JP2010236658A

JP2010236658A - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP2010236658A
Application number: JP2009086820A
Authority: JP
Inventors: Takayasu Sakashita; 貴康坂下
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】良好な機械効率を確保することができるディスクブレーキを提供する。
【解決手段】係止歯車４４、レバー５４及びコイルばね５６を有した回転規制機構３４Ａを備え、レバー５４は、第２減速ギヤ４３（一方の回転部材）がピストン１２の推進を解放する方向に回転したとき、第２減速ギヤ４３（一方の回転部材）により第１位置から第２位置に移動され、第３減速ギヤ４１がピストン１２の推進を解放する方向に回転し、ボール‐ランプ機構２８が非制動位置まで戻ったとき、第３減速ギヤ４１により前記第２位置から前記第１位置に移動されるように構成されている。係止歯車４４、レバー５４、及びコイルばね５６を有した回転規制機構３４Ａが、駐車ブレーキ機能を達成するためのブレーキ力の自己保持を行うので、従来技術が採用するウォーム減速機がブレーキ力の自己保持を担う場合に比して、機械効率を向上でき、ひいては省エネ化を図ることができる。
【選択図】図１

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。

ディスクブレーキでは、駐車ブレーキ機能を達成するためのブレーキ力の自己保持をウォーム減速機に持たせるように構成される場合がある（特許文献１参照）。

特開２００６−１７７５３２号公報

上記従来技術では、ブレーキ力の自己保持をウォーム減速機が担っているため、機械効率が悪いという問題がある。
本発明は、良好な機械効率を確保することができるディスクブレーキを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、前記一対のパッドのうち少なくとも一方をディスクに押し付けるピストンと、該ピストンが接触状態で移動可能に納められるシリンダを有して該シリンダヘの液圧供給により前記ピストンを推進するキャリパ本体と、前記キャリパ本体に設けられる電動モータと、前記キャリパ本体に設けられ、前記電動モータの回転に基づいて前記ピストンを推進し、椎進した該ピストンを駐車制動位置に保持させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスクブレーキにおいて、前記駐車ブレーキ機構は、前記電動モータによる回転を増力する減速機構と、該減速機構の回転を直動に変換する回転直動変換機構と、前記減速機構の前記ピストンの戻し方向の回転を規制する回転規制機構と、を有し、前記回転規制機構は、前記モータからの入力を受けて互いに逆方向に回転する一対の回転部材のうち一方の回転部材に設けられた爪車と、該爪車に対して一端側が係止位置および係止解除位置に回転可能に他端側で軸支され、該他端側の軸支位置が前記爪車の接線方向の所定範囲において第１の位置と第２の位置とに移動可能とされたレバー部材と、前記レバー部材が前記第１の位置にあるときに、前記レバー部材の一端側を前記爪車に係止する方向に付勢し、前記レバー部材が前記第２の位置にあるときに、前記レバー部材の一端側を前記爪車から係止解除する方向に付勢する付勢手段と、を有し、前記レバー部材は、前記一方の回転部材が前記ピストンの推進を解放する方向に回転したとき、該一方の回転部材により前記第１の位置から前記第２の位置に移動され、前記一対の回転部材のうち他方の回転部材が前記ピストンの推進を解放する方向に回転し、前記回転直動変換機構が非制動位置まで戻ったとき、該他方の回転部材により前記第２の位置から前記第１の位置に移動されるように構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ディスクブレーキの機械効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキを示す断面図である。図１の回転規制機構を模式的に示す図である。図１の回転規制機構の作動を示し、（１）はリリース（駐車ブレーキ解除）状態、（２）はラチェット歯が係合ピンを乗越える様子、（３）ラチェット歯の凹部に係合ピンが嵌合する様子、（４）は支持ピンが長穴の上面に接触する状態、（５）は係止歯車が両方向に回転自由である状態、（６）は復帰ピンが斜面を押す様子を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るディスクブレーキを図面に基づいて説明する。
図１及び図２に本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ１を示す。図１、２において、２、３は車両の回転部に取付けられたディスクロータ１Ａを挟んで両側に配置された一対のブレーキパッド、４はキャリパである。本ディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型として構成されており、前記一対のブレーキパッド２、３およびキャリパ４は、車両のナックル等の非回転部に固定されたキャリア５に、ディスクロータ１Ａの軸方向へ移動可能に支特されている。

キャリパ４の主体であるキャリパ本体６は、車両内側のブレーキパッドであるインナパッド２に対向する基端側にシリンダ部７を、車両外側のブレーキパッドであるアウタパッド３に対向する先端側に爪部８をそれぞれ有している。シリンダ部７には、インナパッド２側を開口部となし、他端が底壁９により閉じられた有底のシリンダ１０が形成されており、このシリンダ１０内には、ピストンシール１１を介して摺動可能にピストン１２が内装されている。

