JP4022654B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのトルクによって制動力を発生させる電動ブレーキ装置に係り、特にモータ故障に起因するブレーキロック状態を自動的に解除できるブレーキ解除機構を備え た電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動ブレーキ装置としては、ピストンと、モータと該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達するボールランプ機構とを配設してなるキャリパを備え、前記モータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生するものがある。
【０００３】
ところで、このような電動ブレーキ装置においては、モータ効率を高めるため、モータとボールランプ機構との間に減速機構を配置する構造を採用する場合が多い。すなわち、この種の電動ブレーキ装置の小型化を図るためには、キャリパに設けるモータを小さくする必要があるが、モータを小さくするとモータが発生するトルクも小さくなってしまうため、モータとボールランプ機構との間に減速機構を配置してモータトルクを増大させる必要がある。しかし、このような減速機構を配置すると、モータを回転させないときにその内部抵抗によって残存トルクが発生するため、ピストンに推力が発生している制動中、モータコイル断線などのモータ故障によりピストンが制御不能になると、逆作動性が低いため、ピストンに推力が残存してしまうことになり、したがって、ブレーキのロック状態を解除するための機構が必要となる。
【０００４】
そして従来、このようなブレーキ解除機構としては、例えば特開２０００−７４１１０号公報に記載のように、キャリパの爪部の背面側に楔状部材を配置し、この楔状部材を、爪部を通したボルトにより該爪部の背面に楔合固定して、モータ故障時には、前記ボルトをゆるめて楔状部材の位置を変更して、ブレーキ解除できるようにしたもの、特表２０００−５０７３３３号公報に記載のように、減速機の一部にピストン戻し用の電気モータを組込み、ピストン推進用の主電気モータの故障時には前記ピストン戻し用電気モータを作動させるようにしたもの、などがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記楔状部材を備えたブレーキ解除機構によれば、車両外側に配置されるキャリパの爪部の背面側が作業域となるため、ホイールを取外してから解除作業を行わなければならず、摩擦抵抗で楔状部材の位置変更そのものが困難であることもあって、ブレーキ解除に多くの工数と時間とを要するという問題があった。また、上記ピストン戻し用の電気モータを備えたブレーキ解除機構によれば、主モータとは別にモータが必要になるため、コスト負担の増大が避けられず、その上、ピストン戻し用電気モータ自体の故障も考えられるため、フェイルセーフとしての信頼性に欠けるという問題があった。
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、手作業に頼ることなくかつ他のアクチュエータに頼ることなく回転アクチュエータの故障に起因するブレーキロック状態を機械的に解除できるようし、もって信頼性の向上に大きく寄与する電動ブレーキ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明は、ブレーキパッドを押圧するピストンと、回転アクチュエータと、該アクチュエータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構とを配設してなるキャリパを備え、前記回転アクチュエータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置において、前記回転−直動変換機構は、前記回転アクチュエータにより回転する回動部材と該回動部材の回転により該回動部材に対して直線移動する直動部材とを有し、前記回転アクチュエータの故障時に該回転−直動変換機構の直動部材を制動解除するように戻すブレーキ解除機構を前記回動部材と前記直動部材との間に介装し、該ブレーキ解除機構は、前記ピストン推進方向への前記回動部材の回転に応じて前記制動 力が発生する段階からピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段を備えており、前記付勢手段は、前記回転−直動変換機構の回動部材の回転抵抗に抗して前記ピストンを戻すトルクを発生することを特徴とする。
本第１の発明においては、回転アクチュエータの故障によりブレーキがロックした場合には、制動時にブレーキ解除機構内の付勢手段に発生したトルクにより、回動−直動変換機構の回動部材が制動時とは逆方向に回転し、回動−直動変換機構が初期位置に復帰してブレーキが自動的に解除される。
本第１の発明は、上記ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部が回動部材に作動連結されると共に、その他端部が前記直動部材に作動連結される構成とすることができる。
本第１の発明はまた、前記ピストンを前進させてブレーキパッドの摩耗を補償するパッド摩耗補償機構を備えている構成とすることができる。この場合、前記パッド摩耗補償機構は、ブレーキパッドに摩耗が生じたとき、その摩耗分を補償するため、前記制動力を発生するまでは、前記直動部材と前記回動部材とを共に回して、前記ピストンを前進させる構成とすることができる。
【０００７】
上記課題を解決するため、第２の発明は、モータの故障時にボールランプ機構を初期位置に戻すブレーキ解除機構を、上記第１の発明に代えて、前記ボールランプ機構を構成する回動部材と前記キャリパの固定部との間に介装し、該ブレーキ解除機構は、前記回動部材の、前記ピストン推進方向への回転に応じてピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段と、通常制動時には該付勢手段に発生したトルクを保持しかつモータの故障時には該トルクの保持を解除するトルク保持・解除手段とを備えており、前記付勢手段は、常に前記ボールランプ機構の回動部材の回転抵抗よりも大きなトルクを発生するように構成したことを特徴とする。
本第２の発明においては、上記第１の発明と同様に機械的にブレーキを解除できることに加え、通常制動時にはトルク保持・解除手段が付勢手段に発生したトルクを保持するので、モータに余分な負荷がかからず、モータ効率は良好となる。
本第２の発明は、上記ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部がボールランプ機構の回動部材に脱着可能に作動連結されると共に、その他端部がキャリパの固定部に作動連結される構成とすることができる。また、トルク保持・解除手段は、ソレノイドと連動してトルクの保持を解除する構成とすることができる。この場合、ボールランプ機構の回動部材と直動部材との相対回転位置に応じてトルクの保持を解除する他のトルク保持・解除手段をさらに設けるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。これらの図において、１は、ディスクロータＤより車両内側に位置する車両の非回転部（ナックル等）に固定されたキャリア、２は、キャリア１にディスクロータＤの軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ、３，４は、ディスクロータＤの両側に配置された一対のブレーキパッドであり、ブレーキパッド３，４はディスクロータＤの軸方向に移動可能にキャリア１に支持されている。キャリパ２は、先端側に爪部５ａを有する爪部材５と、この爪部材５の基端側にボルト（図示略）により結合された環状の基体６と、この基体６にボルト７により共に結合されたリング状支持板８およびモータケース９とからなる組立型のキャリパ本体１０を備えており、前記爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４の背面に近接して配置されている。
【０００９】
キャリパ２はまた、車両内側のブレーキパッド３の背面に当接可能なピストン１１と、モータ１２と、このモータ１２の回転を直線運動に変換して前記ピストン１１に伝えるボールランプ機構（回転−直動変換機構）１３と、モータ１２の回転を減速して前記ボールランプ機構１３に伝える減速機構１４と、制動中にモータ１２が故障した際、ボールランプ機構１３を初期位置に自動的に戻してブレーキを解除しかつブレーキパッド３，４の摩耗に応じてピストン１１の位置を変更してパッド摩耗を補償する安全機構１５とを備えている。
【００１０】
上記ピストン１１は、大径の本体部１６と小径の軸部１７とを連設してなっており、その本体部１６が車両内側のブレーキパッド３に近接して配置されている。ピストン１１の軸部１７には六角断面（非円形断面）の軸穴１７ａが設けられており、ピストン１１は、その軸穴１７ａに前記モータケース９の端板１８から延ばした支持ロッド１９の先端部を挿入させることにより、該支持ロッド１９に摺動可能にかつ回転不能に支持されている。なお、ピストン１１の本体部１６とキャリパ本体１０の爪部材５との間には、キャリパ本体１０内を外部から閉塞するゴム製のカバー２０が張設されている。
