JP2016109281A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な構造で、荷重センサに予圧を常時付与できるブレーキ装置を提供すること。【解決手段】ブレーキ装置１は、筒状のブレーキシリンダ１３と、ブレーキシリンダ１３によって外周１７ａが取り囲まれたブレーキピストン１７と、電動モータ２０からの回転運動を直動運動に変換してブレーキピストン１７に伝達するボールねじ装置２２と、第２の軸方向Ｘ２に向かう軸方向荷重を受けるように設けられた荷重センサ４４とを含む。荷重センサ４４は、第１パッド６からの反力を受けて、ねじ軸２８に作用する第２の軸方向Ｘ２に向かう軸方向荷重を検出する。ブレーキシリンダ１３の環状段部１５ｃと、フランジ４１との間には、環状段部１５ｃおよびフランジ４１を軸方向Ｘに沿って互いに離反するように弾性押圧する弾性体３７が介装されている。【選択図】図１

Description

本発明はブレーキ装置に関する。

電動ブレーキ装置等のブレーキ装置では、ブレーキピストンに駆動力を伝達するための伝達機構が、ねじ軸と、ねじ軸と複数のボールを介して螺合するボールナットとを含むボールねじ装置を含むことがある（たとえば下記特許文献１を参照）。
また、ブレーキ装置の制動力を所望の大きさに制御するため、ブレーキ装置には、パッドからの反力を受ける部分に荷重センサが組み込まれることがある。下記特許文献２では、電動式直動アクチュエータの中心軸に設けられたフランジと、中心軸を支持する軸支持部材との間に、荷重センサが組み込まれている。

特開２０１４−１４５４６５号公報 特開２０１４−４７８４５号公報

ところで、荷重センサは、その種類によっては、計測の際に初期予圧が必要なタイプの荷重センサがある。このような荷重センサを用いる場合、荷重センサに予圧を常時与えておかなければならない。
したがって、このような荷重センサをブレーキ装置に搭載する場合には、荷重センサに予圧を常時与えるための予圧付与機構を設ける必要がある。たとえば、ボールねじ装置を含むブレーキ装置では、ねじ軸（中心軸）と筒状のハウジングとの間に予圧付与機構を設けることが考えられる。このような予圧付与機構は、簡潔な構造であることが望まれる。

そこで、この発明の目的は、簡潔な構造で、荷重センサに予圧を常時付与できるブレーキ装置を提供することである。

前述の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、車輪と一体回転するディスク（２）に対してパッド（６，７）に車輪軸方向に沿う押圧力を付与して制動力を発生させるブレーキ装置（１）であって、筒状のハウジング（１３）と、前記パッドを押圧する筒状のブレーキピストン（１７）であって、前記ハウジングによって外周（１７ａ）が取り囲まれたブレーキピストンと、前記車輪軸方向に沿って延びるねじ軸（２８）、および前記ねじ軸に複数のボール（２９）を介して螺合したボールナット（３０）を有し、前記ハウジングの内部に収容され、回転駆動源（２０）からの回転運動を直動運動に変換して前記ブレーキピストンに伝達するボールねじ装置（２２）とを含み、前記ブレーキピストンは、前記ボールナットに対し一体軸方向（Ｘ）移動可能に設けられており、前記ブレーキピストンが軸方向一方（Ｘ１）に向けて移動させられることにより前記パッドに前記押圧力が付与されるようになっており、前記ハウジングの軸方向他方側の端部には、環状段部（１５ｃ）が形成されており、前記ブレーキ装置は、前記パッドに付与される押圧力の反力を受けて前記ねじ軸に作用する、軸方向他方（Ｘ２）に向かう軸方向荷重を受けるように設けられ、かつ当該軸方向荷重の大きさを検出する荷重センサ（４４）と、前記ねじ軸の外周に固定的に設けられ、前記ねじ軸の径方向（Ｚ）に沿って延びるフランジ（４１）であって、少なくとも外周部分（４１ｃ）が前記環状段部と軸方向に対向しているフランジと、前記ハウジングの前記環状段部と前記フランジとの間に介装され、前記環状段部および前記フランジを軸方向に沿って互いに離反するように弾性押圧する弾性体（３７）とをさらに含む、ブレーキ装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記ねじ軸の外周に外嵌固定されたスラスト軸受（４２）をさらに含み、前記荷重センサは、前記スラスト軸受に対し前記軸方向他方側に配置され、前記フランジが前記スラスト軸受を押圧することにより、前記軸方向荷重が前記スラスト軸受を介して前記荷重センサに付与されるようになっている、請求項１に記載のブレーキ装置である。

