JPS60139927A - ブレ−キ装置 - Google Patents

ブレ−キ装置

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JPS60139927A
JPS60139927A JP58244667A JP24466783A JPS60139927A JP S60139927 A JPS60139927 A JP S60139927A JP 58244667 A JP58244667 A JP 58244667A JP 24466783 A JP24466783 A JP 24466783A JP S60139927 A JPS60139927 A JP S60139927A
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JP
Japan
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braking force
holder
ceramics
voltage
housing
Prior art date
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Application number
JP58244667A
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English (en)
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Ryuji Oota
太田　隆二
Michio Kobayashi
道夫 小林
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Jidosha Kiki Co Ltd
Original Assignee
Jidosha Kiki Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、制動力を得るための作動機構として圧電セラ
ミックスによるアクチュエータを巧みに利用してなるブ
レーキ装置に関する。
〔従来技術〕
自動車の速度制御および停止動作を得るだめの制動装置
としてのいわゆるブレーキ装置において、その出力部形
式から最も一般的々ものとして、ドラムブレーキとディ
スクブレーキとが知られている。そして、後者のディス
クブレーキは、被制動部材としての円板状ディスクに対
し側方から摩擦パッド材を圧接させることにより制動力
を得るもので、制動力が安定し、またそのばらつきの少
ない安定した力配分を得ることができ、さらに耐熱性等
に優れ、摩擦パッド材の摩耗に対する自動調整装置の取
付けが容易で、ノイズ等の発生も少なく、その対応も容
易であるなどといったドラムブレーキでは期待できない
効果を奏するもので、近年その普及が著しいものである
。
ところで、上述したブレーキ装置において、その入力側
となる作動機構としては、油圧（あるいは空気圧）など
といった流体圧を力伝達手段として用いてなる液圧式シ
リンダ方式が一般に採用され、ブレーキペダルの踏込み
操作に応じて摩擦パッド材をディスク等に対し進退勤作
させ得るように構成されている。そして、このような液
圧式の作動機構において、ペダルの踏力のみでは得られ
る制動力に限界があるため、マスクシリンダとサーボユ
ニットなどによる倍力装置が用いられることが多い。
しかしながら、上述した液圧式の作動機構を用いてなる
ブレーキ装置によれば、マスクシリンダを始め、ブース
タ、ホイールシリンダ、およヒソの液圧用配管等が必要
となり、その構造が複雑で、各部の成形加工や組立てな
どが面倒で、コスト高を招くばかりでなく、自動車への
取付けにあたってその配役スペース上の自由度が小さく
なるといった問題を生じている。特に、この種の装置で
は、安全性の観点から複数の独立したブレーキ系を並設
することが多く、上述した問題は大きいものであった。
さらに、近年では、この種のブレーキ装置において、ア
ンチスキッド装置を始めとして、ブレーキ制御の多様化
がめられており、これに応えるためには上述しだ液圧式
のものでは制約が大きいものであった。
このため、上述したブレーキ装置における作動機構とし