【００１１】
上記モータ１２は、モータケース９に嵌合固定されたステータ２１と、ステータ２１内に配置された中空ロータ２２とを備え、ロータ２２は、モータケース９および前記支持板８に軸受２３，２４によって回動可能に支持されている。モータ１２は、コントローラ（図示せず）からの指令でロータ２２を所望トルクで所望角度だけ回転させるように作動し、そのロータ２２の回転角は、ロータ２２に固定したレゾルバロータ２５とモータケース９の端板１８に固定したレゾルバステータ２６とからなる回転検出器２７によって検出されるようになっている。なお、モータケース９には、モータ１２のステータ２１および回転検出器２７と前記コントローラとを接続する信号線を取り回すためのコネクタ２８が取付けられている。
【００１２】
上記ボールランプ機構１３は、キャリパ本体１０の環状基体６の内周部に軸受（クロスローラ軸受）２９を介して回動可能に支持されたリング状第１ディスク（回動部材）３１とピストン１１の軸部１７にねじ部３０を介して結合されたリング状第２ディスク（直動部材）３２と、両ディスク３１と３２との間に介装されたボール３３とを備えている。なお、第２ディスク３２は、これとキャリパ本体１０との間に介装したウェーブワッシャ３４の摩擦力により回転が規制されている。
【００１３】
上記ボール３３は、第１ディスク３１および第２ディスク３２の対向面に、それぞれ円周方向に沿って円弧状に形成された３つのボール溝３５と３６との間に装入されている。ボール溝３５，３６は、それぞれ円周方向に等配して（例えば 90 °間隔で）設けられており、それぞれは、第１ディスク３１が、図１、２の矢印Ａ方向（右方向）から見て反時計回りに回転する（以下、反時計回り、時計回りは矢印Ａ方向から見た方向とする）とき、第２ディスク３２が同図の左方向へ前進（直線移動）するように溝底が傾斜させられている。この場合、前記したように第２ディスク３２の回転がウェーブワッシャ３４により規制されているので、第２ディスク３２は回転しないで前進し、これに応じてピストン１１が前進（推進）し、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付ける。
【００１４】
一方、第２ディスク３２の、ピストン１１の軸部１７に螺合された部分（ねじ部３０）にはモータケース９の端板１８側へ大きく延長する延長筒部３７が連設されており、この延長筒部３７内には、前記支持ロッド１９に一端が係止され、該延長筒部３７を介して常時は第２ディスク３２を第１ディスク３１側へ付勢する皿ばね３８が配設されている。これにより、ボールランプ機構１３のボール３３は２つのディスク３１と３２との間に強圧され、第１ディスク３１が時計回りに回転するとき、第２ディスク３２が同図の右方向へ後退し、ピストン１１がブレーキパッド３から離間するようになる。
【００１５】
上記減速機構１４は、モータ１２のロータ２２の、ディスクロータＤ側への延長端部に 形成された偏心軸４０、この偏心軸４０に軸受４１を介して回動可能に嵌装された偏心板４２、この偏心板４２と前記キャリパ本体１０の支持板８との間に介装されたオルダム機構４３および偏心板４２と前記ボールランプ機構１３の第１ディスク３１との間に介装されたサイクロイドボール減速機構４４からなっている。偏心板４２は、前記オルダム機構４３の作動により偏心軸４０の回転に応じて自転せずに公転運動をし、一方、この偏心板４２の公転運動に応じてサイクロイドボール減速機構４４が作動して、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比で該ロータ２２と逆方向に回転するようになる。なお、図１中、Ｏ 1 はロータ２２の回転中心を、Ｏ 2 は偏心軸４０の回転中心を、Ｕは両者の偏心量をそれぞれ表している。
【００１６】
上記安全機構１５は、上記ボールランプ機構１３の第２ディスク３２の延長筒部３７に回動可能に嵌合されかつ第１ディスク３１に作動連結されたリミッタ５０と、前記第２ディスク３２の延長筒部３７に嵌合され、ピン５１により第２ディスク３２に対して位置固定されたスプリングホルダ５２と、このスプリングホルダ５２の周りに配置され、一端が前記リミッタ５０に、他端が前記スプリングホルダ５２のフランジ部５２ａにそれぞれ連結されたコイルスプリング５３とから概略構成されている。
【００１７】
上記リミッタ５０は、図３によく示されるように、その一端部に円周方向へ延びる溝５４を円周方向に等配して複数（ここでは、 180 °間隔で２つ）備えており、各溝５４は、前記第１ディスク３１の後端に突設した弧状の係合突起５５に噛合わされている。リミッタ５０の溝５４は、第１ディスク３１の係合突起５５の幅よりも十分大きい周方向長さを有しており、したがって、リミッタ５０と第１ディスク３１とは、溝５４内で係合突起５５が移動できる範囲内で相対回転できるようになっている。また、リミッタ５０とスプリングホルダ５２とは、それぞれの回転方向の一箇所に、相互に回転方向で係合して両者の一方向への相対回転を規制する爪部５６（図２）を備えている。上記コイルスプリング５３は、前記爪部５６を係合させるように所定のオフセットを持って、すなわち、所定の予荷重を発生するようにリミッタ５０とスプリングホルダ５２との間に介装されている。なお、この予荷重は、前記第２ディスク３２の回転を規制するウェーブワッシャ３４の摩擦力よりも大きくなるように設定されている。
また、コイルスプリング５３は、常にボールランプ機構１３の第１ディスク３１の回転抵抗よりも大きいトルクを発生するようにそのばね力が設定されている。
【００１８】
以下、上記のように構成した電動ブレーキ装置の作用について、図４および５も参照しながら説明する。
制動時には、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が時計回りに回転すると、ロータ２２と一体の偏心軸４０に軸受４１を介して取付けられている偏心板４２が、オルダム機構４３により自転せずに公転運動をする。そして、この偏心板４２の公転運動により、サイクロイドボール減速機構４４が作動し、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比Ｎで反時計回りへ回転する。一方、第２ディスク３２は、ウェーブワッシャ３４の抵抗力により回転が規制されているので、前記第１ディスク３１の回転に応じてディスクロータＤ側へ前進する。
【００１９】
この時、上記サイクロイドボール減速機構４４における、偏心板４２側のサイクロイド溝の基準円の直径をｄ、第１ディスク３１側のサイクロイド溝の基準円の直径をＤとすると、前記ロータ２２に対する第１ディスク３１の回転比Ｎは、Ｎ＝（Ｄ−ｄ）/Ｄとなる。この場合、第１ディスク３１が一回転するときのロータ２２の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ２２が、ある角度θだけ回転すると、第１ディスク３１の回転角θA はθ/αとなり、ボールランプ機構１３のボール溝３５、３６の傾斜（リード）をＬとすると、第２ディスク３２はＳ＝(Ｌ/360)×(θ/α)だけ前進することになる。
【００２０】
そして、上記ボールランプ機構１３の第２ディスク３２が前進する結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。
【００２１】
ここで、ブレーキパッド３、４に摩耗がない場合は、図４（Ａ）に示すように該ブレーキパッド３とピストン１１との間に所定のクリアランス（パッドクリアランス）δ0が存在し、また、リミッタ５０がコイルスプリング５３のオフセットにより初期位置を維持するため、該ブレーキパッド３がディスクロータＤに接するまでは、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝５４内をその片側の溝端から他側の溝端に当接するまで移動するだけとなる｛図４（Ａ）→（Ｂ）｝。その後、さらにロータ２２が回転し、ブレーキパッド３がディスクロータＤに押付けられて制動力が発生する段階、すなわちピストン１１に推力が発生する段階になると、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させる｛図４（Ｂ）→（Ｃ）｝。この時、前記制動力の発生によりピストン１１とボールランプ機構１３の第２ディスク３２とのねじ部３０に大きな摩擦抵抗が発生し、このねじ部３０の摩擦抵抗により第２ディスク３２の回転が阻止される。すなわち、この第２ディスク３２にピン５１により連結されているスプリングホルダ５２の回転も阻止され、この結果、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれはコイルスプリング５３のねじり変形により吸収される。
【００２２】