ピストン１２は、ここではカップ形状をなし、その底部がインナパッド２に対向するようにシリンダ１０内に収められている。このピストン１２とキャリパ本体６の底壁９との間は液圧室１３として画成されており、この液圧室１３には、シリンダ部７に設けたポート（図示なし）を通じて、マスタシリンダなどの液圧源から液圧が供給されるようになっている。なお、本実施形態では、液圧源としてマスタシリンダを例にして説明する。ピストン１２は、その底面に設けた凹部１４にインナパッド２の背面に設けた凸部１５を係合させることにより回り止めされている。また、ピストン１２の底部とキャリパ本体６との間には、シリンダ１０内への異物の進入を防ぐダストブーツ１６が介在されている。

パッド摩耗調整機構１７は、調整ナット１８（係合部材）及びプッシュロッド１９を備えている。調整ナット１８は、ピストン１２内に回転可能に嵌合され、ピストン１２側に形成されたテーパ状の摩擦面２０に摩擦係合する摩擦面２１を有しており、皿ばね２２及びスラストベアリング２３によって、摩擦面２１がピストン１２の摩擦面２０に押圧されている。また、調整ナット１８の先端部は、ピストン１２の底部に形成された室２４に摺動可能かつ気密的に嵌合されており、室２４は、通路２５及びダストブーツ１６を介して大気に解放されている。

プッシュロッド１９は、一端部が調整ナット１８に螺合し、他端部がリテーナ２６によってシリンダ１０の軸方向に移動可能に案内されて、その軸回りの回転が規制されており、コイルばね２７のばね力がシリンダ１０の底部側へ付与されることにより、回転直動変換機構としてのボール‐ランプ機構２８の回転直動プレート２９へ、スラストワッシャ３０を介し押し付けられている。
調整ナット１８とプッシュロッド１９は多条ねじによって互いに螺合しており、回転及び直線移動の変換が相互に可能となっている。そして、多条ねじには、所定のビルトインクリアランスが設けられており、相対回転することなく、ビルトインクリアランスの分だけ相互に直線移動できるようになっている。なお、コイルばね２７のばね力は、皿ばね２２のばね力よりも大きくなっている。

ボール‐ランプ機構２８は、軸方向に移動可能で、かつ、軸回りに回転可能に支持された回転直動プレート２９と、シリンダ１０の底壁９によって軸方向に支持され、かつ、ピン３１によって回り止めされた固定プレート３２とを備えている。回転直動プレート２９および固定プレート３２の互いの対向面には、円弧状の断面を有し各プレートの円周方向に傾斜した複数のボール溝２９Ａ、３２Ａがそれぞれ形成されている。これらボール溝２９Ａ、３２Ａ間に、鋼球からなるボール３３が１つの溝同士の組に対して一つ装入されている。そして、回転直動プレート２９を回転させると、ボール溝２９Ａ、３２Ａ間をボール３３が転動することにより、回転直動プレート２９が軸方向及び回転方向に移動する。なお、回転直動プレート２９は、ボール溝２９Ａ、３２Ａの設定により異なるが、最大でも２２０度程度の所定角度の回転移動しかしないようになっており、何回転もするようにはなっていない。また、ボール溝２９Ａ、３２Ａは、傾斜を途中で変化させても良い。

キャリパ４の液圧室１３の底部側には、駐車ブレーキ機構３４が配置されている。駐車ブレーキ機構３４のハウジング３５内には、回転規制機構３４Ａ、平歯多段減速機構３７が配置され、かつ電動モータの一例であるモータ３８がハウジング３５の外部より固定されている。
ボール‐ランプ機構２８の回転直動プレート２９に連結された駆動軸３９は、液圧室１３の底部をシール４０によって気密的に貫通して、ハウジング３５内へ延ばされている。駆動軸３９の先端部には、後述する平歯多段減速機構３７の第３減速ギヤ４１が第３減速ギヤ４１の軸心に形成されたＤ穴によって駆動軸３９に対して回転不能に取り付けられている。また、第３減速ギヤ４は、止め輪４２によって駆動軸３９に対して軸方向に移動しないよう規制されている。