て、電動モータやスラリークラッチ等を用いたものが特
開昭５６−３１５３２号公報により、また電磁ブレーキ
を使用したものが特表昭５８−５０１５８５号公報によ
り既に提案されており、従来の機械式のものに比べ電気
的に作動することからその迅速かつ適切な制動力を得る
とともにその制御にあたって多様化を図れるといった利
点を萎するものである。
しかしながら、上述した電気的な作動機構を用いたブレ
ーキ装置によれば、ブレーキペダルからの配線等は簡略
化されるも、ディスク等に対向する作動機構の本体部分
が大型化し、またその構成も複雑化するもので、コスト
高を招くばかりでなく、その消費電力も大きく、まだま
だ改善の余地が残されている。
〔発明の概要〕
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ア
クチュエータとして近年注目を集めている圧電セラミッ
クスを巧みに利用することにより、簡単かつ安価な構成
にもかかわらず、適正かつ確′　実な制動力を得るとと
ができ、また複雑でしかも多様化が望まれるブレーキ制
御を簡単かつ適切に行なうことが可能で、ざらに全体の
小型かつ軽量化を図ることができるブレーキ装置を提供
するものである。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。
第１図および第２図は本発明に係るブレーキ装置をディ
スクブレーキにお−でシングルシリンダ形のものに適用
した一実施例を示すものである。
これらの図において、まず、全体の概略構成を簡単に説
明すると、符号１は図示しない車輪と共に回転する被制
動部材としてのディ□スク、２，３はその両側面に選択
的に圧接されてこれを挾持することにより制動力を与え
る摩擦部材としての摩擦パッド材、さらに２ａ、３ｍは
その外側面に付設されたパッドプレートである。そして
、その一方の摩擦パッド材２の外側には、このパッド材
２をディスク１に対して圧接する方向に進退自在な作動
機構１０が配設され、キャリパボディ４の一端側にて保
持されるとともに、このキャリパボディ４の他端側は上
述したディ□スク１の上方をまたいで他方の摩擦パッド
材３の外側面側に臨み、その先端部に設けられた爪部４
ｍ、４ｂ　（一方は図示せず）にてそのパッド材３をデ
ィスク１への圧接方向に前記作動機構１０により進退勤
作させ得るように構成されている。なお、前記キャリパ
ボディ４は、ディスク１をまたぐように略Ｕ形状に形成
されたサポートブラケット５にて摺動自在に支持された
、いわゆるフローティングタイプであり、またそれ以外
の構成は周知の通りでその説明は省略する。
さて、本発明によれば、上述したディスクブレーキにお
いて、その制動力を得るための作動機構１０を、電圧を
印加することによりアクチュエータとして機能し得る圧
電セラミックスを巧みに利用して構成したところに特徴
を有している。
これを第２図ないし第４図を用いて詳述すると、符号１
１はその両端が開口する円筒状ハウジングで、その内部
には圧電セラミックスを用いることによりいわゆる尺取
り虫運動を行なう可動体１２が摺動自在に支持されてい
る。すなわち、この可動体１２は、前記ハウジング１１
内でその軸線方向に配設され電圧を印加することにより
伸縮自在な移動用の圧電セラミックス１３を有し、その
両端部はハウジング１１に対し摺動自在に支持された前
、後一対をなすホルダ１４．１５にて保持されている。
また、これら各ホルダ１４．１５には、ハウジング１１
内での軸線方向の動きを選択的に拘束し得る手段として
、第３図にその詳細を示すように、放射方向に進退し得
るように周方向に沿って配列された複数の円弧状パッド
１６と、これら各パッド１６間に介装されかつその変位
方向がホルダ１４．１５の周方向に沿うように配置され
た複数の拘束用圧電セラミックス１７とがそれぞれ組込
まれている。そして、このような構成とすることによっ
て、前記拘束用圧電セラミックス１７の伸縮動作により
各パッド１６が放射方向に進退し、ハウジング１１の内
壁に圧接または離間されることになり、これによってホ
ルダ１４または１５がハウジング１１内で選択的に拘束
または摺動可能な状態となるものである。この動作は第
３図から容易に理解されよう。
さらに、上述した構成による可動体１２において、移動
用圧電セラミックス１３の前端部には、この可動体１２