上記制動状態からモータ１２のロータ２２が図１、２に見て反時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。この時、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１は時計回りに回転し、コイルスプリング５３のねじり力（付勢力）によりリミッタ５０が該第１ディスク３１の回転に追従する｛図４（Ｃ）→（Ｂ ' ）｝。ここで、モータ１２は、ブレーキパッド３がディスクロータＤに接触した位置からパッドクリアランスδに相当する分だけ余分に回転するようにその作動が制御されており、これにより第１ディスク３１は、制動解除後もさらに所定角度だけ回転して、図４（Ｂ ' ）→（Ａ ' ）のように初期位置に戻り、所定のパッドクリアランスδ 0 が確保される。
【００２３】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれを吸収していたコイルスプリング５３の付勢力によりリミッタ５０が時計回りに回転する。これにより強制的にボールランプ機構１３の第１ディスク３１も時計回りに回転させられる。すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、これによりブレーキパッド３をディスクロータＤに押付ける力が解放され、自動的に制動が解除される。すなわち、ピストン１１に推進力が発生する段階におけるねじり変形によりコイルスプリング５３が第１ディスク３１を時計回りに回動しようとするばね力が第１ディスク３１の回転抵抗（減速機構14の内部抵抗トルクやクロスローラ軸受２９の回転抵抗トルク等）よりも大きくなるように設定しているため、第１ディスク３１が時計回りに回転することになる。なお、このとき、リミッタ５０は、ピストン１１に推力が発生し始める位置｛図４（Ｂ）｝まで戻る。
【００２４】
一方、ブレーキパッド３、４に摩耗がある場合は、図５（Ａ）に示すように該ブレーキパッド３とピストン１１との間に所定のパッドクリアランスδ 0 に加えて、パッド摩耗分の隙間δａ存在するため、ロータ２２の時計回りの回転により第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝５４内をその片側の溝端から他側の溝端に当接するまで移動しても、すなわちパッドクリアランスδ 0 分だけ移動しても｛図５（Ａ）→（Ｂ）｝、ブレーキパッド３とピストン１１との間には依然として前記パッド摩耗分の隙間δａが残るこ とになる。その後、さらにロータ２２が回転すると、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させ、この時、コイルスプリング５３の予荷重がウェーブワッシャ３４の摩擦力よりも大きいため、リミッタ５０の回転がコイルプリング５３、スプリングホルダ５２、ピン５１を介してボールランプ機構１３の第２ディスク３２に伝達され、支持ピン１９により回り止めされているピストン１１が、該支持ピン１９に沿ってブレーキパッド３をディスクロータＤに押付けるまで前進し、この結果、図５（Ｂ）→（Ｃ）に示すように前記パッド摩耗分の隙間δａが解消される。
【００２５】
その後は、モータ１２のロータ２２のさらなる回転によりピストン１１が推進して制動力が発生し、この段階では第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させる｛図５（Ｃ）→（Ｄ）｝。この時、前記制動力の発生によりピストン１１とボールランプ機構１３の第２ディスク３２とのねじ部３０に大きな摩擦抵抗が発生しているので、このねじ部３０の摩擦抵抗により第２ディスク３２の回転が阻止される。すなわち、この第２ディスク３２にピン５１により連結されているスプリングホルダ５２の回転も阻止され、この結果、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれはコイルスプリング５３のねじり変形により吸収される。
【００２６】
上記制動状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。この時、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１は時計回りに回転し、コイルスプリング５３のねじり力（付勢力）によりリミッタ５０が該第１ディスク３１の回転に追従して、ピストン１１が推力を発生し始める位置に戻る｛図５（Ｄ）→（Ｃ ' ）｝。ここで、モータ１２は、ブレーキパッド３がディスクロータＤに接触した位置からパッドクリアランスδ 0 に相当する分だけ余分に回転するようにその作動が制御されており、これにより第１ディスク３１は、制動解除後もさらに所定角度だけ回転して、図５（Ｃ ' ）→（Ａ） ' のようにその係合突起５５がリミッタ５０の溝５４の一端に当接する位置まで戻り、これにより所定のパッドクリアランスδ 0 が確保される。
【００２７】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれを吸収していたコイルスプリング５３の付勢力によりリミッタ５０が時計回りに回転する。これにより強制的にボールランプ機構１３の第１ディスク３１も時計回りに回転させられる。すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、これによりブレーキパッド３をディスクロータＤに押付ける力が解放され、自動的に制動が解除され、リミッタ５０は、ピストン１１に推力が発生し始める位置｛図５（Ｃ）｝まで戻る。
したがって、上記安全機構１５を構成するリミッタ５０、ピン５１、スプリングホルダ５２、コイルスプリング５３等はモータの故障時にボールランプ機構１３を初期位置に戻すブレーキ解除機構を構成することになり、本第１の実施の形態では、このブレーキ解除機構をパッド摩耗補償機構と共用することで、部品点数の削減を図っている。
【００２８】
図６〜９は、本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。なお、本第２の実施の形態の基本構造は上記第１の実施の形態と実質同じであるので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付し、重複する説明を省略することとする。本第２の実施の形態の特徴とするところは、前記安全機構１５（図１、２）からブレーキ解除機構１００を独立させて、これをボールランプ機構１３の外面とキャリパ本体１０の内面との間に移設し、安全機構１５の構造はそのままパッド摩耗補償機構６０として残した点にある。ただし、このパッド摩耗補償機構６０を構成するコイルスプリング５３の発生トルクは、前記第１の実施の形態におけるコイルスプリング５３の発生トルクよりも十分に小さくなっている。
【００２９】
本第２の実施の形態においては、キャリパ本体１０は、前記爪部材５と、基体６と支持板８と（図１）を一体の爪ブロック１０Ａに集約して、この爪ブロック１０Ａに前記モータケース９を組付けた構造となっている。
本第２の実施の形態においてはまた、前記減速機構１４として、上記オルダム機構４３、偏心板４２およびサイクロイドボール減速機構４４からなる構成に代えて歯車機構７０を採用している。この歯車機構７０は、ロータ２２と一体をなす偏心軸４０に回動可能に嵌装された、一対の外歯歯車を有する偏心歯車７１と、キャリパ本体１０に固定され前記偏心歯車７１の一方の外歯歯車に噛合する第１内歯歯車７２と、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１の後端側に一体に設けられ前記偏心歯車７１の他方の外歯歯車に噛合する第２内歯歯車７３とからなっている。偏心歯車７１は、第１内歯歯車７２および第２内歯歯車７３との噛合により偏心軸４０（ロータ２２）の回転に応じて公転運動をし、これによりボールランプ機構１３の第１ディスク部材３１がロータ２２と一定の回転比（減速比）で該ロータ２２と逆方向に回転するようになる。
【００３０】
上記ブレーキ解除機構１００は、図７〜９によく示されるように、前記ボールランプ機構１３の第１ディスク３１の、前記ピストン１１の推進方向への回転に応じて戻し方向のトルクを発生するコイルスプリング（付勢手段）１０１と、通常制動時には該コイルスプリング１０１に発生したトルクを保持しかつ前記モータ１２の故障時には該トルクの保持を解除するトルク保持・解除手段１０２とから概略構成されている。
【００３１】
上記コイルスプリング１０１は、キャリパ本体１０（爪ブロック１０Ａ）に形成した溝１０ａ内に収納され、その一端部が該溝１０ａの内底部に固定されている。コイルスプリング１０１の他端部は、前記第１ディスク３１の外周に形成された歯部１０３に脱着自在に係止され、非制動時には、キャリパ本体１０に固設した押えリング１０４により前記歯部１０３の歯溝１０３ａ内に離脱不能に押えられている。なお、このコイルスプリング１０１は、常にボールランプ機構１３の第１ディスク３１の回転抵抗よりも大きなトルクを発生するようにそのばね力が設定されている。
【００３２】