平歯多段減速機構３７は、モータ３８のシャフト５８に圧入されたピニオンギヤ５９、第１減速ギヤ６０、第２減速ギヤ４３、及び第３減速ギヤ４１から大略構成されている。
第１減速ギヤ６０は、ピニオンギヤ５９に噛み合う大歯車６０Ａとその軸心側に形成される小歯車６０Ｂとを有し、これらが一体に形成されている。
第２減速ギヤ４３は、第１減速ギヤ６０の小歯車６０Ｂに噛み合う大歯車４３Ａとその軸心側に形成される小歯車４３Ｂとを有し、これらが一体に形成されている。第３減速ギヤ４１は、第２減速ギヤ４３の小歯車４３Ｂに噛み合う歯車４１Ａを有している。
第１減速ギヤ６０および第２減速ギヤ４３は、それぞれ第１シャフト６２、第２シャフト６３によってハウジング３５に対して回転可能に支持されている。なお、第１シャフト６２、第２シャフト６３は、どちらもハウジング３５およびカバー６１によって固定されている。また、第３減速ギヤ４１は、回転直動プレート２９と同様に所定角度の回転移動しかしないようになっている。

第２減速ギヤ４３は、ピニオンギヤ５９及び第１減速ギヤ６０を介してモータ３８からの入力を受けて回転する。この第２減速ギヤ４３の回転に伴い、第３減速ギヤ４１は、第２減速ギヤ４３と逆方向に回転するようになっている。本実施形態では、第２減速ギヤ４３及び第３減速ギヤ４１が一対の回転部材を構成し、第２減速ギヤ４３が一方の回転部材、第３減速ギヤ４１が他方の回転部材を構成している。

モータ３８は、電子制御装置であるＥＣＵ７０により駆動される。ＥＣＵ７０には、駐車ブレーキのアプライ（駐車ブレーキ作動）、リリース（駐車ブレーキ解除）を指示するべく操作されるＰＫＢスイッチ７１が接続されている。

次に回転規制機構３４Ａについて説明する。回転規制機構３４Ａは、係止歯車４４とレバー５４とから大略構成されている。
第２減速ギヤ４３の小歯車４３Ｂの反対側には、複数のラチェット歯４４Ａが形成された爪車としての係止歯車４４が焼き嵌め等により第２減速ギヤ４３に対して回転不能に固定されている。ハウジング３５には、係止歯車４４に隣接して一端側が係止歯車４４に接触可能とされるレバー５４が設けられている。図２に示すように、レバー５４は、ハウジング３５に固定された支持ピン４５によって軸支されている。レバー５４の他端側には、長穴５４Ａが形成されており、レバー５４は、この長穴５４Ａに支持ピン４５が挿入され、長穴５４Ａに沿って支持ピン４５に案内されて移動〔例えば図２で上下方向（係止歯車４４の接線方向）の移動〕可能とされ、かつ、支持ピン４５を中心にしてハウジング３５に対して回転可能になっている。

レバー５４には、長穴５４Ａの略中間をセンタとし、かつ長穴５４Ａの長手方向に対し垂直方向にオフセツトした位置から付勢ピン５４Ｂが突出している。付勢ピン５４Ｂには付勢手段としてのコイルばね５６のフック部の一方がかけられている。コイルばね５６の他方のフック部はハウジング３５に固定されたばね固定ピン４７にかけられている。レバー５４の付勢ピン５４Ｂは、コイルばね５６により、常時、ばね固定ピン４７の方向の力を受けている。レバー５４の長穴５４Ａの略長手方向の延長線上の一端側には、係止歯車４４に接触可能となる係合ピン５４Ｃが一体的に形成されている。
コイルばね５６は、レバー５４がハウジング３５または支持ピン４５に対して後述する第１位置にあるときに、レバー５４の一端側を係止歯車４４（爪車）に係止する方向に付勢し、レバー５４が後述する第２位置にあるときに、レバー５４の一端側を係止歯車４４（爪車）から係止解除する方向に付勢するようにしている。
本実施形態では、回転規制機構３４Ａは、上述したように、係止歯車４４、レバー５４及びコイルばね５６を有し、係止歯車４４が爪車を構成し、レバー５４がレバー部材を構成している。

ここで、図２に示すように、長穴５４Ａの図中下側に支持ピン４５がくるようレバー５４が位置する（当該位置を、以下、第１位置という。）場合、支持ピン４５に対し付勢ピン５４Ｂの位置は図中上側となるため、係合ピン５４Ｃは係止歯車４４の方へ回転して接触する。なお、ラチェット歯４４Ａは係合ピン５４Ｃに対し、推力発生方向（図２で反時計方向）への回転はレバー５４を押し上げることで許容するが、解除方向への回転は係合ピン５４Ｃがラチェット歯４４Ａの凹部４４Ｂに嵌合することで規制されるよう形成されている。