による摩擦パッド材２のディスク１への圧接力を検出し
て後述するコントローラに対し信号を送るカセン−！７
″１８が設けられている。
ここで、本実施例では、上述した力センサ１８を、圧電
板を多数枚積層して一体化することによって形成されて
いる移動用の圧電セラミックス１３の前端部に一体的に
設けた場合を示している。これは上述した圧電セラミッ
クスは′電圧を加えると変位や力を発生させるアクチュ
エータとして機能する一方、力を加えると電圧を発生式
せるセンサとして機能する特性を備えていることから容
易に理解されよう。そして、このような一体構成とすれ
ば、部品点数や成形加工性、さらに組立性の面で有利で
ある。しかしながら、本発明は必ずしもこのような構造
に限定されず、この力センサ１８を、可動体１２の前端
部で摩擦パッド材２のパッドプレート２ａとホルダ１４
との間に介装し、上述したプレート２ｇの一部あるいは
別に設けた押圧部材などでホルダ１４に保持させた力セ
ンサ１８に圧接力を加えるようにしてもよいものである
。
また、第２図において符号１９で示すものは、前記移動
用圧電セラミックス１３０両端を保持する前、後一対の
ホルダ１４．１５間に介装されこれらホルダ１４．１５
を互いに接近させる方向に付勢力を与える引張りスプリ
ング部材としての板ばねで、その詳細は第５図に示す通
りである。このような板ばね１９（本実施例では上、下
に２個）を設けることにより、作動時において移動用圧
電セラミックス１３に引張り力が作用せず、その耐久性
を保証するとともに、ホルダ１４．１５間に常に圧縮力
が働くためホルダ１４．１５と圧電セラミックス１３と
を接合させることなくこれらを組立てることができると
いった利点がある。ここで、このようなホルダ１４．１
５間に介装される弾性部材としては、本実施例のような
板ばね１９に限らず、引張りコイルスプリング等でもよ
いもので、さらに圧電セラミックス１３の１回当りの伸
縮量はその長さに対し０．１％程度の歪量ときわめて小
さいため、唾なる線材を弾性部材として用いることも可
能である。
また、前記拘束用圧電セラミックス１７にてハウジング
１１の内壁に圧接される摩擦パッド１６は、第２図およ
び第３図から明らかなように、各ホルダ１４．１５に対
し前後方向の移動を規制源れた状態で、放射方向に移動
可能に保持されている。ここで、これらの摩擦パッド１
６に要求されることは、適切な拘束状態を得るために、
せん断力に耐え得るとともに摩擦係数が大きいことで、
その材料としては、たとえば鉛、鋳鉄、アルミニウム、
おるいはセラミック等が考えられる。さらに、これらの
摩擦バンド１６とハウジング１１の内壁との間隙は、各
ホルダ１４．１５の確実な拘束状態と摺動可能な状態と
を圧電セラミックス１Ｔにて適切に得るために、非常に
小さくする必要があり、このため可動体１２を予め組立
てた状態でハウジング１１の内壁と共合わせで研摩加工
を施こしたり、あるいはシム等で寸法調整を行なうとよ
い。
また、前記円筒状ハウジング１１は、第２図および第４
図から明らかなように、たとえば鉄材、アルミ等の金属
材料あるいはセラミック材などにより一体に成形されて
おり、これにより剛性を向上させ、可動体１２を移動自
在に収容するハウジングとしての十分な強度をもつよう
に構成されている。ここで、上述したような金属製のハ
ウジング１１を形成するにあたって、九とえば引き抜き
あるいは押し出し成形にて形成した長尺物を所定長さで
切断して形成するようにすれば、その成形加工がきわめ
て容易に行なえ、量産性に優れ、コスト低減化を図るう
えで効果を発揮することが可能となる。さらに、本発明
によれば、ハウジング１１が円筒状を呈することから、
この点においてもその成形加工性を大幅に向上させ得る
ものである。
また、上述したハウジング１１において、その内壁には
、第２図および第４図から明らかなよ゛うに、軸線方向
に沿って平行する門灯のレール状電極２０がハクジング
側の溝部内に嵌合保持された状態で設けられている。こ
れら各レール状電極２０は、それぞれ前記移動用圧電セ
ラミックス１３、前、後拘束用圧電セラミックス１７　
、１７、さらに力センサ１８をコントローラ側に接続す
るためのもので、勿論各し−ル状龜極２０と金属製のハ
ウジング１１との間は図示しないが絶縁状態を維持し得