上記トルク保持・解除手段１０２は、上記押えリング１０４の切除部内に配置されキャリパ本体１０にピン１０５を用いて軸着されたフック部材１０６、このフック部材１０６のフック部１０６ａと前記押えリング１０４の端部との間に揺動可能に橋架されたリンクレバー１０７、フック部材１０６を図６、７に見て時計方向へ付勢し、常時は前記リンクレバー１０７を前記第１ディスク３１の歯部１０３の頂面に当接させる状態に保持するつる巻ばね１０８およびキャリパ本体１０に埋設され、前記リンクレバー１０７に設けた孔１０９に作動ロッド１１０を挿脱させるソレノイド１１１とからなっている。ソレノイド１１１は、通電により作動ロッド１１０を伸長（前進）させるようになっており、その作動ロッド１１０が前記リンクレバー１０７の孔１０９に挿入されることで、リンクレバー１０７が位置固定される。
【００３３】
以下、本第２の実施の形態の作用を図１０も参照して説明する。
本第２の実施の形態の基本的な制動作用は、前記第１の実施の形態と同じであり、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が、図６、７の右側から見て時計回りに回転すると（以下、時計回り、反時計回りは前記右側から見た方向とする）、減速機構１４としての歯車機構７０を構成する偏心歯車７１が公転運動をし、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比をもって反時計回りへ回転する。第２ディスク３２は、ウェーブワッシャ３４の抵抗力により回転が規制されているので、前記第１ディスク３１の回転に応じてディスクロータＤ側へ前進する。この結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。一方、この状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転し、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。
【００３４】
一方、コントローラからモータ１２へ起動指令が出力されると同時（システム起動時）に、ブレーキ解除機構１００を構成するソレノイド１１１が作動し、その作動ロッド１１０が伸長（前進）して、リンクレバー１０７の孔１０９に挿入され、これにより該リンクレバー１０７は位置固定される。この状態でボールランプ機構１３の第１ディスク３１が反時計回りに回転すると、図１０（Ａ）に示すように、ブレーキ解除機構１００を構成するコイルスプリング１０１の他端部が、第１ディスク３１の外周の歯部１０３により同じく反時計方向へ移送され、コイルスプリング１０１がたわむ。そして、第１ディスク３１が第２ディスク３２に対して最大相対回転位置（最大ピストン推力発生位置）まで回転すると、コイルスプリング１０１の他端部は、図１０（Ｂ）に示すように、第１ディスク３１の歯部１０３の歯溝１０３ａ内からフック部材１０６のフック部１０６ａ側へ乗り移り、そのままフック部材１０６に保持される。したがって、その後、制動解除のため、第１ディスク３１が時計回りに回転しても、コイルスプリング１０１は所定のたわみ状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクがそのまま保持される。
【００３５】
この後、通常の制動動作としてモータ１２のロータ２２が時計向りまたは反時計回りに回転し、ピストン１１が前進と後退とを繰返すが、システム起動中は、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が常に前進しているので、リンクレバー１０７従ってフック部材１０６は位置固定の状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクは、そのまま保持される。このように、通常制動時にはトルク保持・解除手段１０２がコイルスプリング１０１に発生したトルクを保持するので、モータ１２に余分な負荷がかからず、モータ効率は良好となる。
【００３６】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が直ちに短縮（後退）し、リンクレバー１０７の孔１０９から抜ける。すると、図１０（Ｃ）に示すように、リンクレバー１０７が可動状態となり、コイルスプリング１０１の付勢力によりフック部材１０６が、図８、１０に見て反時計回りに回転する。この結果、コイルスプリング１０１の他端部がフック部材１０６のフック部１０６ａから外れ、図１０（Ｄ）に示すようにリンクレバー１０７に沿って押えリング１０４側へ移動する。一方、この間、ピストン１１に加わる押付け反力によりボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との間に相対回転が起こり、第１ディスク３１が、ブレーキを完全に解除しない範囲内で一定角度だけ戻る。
【００３７】
その後、押えリング１０４側へ移動したコイルスプリング１０１の他端部は、図１０（Ｅ）に示すように押えリング１０４の一端に隣接する歯部１０３の歯溝１０３ａ内に入り込み、コイルスプリング１０１に残存していたトルクが歯部１０３を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１に加えられ、これにより第１ディスク３１は、図１０（Ｆ）に示すように時計回りに回転して初期位置へと戻る。すなわち、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が初期位置に戻される結果、第２ディスク３２を介してピストン１１も初期位置に戻り、制動が機械的に解除される。
【００３８】
なお、モータ故障ではなく、システム終了時にもソレノイド１１１の作動ロッド１１０は後退するので、システム起動時には、コイルスプリング１０１の他端部は、歯部１０３の歯溝１０３ａ内に押えリング１０４により押えられた状態となっている。
また、ブレーキパッド３、４に摩耗がある場合は、前記第１の実施の形態における安全機構１５と同様に、パッド摩耗補償機構６０を構成するリミッタ５０の回転が、コイルスプリング５３、スプリングスホルダ５２およびピン５１を介してボールランプ機構１３の第２ディスク３２に伝達され、前記図５に示した態様でパッド摩耗が解消される。
【００３９】
図１１〜１４は、本発明の第３の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。なお、本第３の実施の形態の基本構造は上記第２の実施の形態と実質同じであるので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付し、重複する説明を省略することとする。本第３の実施の形態の特徴とするところは、上記ブレーキ解除機構１００に、前記トルク保持・解除手段（第１トルク保持・解除手段）１０２に加えて、さらに別のトルク保持・解除手段（第２トルク保持・解除手段）１２０を設けた点にある。
【００４０】
上記第２トルク保持・解除手段１２０は、ボールランプ機構１３の第２ディスク３２の外周にスプライン結合された移動体１２１と、この移動体１２１の外周に回動可能に嵌合されたリング状支持体１２２と、この支持体１２２の外周縁部に固定された作動ピン１２３と、移動体１２１を常時は第１ディスク３１側へ付勢するウェーブワッシャ１２４とからなっており、前記作動ピン１２３は、前記第１トルク保持・解除手段１０２内のリンクレバー１０７に設けた孔１２５に挿脱可能になっている。
【００４１】
上記移動体１２１と第１ディスク３１との対向面には、図１４によく示されるように周方向に等配して複数（ここでは、３つ）の突起１２６、１２７が形成されている。移動体１２１は、非制動時にはその突起１２６を第１ディスク３１側の突起１２７に整合させるように回転方向に位置決めされており、この状態では、移動体１２１と第１ディスク３１とが相互に突起１２６、１２７を介して突合され、上記作動ピン１２３は、リンクレバー１０７の孔１２５から抜け出た後退端に位置決めされる。一方、ボールランプ機構の第１ディスク３１が第２ディスク３２に対する相対回転位置がある点を超えると、移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク側の突起１２７から外れ、ウェーブワッシャ１２４の付勢力で移動体１２１が第１ディスク３１側へ移動し、これにより作動ピン１２３はリンクレバー１０７の孔１２５に挿入可能な前進端に位置決めされる。ここで、移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク３１側の突起１２７から外れる範囲は、図１５に示すように、ピストン１１に戻し方向の力が加えられた時、ボールランプ機構１３の逆効率により第１ディスク３１を回転させようとするトルクＴ１が、第１ディスク３１の回転抵抗Ｔ２よりも大きくなる点Ｐを超える範囲とする。なお、移動体１２１側の突起１２６の両端部は傾斜面１２６ａとされており（図１４）、移動体１２１は、第１ディスク３１の逆方向への回転に応じて、その突起１２６の傾斜面１２６ａを案内に後退方向へ移動するようになっている。
【００４２】
以下、本第３の実施の形態の作用を図１６も参照して説明する。