一方、図３（４）に示すように、長穴５４Ａの図中上側に支持ピン４５がくるようレバー５４が位置する（当該位置を、以下、第２位置という。）場合、支持ピン４５に対し付勢ピン５４Ｂの位置は図中下側となるため、レバー５４はカバー６１のガイド面６１Ａ側へ接触するまで回転する。このとき（上述したようにレバー５４が回転したとき）、係合ピ0ン５４Ｃはラチェット歯４４Ａと係合しない位置にあるため、係止歯車４４は推力発生方向、解除方向どちらにも自由に回転することができる。
本実施形態では、回転規制機構３４Ａのレバー５４は、第２減速ギヤ４３（一方の回転部材）がピストン１２の推進を解放する方向に回転したとき、第２減速ギヤ４３（一方の回転部材）により前記第１位置から前記第２位置に移動され、第３減速ギヤ４１（他方の回転部材）がピストン１２の推進を解放する方向に回転し、ボール‐ランプ機構２８（回転直動変換機構）が非制動位置まで戻ったとき、第３減速ギヤ４１（他方の回転部材）により前記第２位置から前記第１位置に移動されるように構成されている。

第３減速ギヤ４１には復帰ピン４６が圧入されている。ボール‐ランプ機構２８が推力解除位置（原位置または推力が発生しない位置）にあるとき、復帰ピン４６は第１位置にあるレバー５４の斜面５４Ｄに接触する。一方、推力発生方向へ第３減速ギヤ４１が回転すると、離間するようになっている。

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。
まずディスクブレーキ１の液圧ブレーキとしての作動について説明する。
マスタシリンダ（図示せず）から液圧室１３へ液圧が供給されると、ピストン１２がピストンシール１１を撓ませながら前進して、一方のブレーキパッド２をディスクロータ１Ａに押圧し、その反力によってキャリパ４を移動させ、爪部８を介して他方のブレーキパッド３をディスクロータ１Ａに押圧する。これにより、ブレーキパッド２、３によってディスクロータ１Ａを挟みつけて制動力を発生させる。マスタシリンダからの液圧を解除すると、ピストンシール１１の弾性によってピストン１２が原位置まで後退して、制動が解除される。ブレーキパッド２、３が摩耗してピストン１２の移動量が大きくなると、ピストン１２とピストンシール１１との間に滑りが生じることによって、ピストン１２の原位置を移動させて、ディスクロータ１Ａとブレーキパッド２、３との隙間、いわゆるパッドクリアランスを一定に調整するようになっている。

次に、駐車ブレーキの作動を、図１〜図３に基づいて説明する。
図３（１）は、駐車ブレーキ解除状態となる駐車ブレーキのリリース状態を示している図である。駐車ブレーキ作動時であるアプライ中状態は、ＰＫＢスイッチ７１の操作あるいは車両側からの指令を受けたＥＣＵ７０によりモータ３８を駆動し、平歯多段減速機構３７、ボール‐ランプ機構２８を作動させる。このとき（アプライ中状態）、レバー５４は復帰ピン４６の規制により第１位置〔図２参照〕にあるため、係合ピン５４Ｃは、ラチェット歯４４Ａとかみ合う位置にあるが、図３（２）に示すように、ラチェット歯４４Ａが係合ピン５４Ｃを乗越えながら回転する。

必要な推力に達した後、モータ３８への通電を減少させていくと、ピストン推力による反力が作用し、ボール‐ランプ機構２８、平歯多段減速機構３７は逆回転する。このため図３（３）に示すように、係止歯車４４も減力方向〔図３（３）で時計方向〕へ回転し、ラチェット歯４４Ａの凹部４４Ｂに係合ピン５４Ｃが嵌合する。さらに減力方向へ回転すると、図３（４）に示すように、ラチェット歯４４Ａによりレバー５４が図３（４）で図中下方向へ移動し、支持ピン４５が長穴５４Ａの図中上面に接触する。これにより、係止歯車４４の減力方向への回転が規制され、アプライ動作が完了してアプライ状態となる。

次に駐車ブレーキを解除させる時は、ＰＫＢスイッチ７１の繰作あるいは車両側からの指令を受けたＥＣＵ７０により、モータ３８を一時、推力発生方向へ駆動する。これにより、図３（５）に示すように平歯多段減速機構３７が動作し、係止歯車４４も推力発生方向〔図３反時計方向〕へ回転し、係合ピン５４Ｃとラチェット歯４４Ａとの嵌合が外れる。このとき、レバー５４の長穴５４Ａに対する支持ピン４５、ひいてはレバー５４は第２位置にあるため、嵌合が外れると、レバー５４はガイド面６１Ａ側へ回転し、係止歯車４４の回転が両方向（時計方向及び反時計方向）に自由に行われるようになりリリース中状態に遷移する。
この後、モータ３８を減力方向へ駆動、あるいは通電停止させてピストン推力による反力に逆らわないようにすることで、第３減速ギヤ４１および回転直動プレート２９が回転して推力を解除する。