る構造ときれている。
ここで、上述した可動体１２側の各部とレール状電極２
０との接続構造としては、図示を省略しているが、たと
えばホルダ１４．１５、さらに必要に応じて摩擦バッド
１６の一部にレール状電極２０に係合するガイド溝を設
け、その溝底に設けた板ばねなどによる接触子およびホ
ルダ内の孔部内に配線したリードを介して各部との電気
的接続を行なうとよいものである。
そして、このような構成によれば、可動体１２丙の圧電
セラミックス１３ｉ１７，１７、さらに力センサ１８は
、ハウジング１１内での移動にかかわらず各レール状電
極２０および第２図に示す外部引出しリード２１等を介
してコントローラと電気的に接続されることになる。
なお、第２図において符号２２はハウジング１１の前端
部に設けられその内部を密封するブーツ、２３は前記外
部引出しリード２１のキャリパボディ４からの引出し部
に設けられたブツシュである。
上述した構成による作動機構１′０の尺取り主運動を原
理的に図示すると第６図に示すようになる。
また、そのｉ制御回路は、第７図に示す通りである。
これを簡単に説明すると、符４ｆ′ｏは図示しないブレ
ーキペダルの踏込み操作による踏力、踏込みストローク
等を検出する暗込みセンナで、この踏込みセンサ３０と
前記力センサ１８からの信号がコントローラ３１に入力
信号とじて与えられる。
このプントローラ３１は、各センナ３０．１８からの信
号の増幅器３２．３３と、これらを比較演算する演′痒
比較器３４と、その信号に応じて移動用圧電セラミック
ス１３（Ｍ）、前、後拘束用圧電セラミックス１７　（
Ｆ）　；　１７　（Ｂ）に対し、第８図（Ａ）または（
Ｂ）に示した出力信号を送出する駆動回路３５とを備え
ている。
この出力信号による各圧電セラミックス（Ｍ）、（Ｆ）
、（Ｂ）の作動順序を第８図（Ａ）にて説明すると、ま
ず、ブレーキペダルの踏込み操作により、後部拘束用圧
電セラミック（Ｂ）に対し電圧が印加され、後部ホルダ
１５がハウジング１１内で固定される。次で、移動用圧
電セラミックス（Ｍ）に電圧を印加し、これを前方に伸
長させ、その後前部拘束用圧電セラミック（Ｆ）を作動
させて前部ホルダ１４を固定する。そして、後部側（Ｂ
）の拘束を解除し、次で移動用圧電セラミックス（Ｍ）
への通電を止めあるいは逆電圧を与えて縮小させ、再び
後部１１４１１（Ｂ）を拘束する。これによって、第６
図中人方向への１サイクル（Ｔ□、Ｔ８．・・・、”ｎ
）の前進尺寧り主運動が行なわれ、これを必要に応じて
複数回繰り返すことにより、パッド材２をディスク１に
接近させてその隙間を埋める。
そして、カセン−ｔｊ１８によってパッドの圧接力を検
知し、踏込み操作に応じた制動力が得られるように印加
電圧を調整して可動体１２を移動式せるとよい。ここで
、可動体１２の最終ロック状態を得るには、前、後部拘
束用圧゛電セラミックス（Ｆ）、（Ｂ）のいずれか一方
あるいは両方を作動させるようにすればよいものである
。
たとえばカセンｖ１８が移動用圧電セラミックス１３と
一体構造である第２図のような場合には、拘束用圧電セ
ラミックス１７．１７にあっては、ロック時（Ｔｔ、）
における圧接力の検出が行なえるように後部側のみを拘
束状態とする（第８図（Ａ）中実線で示す）ように制御
すればよいが、力センサ１８が第６図に示すように可動
体１２の前端部にあるときには両方あるいはいずれか一
方（前部側のみの場合を破線で示している）を制御する
ようにすればよいものである。ここで、移動用のもの（
１３）はオン、オフ（あるいは正負電圧印加）御は同図
（Ｂ）で示す後退時にも同様である。
また、ペダル解放後のパッド材２とディスク１との間隙
設定は力センサ１８の荷重が規定値になってから後退す
る尺取り虫運動を何回性なわせるかを設定しておけばよ
いことは明らかであろう。
なお、第６図中Ｂ方回、すなわち後退時における尺取り
虫運動は、第８図（Ｂ）に示す波形図から明らかであり
、その説明は省略する。
したがって、上述した圧電セラミックスを用いて々る尺
取り虫運動にて制動力を得る作動機構１０によれば、簡
単かつ安価な構成で、全体の小型かつ軽量化等を図れる
にもかかわらず、ブレーキペダルの踏込み操作により迅
速かつ適切な制動力を得ることができ、またコントロー
ラ３１による制御信号を調節することによシアンチスキ