本第３の実施の形態の基本的な制動作用は、前記第１および第２の実施の形態と同じであり、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が時計回りに回転すると、減速機構１４を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比をもって反時計回りへ回転し、これに応じて第２ディスク３２がディスクロータＤ側へ前進する。この結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。一方、この状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転して、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。
【００４３】
一方、コントローラからモータ１２へ起動指令が出力されると同時（システム起動時）に、ブレーキ解除機構１００を構成するソレノイド１１１が作動し、その作動ロッド１１０が伸長（前進）し、リンクレバー１０７の孔（第１の孔）１０９に挿入され、これにより該リンクレバー１０７は位置固定される。そして、この状態でボールランプ機構１３の第１ディスク３１が反時計回りへ回転すると、図１６（Ａ）に示すように、ブレーキ解除機構１００を構成するコイルスプリング１０１の他端部が、第１ディスク３１の外周の歯部１０３により同じく反時計方向へ移送され、コイルスプリング１０１がたわむ。
【００４４】
そして、第２ディスク３２との相対回転位置が前記Ｐ点（図１５）に達すると、コイルスプリング１０１の他端部は、図１６（Ｂ）に示すように、第１ディスク３１の歯部１０３の歯溝１０３ａ内からフック部材１０６のフック部１０６ａ側へ乗り移り、そのままフック部材１０６に保持される。また、これと同時に第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク３１側の突起１２７から外れ、作動ロッド１２３が移動体１２１と一体に前進して、リンクレバー１０７の孔（第２の孔）１２５に挿入される。したがって、その後、制動解除のため、第１ディスク３１が時計回りに回転しても、コイルスプリング１０１は所定のたわみ状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクがそのまま保持される。
【００４５】
この後、通常の制動動作としてモータ１２のロータ２２が時計向りまたは反時計回りに回転し、ピストン１１が前進と後退とを繰返すが、システム起動中は、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が常に前進しているので、リンクレバー１０７従ってフック部材１０６は位置固定の状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクは、そのまま保持される。
【００４６】
しかして、上記制動中であって、第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５の点Ｐよりも大きい時、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が直ちに短縮（後退）し、リンクレバー１０７の第１の孔１０９から抜ける。一方、ピストン１１に加わる押付け反力によりボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５のＰ点まで戻る。すなわち、第１ディスク３１が所定の角度だけ戻る。すると、第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１が、その突起１２６を第１ディスク３１の突起１２７に乗上げる後退端に移動し、これと一体に作動ピン１２３も後退してリンクレバー１０７の第２の孔１２５から抜ける。この結果、リンクレバー１０７が可動状態となり、図１６（Ｃ）に示すように、コイルスプリング１０１の付勢力によりフック部材１０６が、図１２、１６に見て反時計回りに回転する。この結果、コイルスプリング１０１の他端部がフック部材１０６のフック部１０６ａから外れ、図１６（Ｄ）に示すようにリンクレバー１０７に沿って押えリング１０４側へ移動する。
【００４７】
その後、押えリング１０４側へ移動したコイルスプリング１０１の他端部は、図１６（Ｅ）に示すように押えリング１０４の一端に隣接する歯部１０３の歯溝１０３ａ内に入り込み、コイルスプリング１０１に残存していたトルクが歯部１０３を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１に加えられ、第１ディスク３１は、図１６（Ｆ）に示すように時計回りに回転して初期位置へと戻る。すなわち、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が初期位置に戻される結果、第２ディスク３２を介してピストン１１も初期位置に戻り、制動が機械的に解除される。
【００４８】
本第３の実施の形態においては、ソレノイド１１１の作動ピン１１０がリンクレバー１０７の孔１０９から抜けても、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５のＰ点まで戻るまでは、第２トルク保持・解除手段１２０内の作動ピン１２３がリンクレバー１０７を固定しているので、コイルスプリング１０１に必要とされる変形量（ねじりトルク）を、第２の実施の形態における場合よりも小さくすることができ、その分、コイルスプリング１０１の小形化が可能になる。
【００４９】
ここで、上記制動中であって、第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５の点Ｐよりも小さい時、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１と一体に作動ピン１２３が後退端に移動しているので、上記第２の実施の形態と同様にソレノイド１１１の作動ロッド１１０の後退に応じて、コイルスプリング１０１の他端部が初期位置へ戻り、制動が解除される。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１および第２の発明によれば、回転アクチュエータの故障によりブレーキがロックした場合には、制動時にブレーキ解除機構内の付勢手段に発生したトルクを利用してブレーキが自動的に解除されるので、手作業に頼ることなくブレーキ解除に速やかに対応できることはもちろん、別途、モータを設ける必要もないので、コスト的に有利となりかつフェイルセーフも向上する。
また、特に第２の発明によれば、通常制動時にはトルク保持・解除手段が付勢手段に発生したトルクを保持するので、回転アクチュエータに余分な負荷がかからず、回転アクチュエータ効率は良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す縦断面図である。
【図３】 図１に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す横断面図である。
【図４】 本第１の実施の形態におけるボールランプ機構の作動中の位置関係を、パッド摩耗がない前提で示す模式図である。
【図５】 本第１の実施の形態におけるボールランプ機構の作動中の位置関係を、パッド摩耗がある前提で示す模式図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図７】 図６に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。
【図８】 図６のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図である。
【図１０】 本第２の実施の形態におけるブレーキ解除機構の作動状態を示す模式図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態としての電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。
【図１２】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の構造を示す正面図である。
【図１３】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の構造を、さらに別断面で示す断面図である。
【図１４】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の一部を拡大して示す斜視図である。
【図１５】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の動作範囲の設定要領を示すグラフである。
【図１６】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の作動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１ キャリア
２ キャリパ
３、４ ブレーキパッド
１１ ピストン
１２ モータ