請求項３に記載の発明は、前記弾性体は、前記ハウジングの前記環状段部に支持されている、請求項１または２に記載のブレーキ装置である。
請求項４に記載の発明は、前記弾性体と前記フランジとの間にすべり軸受（５１）が介装されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレーキ装置である。
なお、前記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１に記載の構成によれば、ハウジングの環状段部とフランジとの間に介装される弾性体によって、フランジが、軸方向他方側に常に弾性押圧される。フランジがねじ軸に固定的に設けられているので、弾性押圧力がねじ軸に伝わる。これにより、ねじ軸に、軸方向他方に向かう力を常時付与できる。したがって、荷重センサに予圧を常時付与できる。これにより、荷重センサへの予圧の付与を、フランジおよび弾性体の組合せという簡潔な構造で実現できる。ゆえに、簡潔な構造で、荷重センサに予圧を常時付与できるブレーキ装置を提供できる。

請求項２に記載の構成によれば、フランジは、スラスト軸受を介して荷重センサに軸方向荷重を与える押圧用のフランジと、弾性体から弾性押圧力を受けるための受け用のフランジとを兼ねている。そのため、これらのフランジをそれぞれ個別に設ける場合と比較して、構造の簡潔化をより一層図ることができる。
請求項３に記載の構成によれば、弾性体が環状段部に支持されているので、ねじ軸が回転状態であっても、弾性体は回転しない。ねじ軸の回転状態では、弾性体が、回転するフランジと摺接する。これにより、フランジを介したねじ軸の常時押圧を実現しながら、ブレーキシリンダに対するフランジの回転を良好に担保できる。

請求項４に記載の構成によれば、弾性体とフランジとの間にすべり軸受が介装されているので、フランジを、ハウジングに対し、より一層良好に回転させることができる。

本発明の一実施形態に係るブレーキ装置の概略断面図であり、非制動時を示している。 ボールねじ装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るブレーキ装置の概略拡大断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ装置１の概略断面図であり、非制動時を示している。ブレーキ装置１は、自動車等の車輪と一体回転するディスク２に摩擦による制動力を付与する装置である。
ブレーキ装置１は、たとえばナックル（図示しない）等に移動可能に支持されたフローティングタイプのキャリパ３と、ディスク２を挟んで配置され、キャリパ３によって互いに接近／離間可能に支持された第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５と、第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５にそれぞれ固定され、ディスク２の対応する側面をそれぞれ押圧可能な第１パッド６および第２パッド７とを備えている。

キャリパ３は、互いに固定された第１ボディ８および第２ボディ９と、第２ボディ９に固定されたカバー１０とを備えている。第１ボディ８は、第２ボディ９の一端が固定された本体部１１と、本体部１１と直交状に連結された腕部１２とを備えている。第２バックアッププレート５は、腕部１２に固定されている。
第２ボディ９は、第１ボディ８の本体部１１に固定されたブレーキシリンダ（ハウジング）１３と、ブレーキシリンダ１３から延設された延設板１４とを備える。ブレーキシリンダ１３には、ブレーキピストン１７が収容されている。

以降の説明において、後述するねじ軸２８の軸方向を軸方向Ｘとする。後述するボールナット３０の軸方向も軸方向Ｘである。ブレーキピストン１７の軸方向およびブレーキシリンダ１３の軸方向は、軸方向Ｘと一致する。また、軸方向Ｘのうち、ねじ軸２８から見て第１パッド６側の軸方向（図１の左方向）を第１の軸方向（軸方向一方）Ｘ１とし、第１の軸方向Ｘ１と反対側の軸方向（図１の右方向）を第２の軸方向（軸方向他方）Ｘ２とする。