ッドやボンピングブレーキング等といった各種のブレー
キ制御を容易に行なえるものである。そして、上述した
圧電セラミックスはその消費電力が小さく、発熱や騒音
等も少ないといった利点がある。さらに、とのような作
動機構１０を採用することによって、従来の液圧式のも
のに比べ配設スペースや製造、コスト上の問題が小さい
といった効果もある。
ここで、上述した圧電セラミックスにおいて拘束用のも
の（図中１７．１７）では、その推力と変位量によって
摩擦パッド１６を押し出し、十分なホルダ１４．１５の
拘束状態が得られるか否かが問題とされるが、これら各
圧電セラミックス１７．１７として、たとえばマグネク
クムニオブ酸鉛とチタン酸鉛の二成分固溶体セラミック
材を用い、かつ長さを２０關、面積を３０謔２　とした
とき、２０１）Ｖの電圧を印加すると、推力は５１１Ｋ
ｇ、変位は０．１）　１　ｗ　程度のもの（正負電圧を
印加するとそれぞれ２倍となる）が得られるため、上述
した拘束状態を適切に得ることができることが確認され
ている。
なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を適宜変形、変更することは自由である
。
たとえば第９図（Ａ）に示すように、本発明に係る圧電
セラミックスを用いた作動機構１０を従来の液圧シリン
ダタイプに併用するようにしてもよい。ここで、図中４
０はブレーキペダル、４１はその略込み操作により所要
の圧力を発生させるマスクシリンダ、４２はこのマスク
シリンダ４１から配管４３を経て送られる流体圧により
作動されてディスク１にキャリパボディ４を介して摩擦
パッド材（図示せず）を圧接式せるホイールシリンダ部
で、従来周知の通りである。そして、このホイールシリ
ンダ部４２に並んでディスク１の周方向に離間した位置
に本発明による圧電セラミックスを用いた作動機構１０
を設ければよく、このときコントローラ３１にブレーキ
ペダル４０の踏力等を伝達する手段としては、前記配管
４３途中に設けた圧力センｆ′４４に置き換えることが
できる。
そして、このような構成とすれば、両ブレーキ系の併用
によってより安全性を向上させ得るとともに、制動時に
同時に作動させることによって、本発明による電気的作
動機構１０にて従来の液圧系におけるブースタの出力分
を代替することができ、さらにアンチスキッド等のブレ
ーキ制御亀、コントローラ３１による電子制御にて容易
に行なうことができる。
また、上述した第９図（Ａ）では、それぞれの作動機構
部をディスク１の周方向に別個に設けているが、同図（
Ｂ）に示すように、そのサポートブラケット５を一体的
に構成するようにしてもよいことは勿論である。
さらに、上述した実施例では、本発明装置を、シングル
シリンダタイプのディスクブレーキに適用した場合を説
明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば前述し
た作動機構１０をディスク１の両側に配設してなるオボ
ーズドシリンダタイプのディスクブレーキを始めとして
各種のブレーキ装置に適用できることは容易に理解され
よう。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係るブレーキ装置によれ
ば、圧電セラミックスのもつ伸縮変位をアクチュエータ
として巧みに利用することにより尺取り虫運動を行なう
可動体を備え、この可動体の拘束側となる前、後ホルダ
に放射方向に進退する複数の円弧状パッドと、これら間
に介装されその変位方向がホルダの周方向に沿うように
配置された複数の拘束用圧電セラミックスを設けるよう
にしたので、簡単かつ成形容易でコスト的に安価な構成
であるにもかかわらず、ペダル操作に応じて迅速かつ適
切でしかも安定した制動力を得てその性能を発揮させ得
るとともに、アンチスキッドなどといった各種のブレー
キ制御を簡単かつ適切に行ない、種々の要請に応えるこ
とができ、また装置全体の簡素化と小型かつ軽量化等を
図れると９・つた種々優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明に係るブレーキ装置の一実
施例を示す平面図および側断面図、第３図は第２図にお
けるＩ［−１線概略断面図、第４図は円筒状ハウジング
の概略斜視図、第５図はホルダ間に介装される板ばねを