１３ ボールランプ機構
１４ 減速機構
１５ 安全機構（ブレーキ解除機構）
３１ ボールランプ機構の第１ディスク（回動部材）
３２ ボールランプ機構の第２ディスク（直動部材）
５３ コイルスプリング（付勢手段）
６０ パッド摩耗補償機構
１００ ブレーキ解除機構
１０１ コイルスプリング（付勢手段）
１０２ トルク保持・解除手段
１１１ ソレノイド
１２０ 第２トルク保持・解除手段
Ｄ ディスクロータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのトルクによって制動力を発生させる電動ブレーキ装置に係り、特にモータ故障に起因するブレーキロック状態を自動的に解除できるブレーキ解除機構を備え た電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動ブレーキ装置としては、ピストンと、モータと該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達するボールランプ機構とを配設してなるキャリパを備え、前記モータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生するものがある。
【０００３】
ところで、このような電動ブレーキ装置においては、モータ効率を高めるため、モータとボールランプ機構との間に減速機構を配置する構造を採用する場合が多い。すなわち、この種の電動ブレーキ装置の小型化を図るためには、キャリパに設けるモータを小さくする必要があるが、モータを小さくするとモータが発生するトルクも小さくなってしまうため、モータとボールランプ機構との間に減速機構を配置してモータトルクを増大させる必要がある。しかし、このような減速機構を配置すると、モータを回転させないときにその内部抵抗によって残存トルクが発生するため、ピストンに推力が発生している制動中、モータコイル断線などのモータ故障によりピストンが制御不能になると、逆作動性が低いため、ピストンに推力が残存してしまうことになり、したがって、ブレーキのロック状態を解除するための機構が必要となる。
【０００４】
そして従来、このようなブレーキ解除機構としては、例えば特開２０００−７４１１０号公報に記載のように、キャリパの爪部の背面側に楔状部材を配置し、この楔状部材を、爪部を通したボルトにより該爪部の背面に楔合固定して、モータ故障時には、前記ボルトをゆるめて楔状部材の位置を変更して、ブレーキ解除できるようにしたもの、特表２０００−５０７３３３号公報に記載のように、減速機の一部にピストン戻し用の電気モータを組込み、ピストン推進用の主電気モータの故障時には前記ピストン戻し用電気モータを作動させるようにしたもの、などがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記楔状部材を備えたブレーキ解除機構によれば、車両外側に配置されるキャリパの爪部の背面側が作業域となるため、ホイールを取外してから解除作業を行わなければならず、摩擦抵抗で楔状部材の位置変更そのものが困難であることもあって、ブレーキ解除に多くの工数と時間とを要するという問題があった。また、上記ピストン戻し用の電気モータを備えたブレーキ解除機構によれば、主モータとは別にモータが必要になるため、コスト負担の増大が避けられず、その上、ピストン戻し用電気モータ自体の故障も考えられるため、フェイルセーフとしての信頼性に欠けるという問題があった。
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、手作業に頼ることなくかつ他のアクチュエータに頼ることなく回転アクチュエータの故障に起因するブレーキロック状態を機械的に解除できるようし、もって信頼性の向上に大きく寄与する電動ブレーキ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明は、ブレーキパッドを押圧するピストンと、回転アクチュエータと、該アクチュエータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構とを配設してなるキャリパを備え、前記回転アクチュエータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置において、前記回転−直動変換機構は、前記回転アクチュエータにより回転する回動部材と該回動部材の回転により該回動部材に対して直線移動する直動部材とを有し、前記回転アクチュエータの故障時に該回転−直動変換機構の直動部材を制動解除するように戻すブレーキ解除機構を前記回動部材と前記直動部材との間に介装し、該ブレーキ解除機構は、前記ピストン推進方向への前記回動部材の回転に応じて前記制動 力が発生する段階からピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段を備えており、前記付勢手段は、前記回転−直動変換機構の回動部材の回転抵抗に抗して前記ピストンを戻すトルクを発生することを特徴とする。
本第１の発明においては、回転アクチュエータの故障によりブレーキがロックした場合には、制動時にブレーキ解除機構内の付勢手段に発生したトルクにより、回動−直動変換機構の回動部材が制動時とは逆方向に回転し、回動−直動変換機構が初期位置に復帰してブレーキが自動的に解除される。
本第１の発明は、上記ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部が回動部材に作動連結されると共に、その他端部が前記直動部材に作動連結される構成とすることができる。
本第１の発明はまた、前記ピストンを前進させてブレーキパッドの摩耗を補償するパッド摩耗補償機構を備えている構成とすることができる。この場合、前記パッド摩耗補償機構は、ブレーキパッドに摩耗が生じたとき、その摩耗分を補償するため、前記制動力を発生するまでは、前記直動部材と前記回動部材とを共に回して、前記ピストンを前進させる構成とすることができる。
【０００７】
上記課題を解決するため、第２の発明は、モータの故障時にボールランプ機構を初期位置に戻すブレーキ解除機構を、上記第１の発明に代えて、前記ボールランプ機構を構成する回動部材と前記キャリパの固定部との間に介装し、該ブレーキ解除機構は、前記回動部材の、前記ピストン推進方向への回転に応じてピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段と、通常制動時には該付勢手段に発生したトルクを保持しかつモータの故障時には該トルクの保持を解除するトルク保持・解除手段とを備えており、前記付勢手段は、常に前記ボールランプ機構の回動部材の回転抵抗よりも大きなトルクを発生するように構成したことを特徴とする。
本第２の発明においては、上記第１の発明と同様に機械的にブレーキを解除できることに加え、通常制動時にはトルク保持・解除手段が付勢手段に発生したトルクを保持するので、モータに余分な負荷がかからず、モータ効率は良好となる。
本第２の発明は、上記ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部がボールランプ機構の回動部材に脱着可能に作動連結されると共に、その他端部がキャリパの固定部に作動連結される構成とすることができる。また、トルク保持・解除手段は、ソレノイドと連動してトルクの保持を解除する構成とすることができる。この場合、ボールランプ機構の回動部材と直動部材との相対回転位置に応じてトルクの保持を解除する他のトルク保持・解除手段をさらに設けるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。これらの図において、１は、ディスクロータＤより車両内側に位置する車両の非回転部（ナックル等）に固定されたキャリア、２は、キャリア１にディスクロータＤの軸方向へ浮動可能に支持されたキャリパ、３，４は、ディスクロータＤの両側に配置された一対のブレーキパッドであり、ブレーキパッド３，４はディスクロータＤの軸方向に移動可能にキャリア１に支持されている。キャリパ２は、先端側に爪部５ａを有する爪部材５と、この爪部材５の基端側にボルト（図示略）により結合された環状の基体６と、この基体６にボルト７により共に結合されたリング状支持板８およびモータケース９とからなる組立型のキャリパ本体１０を備えており、前記爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４の背面に近接して配置されている。
【０００９】
キャリパ２はまた、車両内側のブレーキパッド３の背面に当接可能なピストン１１と、モータ１２と、このモータ１２の回転を直線運動に変換して前記ピストン１１に伝えるボールランプ機構（回転−直動変換機構）１３と、モータ１２の回転を減速して前記ボールランプ機構１３に伝える減速機構１４と、制動中にモータ１２が故障した際、ボールランプ機構１３を初期位置に自動的に戻してブレーキを解除しかつブレーキパッド３，４の摩耗に応じてピストン１１の位置を変更してパッド摩耗を補償する安全機構１５とを備えている。
【００１０】