また、ねじ軸２８の周方向を周方向Ｙとする。ボールナット３０の周方向も周方向Ｙである。ブレーキピストン１７の周方向およびブレーキシリンダ１３の周方向は、周方向Ｙと一致する。
また、ねじ軸２８の回転半径方向を径方向Ｚとする。ボールナット３０の径方向も径方向Ｚである。ブレーキピストン１７の径方向およびブレーキシリンダ１３の径方向は、径方向Ｚと一致する。

ブレーキシリンダ１３は、軸方向Ｘに対向する第１端部１５１および第２端部１５２を有し、第１端部１５１が開放された筒状部１５と、筒状部１５の第２端部１５２に連結された端面板１６とを含む。ブレーキシリンダ１３には、ブレーキピストン１７が、軸方向Ｘに移動可能に収容されている。筒状部１５の内周１５ｂの軸方向Ｘの途中部には、端面板１６に連続する環状段部１５ｃが形成されている。環状段部１５ｃは、端面板１６に対向する対向面４５を有している。対向面４５は、軸方向Ｘに直交する円環面である。

ブレーキピストン１７の一端１７１は、ブレーキシリンダ１３の一端（筒状部１５の第１端部１５１に相当）の開放部を通してディスク２側へ突出し、第１バックアッププレート４を押圧する。
ブレーキピストン１７の外周１７ａとブレーキシリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂに相当）との間には、両者間を封止する封止部材１８が介在している。封止部材１８は、ブレーキシリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂ）に設けられた収容溝に収容されたＯリングであってもよい。

ピストン１７の外周１７ａとシリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂ）との両者は、両者に設けられたキー溝に跨がって配置されるキー１９を介して連結されている。キー１９を用いたキー結合を介して、ピストン１７の軸方向Ｘの移動が案内されるとともに、シリンダ１３に対するピストン１７の回転が規制されている。
図示しない油圧経路から、ブレーキシリンダ１３内に、ブレーキピストン１７をディスク２側へ付勢する油圧が供給されていてもよい。その場合、ブレーキシリンダ１３とブレーキピストン１７とで油圧アクチュエータが構成される。

キャリパ３は、両パッド６，７をディスク２に押圧して制動力を発生させる機能を果たす。キャリパ３は、電動モータ（回転駆動源）２０と、電動モータ２０の回転を減速する減速装置２１と、電動モータ２０から減速装置２１を介して伝達される回転運動を、ブレーキピストン１７の軸方向Ｘの直線運動に変換するボールねじ装置２２とを備えている。
電動モータ２０は、第２ボディ９の延設板１４に固定されたモータハウジング２３と、出力軸２４とを備える。

減速装置２１は、電動モータ２０の出力軸２４の一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ２５と、駆動ギヤ２５に噛み合うアイドルギヤ２６と、アイドルギヤ２６に噛み合う被動ギヤ２７とを備えている。アイドルギヤ２６は、第２ボディ９に回転可能に軸支されている。カバー１０は、減速装置２１を覆うようにして、第２ボディ９に固定されている。

図２は、ボールねじ装置２２の構成を示す分解斜視図である。図２では、ボールねじ装置２２だけでなく、ブレーキピストン１７も併せて図示している。
図１および図２に示すように、ボールねじ装置２２は、入力部材としてのねじ軸２８と、ねじ軸２８に複数のボール２９を介して螺合した回転可能な出力部材としてのボールナット３０と、止め輪４０と、ブレーキピストン１７とを備えている。ねじ軸２８は、ボールナット３０に挿通されている。ねじ軸２８は、第２ボディ９によって、軸方向Ｘ移動不能に且つ回転可能に支持されている。ボールナット３０は、第２ボディ９によって、軸方向Ｘ移動可能に且つ回転不能に支持されている。