そして、ボール‐ランプ機構２８（回転直動変換機構）が推力解除位置（非制動位置）まで戻ると、レバー５４は、図３（６）に示すように第３減速ギヤ４１に圧入されている復帰ピン４６が斜面５４Ｄを押すことにより、ひいては第３減速ギヤ４１（他方の回転部材）の作動により、第２位置から第１位置へ戻り、リリース動作が完了してリリース中状態からリリース状態に遷移する〔図３（１）の状態に戻る。〕。

本実施形態によれば、係止歯車４４（爪車）、レバー５４（レバー部材）、及びコイルばね５６（付勢手段）を有した回転規制機構３４Ａが、駐車ブレーキ機能を達成するためのブレーキ力の自己保持を行うので、前記従来技術が採用するウォーム減速機がブレーキ力の自己保持を担う場合に比して、機械効率を向上でき、ひいては省エネ化を図ることができる。
また、仮に電動モータとして前記従来技術が採用する電動モータと同等のものを用いた場合、減速比を小さくすることができ、これにより、同等応答速度で動かすと、電動モータの回転速度は低くて良いため、ギヤの作動音を小さくできる。また、仮に減速比を前記従来技術と同等の値とする場合、電動モータの小型化を図ることができる。

本実施形態では、減速機構を平歯多段減速機構３７で構成しており、遊星歯車減速機を用いた場合に比して、部品点数が少なく製造も容易に行え、生産性の向上及び低コスト化が可能となる。
また、本実施形態では、回転直動変換機構をボール‐ランプ機構２８で構成しており、低コスト化が可能となる。
本実施形態では、減速機構に平歯多段減速機構３７を用いたが、平歯多段減速機構３７に代えて、ベルト減速機など、他の減速機構を用いてもよい。

１…ディスクブレーキ、１Ａ…ディスク（ディスクロータ）、２、３…ブレーキパッド、６…キャリパ本体、１０…シリンダ、１２…ピストン、２８…ボール‐ランプ機構（回転直動変換機構）、３４…駐車ブレーキ機構、３４Ａ…回転規制機構、３７…平歯多段減速機構（減速機構）、３８…モータ（電動モータ）、４１…第３減速ギヤ（他方の回転部材）、４３…第２減速ギヤ（一方の回転部材）、４４…係止歯車（爪車）、５６…コイルばね（付勢手段）、５４…レバー（レバー部材）。

Claims

ディスクを挟んでその両側に配置される一対のパッドと、前記一対のパッドのうち少なくとも一方をディスクに押し付けるピストンと、該ピストンが接触状態で移動可能に納められるシリンダを有して該シリンダヘの液圧供給により前記ピストンを推進するキャリパ本体と、前記キャリパ本体に設けられる電動モータと、前記キャリパ本体に設けられ、前記電動モータの回転に基づいて前記ピストンを推進し、椎進した該ピストンを駐車制動位置に保持させる駐車ブレーキ機構とを備えたディスクブレーキにおいて、
前記駐車ブレーキ機構は、
前記電動モータによる回転を増力する減速機構と、
該減速機構の回転を直動に変換する回転直動変換機構と、
前記減速機構の前記ピストンの戻し方向の回転を規制する回転規制機構と、を有し、
前記回転規制機構は、前記モータからの入力を受けて互いに逆方向に回転する一対の回転部材のうち一方の回転部材に設けられた爪車と、
該爪車に対して一端側が係止位置および係止解除位置に回転可能に他端側で軸支され、該他端側の軸支位置が前記爪車の接線方向の所定範囲において第１の位置と第２の位置とに移動可能とされたレバー部材と、
前記レバー部材が前記第１の位置にあるときに、前記レバー部材の一端側を前記爪車に係止する方向に付勢し、前記レバー部材が前記第２の位置にあるときに、前記レバー部材の一端側を前記爪車から係止解除する方向に付勢する付勢手段と、
を有し、
前記レバー部材は、前記一方の回転部材が前記ピストンの推進を解放する方向に回転したとき、該一方の回転部材により前記第１の位置から前記第２の位置に移動され、前記一対の回転部材のうち他方の回転部材が前記ピストンの推進を解放する方向に回転し、前記回転直動変換機構が非制動位置まで戻ったとき、該他方の回転部材により前記第２の位置から前記第１の位置に移動されるように構成したことを特徴とするディスクブレーキ。