例示する斜視図、第６図は尺取り虫運動を行なう可動体
の動作説明図、第７図はその制御回路図、第８図（Ａ）
（Ｂ）は各圧電セラミックスへの供給電圧の波形図、第
９図（Ａ）（Ｂ）は本発明装置の使用にあたっての変形
例を示す概略斜視図である。 １・・パ・ディスク（被制動部材）、２．３・・・・摩
擦パッド材（摩擦部材）、１０・・・・作動機構、１１
・・・・円筒状ハウジング、１２・・・・可動体、１３
・・・・移動用圧電セラミックス、１４．１５・・・・
前、後一対のホルダ、１６・・・・円弧状パッド、１７
・・・・拘束用圧電セラミックス、１８・・・・力セン
サ、２０・・・・レール状電極、３０・・・・踏込本セ
ンサ、３１・・・・コントローラ、４ｏ・・・・ブレー
キペダル。 特許出願人　自動車機器株式会社 代理人　山川政樹（Ｉυ）１名） 第１図 第２図 第４図 第３図 ６ 第５図 ９ −ＩＧ９− のΣ、Ｌ　のΣ匡

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被制動部材に摩擦部材を圧接させて制動力を得る作動機
    構を備え、この作動機構は、円筒状ハウジング内でその
    軸線方向に伸縮自在に配置された移動用圧電セラミック
    スと、その両端を保持し前記ハウジング内で摺動自在に
    支持された前、後一対をなすホルダとを有し、これら各
    ホルダ内に、は、放射方向に進退し得るように配列され
    た複数の円弧状パッドと、これら各パッド間に介装され
    その変位方向がホルダの周方向に沿うように配置された
    複数の拘束用圧電セラミックスが設けられていることを
    特徴とするブレーキ装置。
JP58244667A 1983-12-22 1983-12-27 ブレ−キ装置 Pending JPS60139927A (ja)

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JP58244667A JPS60139927A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 ブレ−キ装置
US06/682,040 US4623044A (en) 1983-12-22 1984-12-14 Brake apparatus
FR848419542A FR2557241B1 (fr) 1983-12-22 1984-12-20 Dispositif de freinage a commande piezoelectrique, en particulier pour vehicules automobiles

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60206766A (ja) * 1984-03-19 1985-10-18 アルフレツド・テヴエス・ゲーエムベーハー ブレーキ装置
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JPH0361728A (ja) * 1989-07-27 1991-03-18 Ckd Corp ブレーキ装置
US5067778A (en) * 1990-11-19 1991-11-26 Testardi David A High performance anti-lock brake system for original equipment and after-market applications
US8104586B2 (en) 2005-02-25 2012-01-31 Otis Elevator Company Elevator motor brake torque measurement device
WO2023232634A1 (de) * 2022-05-30 2023-12-07 Robert Bosch Gmbh Betätigungseinrichtung für ein bremssystem, verfahren zum herstellen einer betätigungseinrichtung für ein bremssystem

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