第３液圧ピストン44，
45，46がシール47，48，49を介して摺動可能に嵌合され
ている。第１液圧ピストン44には、その中心部から軸方
向に沿って延びるピストンロッド50が突出されており、
ピストンロッド50は、シリンダライナ39の底部にシール
51を介して液密的かつ摺動可能に挿通されて、その先端
部が第２液圧ピストン45に連結されている。そして、第
１液圧ピストン44によって第１シリンダ38内の底部側に
第１液圧室38a が形成され、その反対側に第１ドレン室
38b が形成されている。

【００４３】同様に、第２液圧ピストン45には、ピスト
ンロッド52が突出されており、ピストンロッド52は、シ
リンダライナ40の底部にシール53を介して液密的かつ摺
動可能に挿通されて、その先端部が第３液圧ピストン46
に連結されている。そして、第２液圧ピストン45によっ
て第２シリンダ41内の底部側に第２液圧室41a が形成さ
れ、その反対側に第２ドレン室41b が形成されている。

【００４４】また、第３液圧ピストン46には、ピストン
ロッド54が突出されており、ピストンロッド54は、リテ
ーナ43に隙間をもって挿通されて、その先端部がリヤハ
ウジング21に結合されている。そして、第３液圧ピスト
ン46によって第３シリンダ42内の底部側に第３液圧室42
a が形成され、その反対側に第３ドレン室42b が形成さ
れている。

【００４５】ピストン４の内部に直列に配置された第
１、第２および第３液圧室38a ，41a，42a は、ピスト
ンロッド50，52，54に設けられた油路55，56，57によっ
て互いに連通されて接続孔22に連通されている。第１お
よび第２ドレン室38b ，41b は、ピストン４の側壁に設
けられたドレン通路58によって互いに連通されて大気に
開放されている。また、第３ドレン室42b は、リテーナ
43とピストンロッド54との間の隙間を介して大気に開放
されている。

【００４６】このように構成したことにより、マスタシ
リンダ28から接続孔24および油路55，56，57を介して第
１、第２および第３液圧室38a ，41a ，42a 内に供給さ
れた液圧によって、ピストン４が前進してパッド７，８
をディスクロータ３の摺動面に押圧して、上記第１実施
形態のものと同様の作用、効果を奏することができる。

【００４７】このとき、第１、第２および第３液圧ピス
トン44，45，46の合計受圧面積に作用する液圧によって
ピストン４の推力を発生させるので、上記第１および第
２実施形態のものよりも、ピストン４の受圧面積を大き
くすることができ、液圧による制動力を大きくすること
ができる。さらに、第２実施形態と同様に、ピストン４
の内部に第１、第２および第３液圧室38a ，41a ，42a
を形成したことにより、ピストン４の軸方向寸法を小さ
くすることができ、電動ディスクブレーキ36本体を小型
化することができる。

【００４８】なお、上記第３実施形態では、ピストン４
の内部に第１、第２および第３液圧室38a ，41a ，42a
の３つの液圧室を形成しているが、本発明はこれに限ら
ず、同様にして２つまたは４つ以上の液圧室を形成する
こともできる。

【００４９】次に本発明の第４実施形態について図４を
参照して説明する。なお、第４実施形態は、上記第１実
施形態に対して、ピストンの後端部が異なる以外は概し
て同様の構造であるから、以下の説明においては、電動
ディスクブレーキ本体のみを図示し、図１に示すものと
同様の部分には同一の符号を付して異なる部分について
のみ詳細に説明する。

【００５０】図４に示すように、第４実施形態の電動デ
ィスクブレーキ59では、ピストン４の後端部は、上記第
１実施形態のものよりも短く、また、リヤハウジング21
のシリンダ22内に、ピストン５とは別体の液圧ピストン
60がシール61を介して摺動可能に嵌装されており、ピス
トン４の後端部と液圧ピストン60の一端部とが互いに当
接されている。

【００５１】このように構成したことにより、通常の制
動時には、マスタシリンダ28から接続孔24を介して液圧
室22a 内に供給された液圧によって、液圧ピストン60が
移動し、ピストン４を前進させてパッド７，８をディス
クロータ３の摺動面に押圧させて、上記第１実施形態の
ものと同様の作用、効果を奏する。

【００５２】また、トラクション制御および車両安定化
制御等において、運転者がブレーキペダル27を操作せ
ず、マスタシリンダ28によって液圧を発生させない状態
で、コントローラ26の制御信号によってＤＣサーボモー
タ17のみを作動させる場合には、液圧ピストン60は移動
せず、ＤＣサーボモータ17の回転によってピストン４の
みが進退動するので、制動時に液圧ピストン60およびマ
スタシリンダ28等の液圧機構が抵抗となることがなく、
ピストン４を迅速に移動させることができ、ブレーキ制
御の応答性を向上させることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、モータの回転運動をねじ伝動機構によってピス
トンの直線運動に変換して、ブレーキパッドをディスク
ロータに押圧させることができ、また、液圧室に液圧を
供給することにより、ピストンを移動させてブレーキパ
ッドをディスクロータに押圧させることができ、電気系
統の故障時等においても制動力を確保することができ
る。このとき、ピストンの端部に液圧室を配置している
ので、その受圧面積大きくとることができ、液圧によっ
て充分大きな制動力を発生させることができる。

【００５４】請求項２の発明によれば、液圧室をピスト
ンの内部に設けたので、ピストンの軸方向寸法を小さく
することができる。

【００５５】請求項３の発明によれば、液圧室を直列に
複数配置したので、ピストンの液圧室に対する受圧面積
を大きくすることができ、液圧による制動力を大きくす
ることができる。

【００５６】また、請求項４の発明によれば、ピストン
と液圧室との間に、液圧室の液圧を受けてピストンに当
接する液圧ピストンを介装したので、電気モータによっ
て、液圧ピストンとは独立してピストンのみを移動させ
ることができ、ブレーキ制御の応答性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電動ディスクブレ
ーキの縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る電動ディスクブレ
ーキの縦断面図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係る電動ディスクブレ
ーキの縦断面図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係る電動ディスクブレ
ーキの縦断面図である。

【符号の説明】

1,31,36,59 電動ディスクブレーキ ３ ディスクロータ ４ ピストン 7,8 ブレーキパッド 17 ＤＣサーボモータ（電気モータ） 12,13 ねじ溝（ねじ伝動機構） 14 鋼球（ねじ伝動機構） 22a,32a,38a,41a,42a 液圧室 60 液圧ピストン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの移動によって摩擦パッドをデ
   ィスクロータに押圧して制動力を発生させるようにした
   ディスクブレーキにおいて、 前記ピストンの外周部に、電気モータおよび前記ピスト
   ンの直線運動と前記電気モータの回転運動とを相互に変
   換可能なねじ伝動機構を設け、さらに、前記ピストンの
   端部に、該ピストンに液圧を作用させる液圧室を配置し
   たことを特徴とする電動ディスクブレーキ。
2. 【請求項２】 前記液圧室は、前記ピストンの内部に設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動デ
   ィスクブレーキ。
3. 【請求項３】 前記液圧室は、直列に複数配置されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載の電動ディスクブレ
   ーキ。
4. 【請求項４】 前記ピストンと前記液圧室との間には、
   該液圧室の液圧を受けて前記ピストンに当接する液圧ピ
   ストンが介装されていることを特徴とする請求項１に記
   載の電動ディスクブレーキ。