具体的には、ねじ軸２８は、ブレーキシリンダ１３の端面板１６に設けられた支持孔３１の内周に保持された転がり軸受３２によって、回転可能に且つ軸方向Ｘに移動不能に支持されている。ねじ軸２８の一端２８１は、被動ギヤ２７に同軸回転可能に結合された伝達軸４５に、カップリング４６を介して一体回転可能に連結されている。ねじ軸２８は、雄ねじ溝３４が形成された外周２８ａを備える。

ねじ軸２８には、雄ねじ溝３４の形成位置よりも第２の軸方向Ｘ２側の所定の位置において、円盤状のフランジ４１が設けられている。フランジ４１は、ねじ軸２８の径方向Ｚに沿って延びている。この実施形態では、フランジ４１は、図１に示すようにねじ軸２８と別部材で設けられており、ねじ軸２８の外周２８ａに外嵌固定されている。また、フランジ４１がねじ軸２８と一体に設けられていてもよい。

フランジ４１は、ブレーキシリンダ１３の筒状部１５の内周１５ｂよりも大径に設けられている。フランジ４１は、第１の軸方向Ｘ１側の第１の主面４１ａの外周部分４１ｃが、環状段部１５ｃの対向面４５と軸方向Ｘに対向するように配置されている。
環状段部１５ｃの対向面４５とフランジ４１の第１の主面４１ａとの間には、ゴム部材からなる弾性体３７が介装されている。ゴム部材は、ニトリルゴム等のゴム材料を用いて形成されている。弾性体３７は、周方向Ｙに直交する断面形状が矩形状である。弾性体３７は、第１の軸方向Ｘ１側の第１の主面３７ａと、第２の軸方向Ｘ２側の第２の主面３７ｂとを有している。弾性体３７の第１の主面３７ａは、環状段部１５ｃの対向面４５に接した状態で環状段部１５ｃに固定されている（支持されている）。弾性体３７の第２の主面３７ｂは、フランジ４１の第１の主面４１ａと接触し、第１の主面４１ａを第２の軸方向Ｘ２に向けて弾性的に押圧している。すなわち、弾性体３７は、ブレーキシリンダ１３（環状段部１５ｃ）およびフランジ４１を軸方向Ｘに沿って互いに離反するように弾性押圧している。フランジ４１がねじ軸２８に固定的に設けられているので、第２の軸方向Ｘ２に向かう力が常時ねじ軸２８に付与される。

弾性体３７が環状段部１５ｃに支持されているので、ねじ軸２８が回転状態であっても、弾性体３７は回転しない。ねじ軸２８の回転状態では、弾性体３７の第２の主面３７ｂが、回転するフランジ４１の第１の主面４１ａと摺接する。これにより、フランジ４１を介したねじ軸２８の常時押圧を実現しながら、ブレーキシリンダ１３に対するフランジ４１の回転を良好に担保できる。

フランジ４１の第２の軸方向Ｘ２側の主面４１ｂと、ブレーキシリンダ１３の端面板１６との間には、スラスト軸受４２、調芯部材４３および荷重センサ４４が、フランジ４１側から（第２の軸方向Ｘ２に向かうに従って）この順で配置されている。すなわち、フランジ４１の主面４１ａおよび端面板１６の対向部間に、スラスト軸受４２と荷重センサ４４とが組み込まれている。

スラスト軸受４２は、ねじ軸２８の外周に外嵌固定されている。スラスト軸受４２は、たとえばスラストニードル軸受やスラストころ軸受によって構成されている。また、スラスト軸受４２がスラスト玉軸受であってもよい。スラスト軸受４２により、ねじ軸２８に負荷される軸方向荷重が支持されている。
荷重センサ４４は、調芯部材４３を介して、スラスト軸受４２とブレーキシリンダ１３の端面板１６との間で挟持されている。荷重センサ４４は環状をなしている。荷重センサ４４は、たとえば歪検出式荷重センサにより構成されている。荷重センサ４４は、スラスト軸受４２によって支持されている軸方向荷重を受ける。すなわち、荷重センサ４４は、ねじ軸２８に付与されている第２の軸方向Ｘ２向きの軸方向荷重を受けるように設けられている。