上記ピストン１１は、大径の本体部１６と小径の軸部１７とを連設してなっており、その本体部１６が車両内側のブレーキパッド３に近接して配置されている。ピストン１１の軸部１７には六角断面（非円形断面）の軸穴１７ａが設けられており、ピストン１１は、その軸穴１７ａに前記モータケース９の端板１８から延ばした支持ロッド１９の先端部を挿入させることにより、該支持ロッド１９に摺動可能にかつ回転不能に支持されている。なお、ピストン１１の本体部１６とキャリパ本体１０の爪部材５との間には、キャリパ本体１０内を外部から閉塞するゴム製のカバー２０が張設されている。
【００１１】
上記モータ１２は、モータケース９に嵌合固定されたステータ２１と、ステータ２１内に配置された中空ロータ２２とを備え、ロータ２２は、モータケース９および前記支持板８に軸受２３，２４によって回動可能に支持されている。モータ１２は、コントローラ（図示せず）からの指令でロータ２２を所望トルクで所望角度だけ回転させるように作動し、そのロータ２２の回転角は、ロータ２２に固定したレゾルバロータ２５とモータケース９の端板１８に固定したレゾルバステータ２６とからなる回転検出器２７によって検出されるようになっている。なお、モータケース９には、モータ１２のステータ２１および回転検出器２７と前記コントローラとを接続する信号線を取り回すためのコネクタ２８が取付けられている。
【００１２】
上記ボールランプ機構１３は、キャリパ本体１０の環状基体６の内周部に軸受（クロスローラ軸受）２９を介して回動可能に支持されたリング状第１ディスク（回動部材）３１とピストン１１の軸部１７にねじ部３０を介して結合されたリング状第２ディスク（直動部材）３２と、両ディスク３１と３２との間に介装されたボール３３とを備えている。なお、第２ディスク３２は、これとキャリパ本体１０との間に介装したウェーブワッシャ３４の摩擦力により回転が規制されている。
【００１３】
上記ボール３３は、第１ディスク３１および第２ディスク３２の対向面に、それぞれ円周方向に沿って円弧状に形成された３つのボール溝３５と３６との間に装入されている。ボール溝３５，３６は、それぞれ円周方向に等配して（例えば 90 °間隔で）設けられており、それぞれは、第１ディスク３１が、図１、２の矢印Ａ方向（右方向）から見て反時計回りに回転する（以下、反時計回り、時計回りは矢印Ａ方向から見た方向とする）とき、第２ディスク３２が同図の左方向へ前進（直線移動）するように溝底が傾斜させられている。この場合、前記したように第２ディスク３２の回転がウェーブワッシャ３４により規制されているので、第２ディスク３２は回転しないで前進し、これに応じてピストン１１が前進（推進）し、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付ける。
【００１４】
一方、第２ディスク３２の、ピストン１１の軸部１７に螺合された部分（ねじ部３０）にはモータケース９の端板１８側へ大きく延長する延長筒部３７が連設されており、この延長筒部３７内には、前記支持ロッド１９に一端が係止され、該延長筒部３７を介して常時は第２ディスク３２を第１ディスク３１側へ付勢する皿ばね３８が配設されている。これにより、ボールランプ機構１３のボール３３は２つのディスク３１と３２との間に強圧され、第１ディスク３１が時計回りに回転するとき、第２ディスク３２が同図の右方向へ後退し、ピストン１１がブレーキパッド３から離間するようになる。
【００１５】
上記減速機構１４は、モータ１２のロータ２２の、ディスクロータＤ側への延長端部に 形成された偏心軸４０、この偏心軸４０に軸受４１を介して回動可能に嵌装された偏心板４２、この偏心板４２と前記キャリパ本体１０の支持板８との間に介装されたオルダム機構４３および偏心板４２と前記ボールランプ機構１３の第１ディスク３１との間に介装されたサイクロイドボール減速機構４４からなっている。偏心板４２は、前記オルダム機構４３の作動により偏心軸４０の回転に応じて自転せずに公転運動をし、一方、この偏心板４２の公転運動に応じてサイクロイドボール減速機構４４が作動して、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比で該ロータ２２と逆方向に回転するようになる。なお、図１中、Ｏ 1 はロータ２２の回転中心を、Ｏ 2 は偏心軸４０の回転中心を、Ｕは両者の偏心量をそれぞれ表している。
【００１６】
上記安全機構１５は、上記ボールランプ機構１３の第２ディスク３２の延長筒部３７に回動可能に嵌合されかつ第１ディスク３１に作動連結されたリミッタ５０と、前記第２ディスク３２の延長筒部３７に嵌合され、ピン５１により第２ディスク３２に対して位置固定されたスプリングホルダ５２と、このスプリングホルダ５２の周りに配置され、一端が前記リミッタ５０に、他端が前記スプリングホルダ５２のフランジ部５２ａにそれぞれ連結されたコイルスプリング５３とから概略構成されている。
【００１７】
上記リミッタ５０は、図３によく示されるように、その一端部に円周方向へ延びる溝５４を円周方向に等配して複数（ここでは、 180 °間隔で２つ）備えており、各溝５４は、前記第１ディスク３１の後端に突設した弧状の係合突起５５に噛合わされている。リミッタ５０の溝５４は、第１ディスク３１の係合突起５５の幅よりも十分大きい周方向長さを有しており、したがって、リミッタ５０と第１ディスク３１とは、溝５４内で係合突起５５が移動できる範囲内で相対回転できるようになっている。また、リミッタ５０とスプリングホルダ５２とは、それぞれの回転方向の一箇所に、相互に回転方向で係合して両者の一方向への相対回転を規制する爪部５６（図２）を備えている。上記コイルスプリング５３は、前記爪部５６を係合させるように所定のオフセットを持って、すなわち、所定の予荷重を発生するようにリミッタ５０とスプリングホルダ５２との間に介装されている。なお、この予荷重は、前記第２ディスク３２の回転を規制するウェーブワッシャ３４の摩擦力よりも大きくなるように設定されている。
また、コイルスプリング５３は、常にボールランプ機構１３の第１ディスク３１の回転抵抗よりも大きいトルクを発生するようにそのばね力が設定されている。
【００１８】
以下、上記のように構成した電動ブレーキ装置の作用について、図４および５も参照しながら説明する。
制動時には、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が時計回りに回転すると、ロータ２２と一体の偏心軸４０に軸受４１を介して取付けられている偏心板４２が、オルダム機構４３により自転せずに公転運動をする。そして、この偏心板４２の公転運動により、サイクロイドボール減速機構４４が作動し、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比Ｎで反時計回りへ回転する。一方、第２ディスク３２は、ウェーブワッシャ３４の抵抗力により回転が規制されているので、前記第１ディスク３１の回転に応じてディスクロータＤ側へ前進する。
【００１９】
この時、上記サイクロイドボール減速機構４４における、偏心板４２側のサイクロイド溝の基準円の直径をｄ、第１ディスク３１側のサイクロイド溝の基準円の直径をＤとすると、前記ロータ２２に対する第１ディスク３１の回転比Ｎは、Ｎ＝（Ｄ−ｄ）/Ｄとなる。この場合、第１ディスク３１が一回転するときのロータ２２の回転数が減速比α(＝１/Ｎ)となる。そして、ロータ２２が、ある角度θだけ回転すると、第１ディスク３１の回転角θA はθ/αとなり、ボールランプ機構１３のボール溝３５、３６の傾斜（リード）をＬとすると、第２ディスク３２はＳ＝(Ｌ/360)×(θ/α)だけ前進することになる。
【００２０】
そして、上記ボールランプ機構１３の第２ディスク３２が前進する結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。
【００２１】
ここで、ブレーキパッド３、４に摩耗がない場合は、図４（Ａ）に示すように該ブレーキパッド３とピストン１１との間に所定のクリアランス（パッドクリアランス）δ0が存在し、また、リミッタ５０がコイルスプリング５３のオフセットにより初期位置を維持するため、該ブレーキパッド３がディスクロータＤに接するまでは、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝５４内をその片側の溝端から他側の溝端に当接するまで移動するだけとなる｛図４（Ａ）→（Ｂ）｝。その後、さらにロータ２２が回転し、ブレーキパッド３がディスクロータＤに押付けられて制動力が発生する段階、すなわちピストン１１に推力が発生する段階になると、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させる｛図４（Ｂ）→（Ｃ）｝。この時、前記制動力の発生によりピストン１１とボールランプ機構１３の第２ディスク３２とのねじ部３０に大きな摩擦抵抗が発生し、このねじ部３０の摩擦抵抗により第２ディスク３２の回転が阻止される。すなわち、この第２ディスク３２にピン５１により連結されているスプリングホルダ５２の回転も阻止され、この結果、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれはコイルスプリング５３のねじり変形により吸収される。