ボールナット３０は、軸方向Ｘに関して、ディスク２側の第１端部３０１と、第１端部３０１とは反対側の第２端部３０２とを備える。ボールナット３０は、外周３０ａと、雌ねじ溝３３が形成された内周３０ｂとを備える。雌ねじ溝３３および雄ねじ溝３４の間に列をなすボール２９が介在している。
ボールナット３０の第１端部３０１が、ブレーキピストン１７の内周１７ｂの位置決め段部３９に当接している。また、ブレーキピストン１７の内周１７ｂに設けられた環状溝に嵌合した止め輪４０が、ボールナット３０の第２端部３０２の端面３０３に係合している。これにより、ブレーキピストン１７とボールナット３０とが、軸方向Ｘに一体移動可能に連結されている。

電動モータ２０の出力軸２４の回転が減速装置２１を介して伝達されて、ねじ軸２８が回転させられると、ボールナット３０が、軸方向Ｘに移動する。このとき、キー１９による案内によって、ブレーキピストン１７が、ボールナット３０とともに第１の軸方向Ｘ１に一体に移動する。これにより、ブレーキピストン１７が第１パッド６を第１の軸方向Ｘ１に押圧し（押圧力が付与され）、両パッド６，７がディスク２に押圧して制動力が発生させられる。

このとき、ブレーキピストン１７には、第１パッド６から押圧力の反力が付与される。第１パッド６からの反力（第２の軸方向Ｘ２向きの力）は、ボールナット３０および複数のボール２９を介してねじ軸２８に伝わる。すなわち、ねじ軸２８に、第２の軸方向Ｘ２向きの軸方向荷重が発生する。この軸方向荷重の大きさが、荷重センサ４４によって計測される。

ブレーキピストン１７が第１パッド６を第１の軸方向Ｘ１に押圧し、電動ブレーキ装置１に制動力が発生している状態では、ブレーキピストン１７に第１パッド６から押圧力の反力が付与される結果、ねじ軸２８に、第２の軸方向Ｘ２向きの軸方向荷重が発生する。このときの軸方向荷重の大きさ、すなわち、押圧力の反力の大きさが、荷重センサ４４によって計測される。

ところで、この実施形態に用いられる荷重センサ４４は、初期予圧が必要なタイプの荷重センサである。このタイプの荷重センサ４４では、計測開始時に予圧を与えておかないと、正確な値を計測できないおそれがある。前述のように、弾性体３７によるフランジ４１の弾性押圧により、常時、第２の軸方向Ｘ２に向かう力がねじ軸２８に付与されている。ねじ軸２８に付与される第２の軸方向Ｘ２向きの力は、スラスト軸受４２を介して荷重センサ４４に与えられるので、この力が、荷重センサ４４に予圧として常時作用する。これにより、初期予圧が必要なタイプの荷重センサを用いる場合であっても、ねじ軸２８に付与されている軸方向荷重を良好に検出できる。

ブレーキ装置１の制御部は、荷重センサ４４の検出出力に基づいて、電動モータ２０を制御する。これにより、ブレーキ装置１の制動力を所望の大きさに制御できる。
以上によりこの実施形態によれば、環状段部１５ｃとフランジ４１との間に介装される弾性体３７によって、フランジ４１が、第２の軸方向Ｘ２側に常に弾性押圧される。フランジ４１がねじ軸２８に固定的に設けられているので、弾性押圧力がねじ軸２８に伝わる。これにより、ねじ軸２８に常時、第２の軸方向Ｘ２に向かう力を付与できる。したがって、荷重センサ４４に予圧を常時付与できる。これにより、荷重センサ４４への予圧の付与を、フランジ４１および弾性体３７の組合せという簡潔な構造で実現できる。ゆえに、簡潔な構造で、荷重センサ４４に予圧を常時付与できるブレーキ装置１を提供できる。

また、フランジ４１は、スラスト軸受４２を介して荷重センサ４４に軸方向荷重を与える押圧用のフランジと、弾性体３７から弾性押圧力を受けるための受け用のフランジとを兼ねている。そのため、これらのフランジをそれぞれ個別に設ける場合と比較して、構造の簡潔化をより一層図ることができる。
以上この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。

図３は、本発明の他の実施形態に係るブレーキ装置の概略拡大断面図である。
図３に示すように、弾性体３７とフランジ４１との間にすべり軸受５１が介装されていてもよい。すべり軸受５１は円環板状をなしている。すべり軸受５１の第１の軸方向Ｘ１側の主面５１ａが、フランジ４１の第１の主面４１ａにすべり接触（摺接）する。この場合、フランジ４１を、ブレーキシリンダ１３に対し、より一層良好に回転させることができる。

また、スラスト軸受４２を介して荷重センサ４４に軸方向荷重を与える押圧用のフランジと、弾性体３７から弾性押圧力を受けるための受け用のフランジとを、それぞれ個別に設けてもよい。
また、荷重センサ４４として歪検出式荷重センサを例示したが、この他に磁気式荷重センサを荷重センサとして採用できる。

また、弾性体３７はゴム部材に限らず、たとえば複数のコイルばねを周方向Ｙに並べて配置することもできる。
その他、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

１…ブレーキ装置、２…ディスク、６…第１パッド、７…第２パッド、１３…ブレーキシリンダ（ハウジング）、１５ｂ…内周、１５ｃ…環状段部、１７…ブレーキピストン、１７ａ…外周、１９…キー、２０…電動モータ（回転駆動源）、２２…ボールねじ装置、２８…ねじ軸、２９…ボール、３０…ボールナット、３７…弾性体、４１…フランジ、４１ｃ…外周部分、４２…スラスト軸受、４４…荷重センサ、５１…すべり軸受、Ｘ…軸方向、Ｘ１…第１の軸方向（軸方向一方）、Ｘ２…第２の軸方向（軸方向他方）、Ｚ…径方向

Claims (4)

1. 車輪と一体回転するディスクに対してパッドに車輪軸方向に沿う押圧力を付与して制動力を発生させるブレーキ装置であって、
   筒状のハウジングと、
   前記パッドを押圧する筒状のブレーキピストンであって、前記ハウジングによって外周が取り囲まれたブレーキピストンと、
   前記車輪軸方向に沿って延びるねじ軸、および前記ねじ軸に複数のボールを介して螺合したボールナットを有し、前記ハウジングの内部に収容され、回転駆動源からの回転運動を直動運動に変換して前記ブレーキピストンに伝達するボールねじ装置と、
   前記ブレーキピストンは、前記ボールナットに対し一体軸方向移動可能に設けられており、
   前記ブレーキピストンが軸方向一方に向けて移動させられることにより前記パッドに前記押圧力が付与されるようになっており、
   前記ハウジングの軸方向他方側の端部には、環状段部が形成されており、
   前記ブレーキ装置は、
   前記パッドに付与される押圧力の反力を受けて前記ねじ軸に作用する、軸方向他方に向かう軸方向荷重を受けるように設けられ、かつ当該軸方向荷重の大きさを検出する荷重センサと、
   前記ねじ軸の外周に固定的に設けられ、前記ねじ軸の径方向に沿って延びるフランジであって、少なくとも外周部分が前記環状段部と軸方向に対向しているフランジと、
   前記ハウジングの前記環状段部と前記フランジとの間に介装され、前記環状段部および前記フランジを軸方向に沿って互いに離反するように弾性押圧する弾性体とをさらに含む、ブレーキ装置。
2. 前記ねじ軸の外周に外嵌固定されたスラスト軸受をさらに含み、
   前記荷重センサは、前記スラスト軸受に対し前記軸方向他方側に配置され、
   前記フランジが前記スラスト軸受を押圧することにより、前記軸方向荷重が前記スラスト軸受を介して前記荷重センサに付与されるようになっている、請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記弾性体は、前記ハウジングの前記環状段部に支持されている、請求項１または２に記載のブレーキ装置。
4. 前記弾性体と前記フランジの前記第１の主面との間にはすべり軸受が介装されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

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