【００２２】
上記制動状態からモータ１２のロータ２２が図１、２に見て反時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。この時、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１は時計回りに回転し、コイルスプリング５３のねじり力（付勢力）によりリミッタ５０が該第１ディスク３１の回転に追従する｛図４（Ｃ）→（Ｂ ' ）｝。ここで、モータ１２は、ブレーキパッド３がディスクロータＤに接触した位置からパッドクリアランスδに相当する分だけ余分に回転するようにその作動が制御されており、これにより第１ディスク３１は、制動解除後もさらに所定角度だけ回転して、図４（Ｂ ' ）→（Ａ ' ）のように初期位置に戻り、所定のパッドクリアランスδ 0 が確保される。
【００２３】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれを吸収していたコイルスプリング５３の付勢力によりリミッタ５０が時計回りに回転する。これにより強制的にボールランプ機構１３の第１ディスク３１も時計回りに回転させられる。すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、これによりブレーキパッド３をディスクロータＤに押付ける力が解放され、自動的に制動が解除される。すなわち、ピストン１１に推進力が発生する段階におけるねじり変形によりコイルスプリング５３が第１ディスク３１を時計回りに回動しようとするばね力が第１ディスク３１の回転抵抗（減速機構14の内部抵抗トルクやクロスローラ軸受２９の回転抵抗トルク等）よりも大きくなるように設定しているため、第１ディスク３１が時計回りに回転することになる。なお、このとき、リミッタ５０は、ピストン１１に推力が発生し始める位置｛図４（Ｂ）｝まで戻る。
【００２４】
一方、ブレーキパッド３、４に摩耗がある場合は、図５（Ａ）に示すように該ブレーキパッド３とピストン１１との間に所定のパッドクリアランスδ 0 に加えて、パッド摩耗分の隙間δａ存在するため、ロータ２２の時計回りの回転により第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝５４内をその片側の溝端から他側の溝端に当接するまで移動しても、すなわちパッドクリアランスδ 0 分だけ移動しても｛図５（Ａ）→（Ｂ）｝、ブレーキパッド３とピストン１１との間には依然として前記パッド摩耗分の隙間δａが残るこ とになる。その後、さらにロータ２２が回転すると、第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させ、この時、コイルスプリング５３の予荷重がウェーブワッシャ３４の摩擦力よりも大きいため、リミッタ５０の回転がコイルプリング５３、スプリングホルダ５２、ピン５１を介してボールランプ機構１３の第２ディスク３２に伝達され、支持ピン１９により回り止めされているピストン１１が、該支持ピン１９に沿ってブレーキパッド３をディスクロータＤに押付けるまで前進し、この結果、図５（Ｂ）→（Ｃ）に示すように前記パッド摩耗分の隙間δａが解消される。
【００２５】
その後は、モータ１２のロータ２２のさらなる回転によりピストン１１が推進して制動力が発生し、この段階では第１ディスク３１の係合突起５５がリミッタ５０の溝端を押してリミッタ５０を回転させる｛図５（Ｃ）→（Ｄ）｝。この時、前記制動力の発生によりピストン１１とボールランプ機構１３の第２ディスク３２とのねじ部３０に大きな摩擦抵抗が発生しているので、このねじ部３０の摩擦抵抗により第２ディスク３２の回転が阻止される。すなわち、この第２ディスク３２にピン５１により連結されているスプリングホルダ５２の回転も阻止され、この結果、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれはコイルスプリング５３のねじり変形により吸収される。
【００２６】
上記制動状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。この時、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１は時計回りに回転し、コイルスプリング５３のねじり力（付勢力）によりリミッタ５０が該第１ディスク３１の回転に追従して、ピストン１１が推力を発生し始める位置に戻る｛図５（Ｄ）→（Ｃ ' ）｝。ここで、モータ１２は、ブレーキパッド３がディスクロータＤに接触した位置からパッドクリアランスδ 0 に相当する分だけ余分に回転するようにその作動が制御されており、これにより第１ディスク３１は、制動解除後もさらに所定角度だけ回転して、図５（Ｃ ' ）→（Ａ） ' のようにその係合突起５５がリミッタ５０の溝５４の一端に当接する位置まで戻り、これにより所定のパッドクリアランスδ 0 が確保される。
【００２７】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、リミッタ５０とスプリングホルダ５２との回転ずれを吸収していたコイルスプリング５３の付勢力によりリミッタ５０が時計回りに回転する。これにより強制的にボールランプ機構１３の第１ディスク３１も時計回りに回転させられる。すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、これによりブレーキパッド３をディスクロータＤに押付ける力が解放され、自動的に制動が解除され、リミッタ５０は、ピストン１１に推力が発生し始める位置｛図５（Ｃ）｝まで戻る。
したがって、上記安全機構１５を構成するリミッタ５０、ピン５１、スプリングホルダ５２、コイルスプリング５３等はモータの故障時にボールランプ機構１３を初期位置に戻すブレーキ解除機構を構成することになり、本第１の実施の形態では、このブレーキ解除機構をパッド摩耗補償機構と共用することで、部品点数の削減を図っている。
【００２８】
図６〜９は、本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。なお、本第２の実施の形態の基本構造は上記第１の実施の形態と実質同じであるので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付し、重複する説明を省略することとする。本第２の実施の形態の特徴とするところは、前記安全機構１５（図１、２）からブレーキ解除機構１００を独立させて、これをボールランプ機構１３の外面とキャリパ本体１０の内面との間に移設し、安全機構１５の構造はそのままパッド摩耗補償機構６０として残した点にある。ただし、このパッド摩耗補償機構６０を構成するコイルスプリング５３の発生トルクは、前記第１の実施の形態におけるコイルスプリング５３の発生トルクよりも十分に小さくなっている。
【００２９】
本第２の実施の形態においては、キャリパ本体１０は、前記爪部材５と、基体６と支持板８と（図１）を一体の爪ブロック１０Ａに集約して、この爪ブロック１０Ａに前記モータケース９を組付けた構造となっている。
本第２の実施の形態においてはまた、前記減速機構１４として、上記オルダム機構４３、偏心板４２およびサイクロイドボール減速機構４４からなる構成に代えて歯車機構７０を採用している。この歯車機構７０は、ロータ２２と一体をなす偏心軸４０に回動可能に嵌装された、一対の外歯歯車を有する偏心歯車７１と、キャリパ本体１０に固定され前記偏心歯車７１の一方の外歯歯車に噛合する第１内歯歯車７２と、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１の後端側に一体に設けられ前記偏心歯車７１の他方の外歯歯車に噛合する第２内歯歯車７３とからなっている。偏心歯車７１は、第１内歯歯車７２および第２内歯歯車７３との噛合により偏心軸４０（ロータ２２）の回転に応じて公転運動をし、これによりボールランプ機構１３の第１ディスク部材３１がロータ２２と一定の回転比（減速比）で該ロータ２２と逆方向に回転するようになる。
【００３０】
上記ブレーキ解除機構１００は、図７〜９によく示されるように、前記ボールランプ機構１３の第１ディスク３１の、前記ピストン１１の推進方向への回転に応じて戻し方向のトルクを発生するコイルスプリング（付勢手段）１０１と、通常制動時には該コイルスプリング１０１に発生したトルクを保持しかつ前記モータ１２の故障時には該トルクの保持を解除するトルク保持・解除手段１０２とから概略構成されている。
【００３１】
上記コイルスプリング１０１は、キャリパ本体１０（爪ブロック１０Ａ）に形成した溝１０ａ内に収納され、その一端部が該溝１０ａの内底部に固定されている。コイルスプリング１０１の他端部は、前記第１ディスク３１の外周に形成された歯部１０３に脱着自在に係止され、非制動時には、キャリパ本体１０に固設した押えリング１０４により前記歯部１０３の歯溝１０３ａ内に離脱不能に押えられている。なお、このコイルスプリング１０１は、常にボールランプ機構１３の第１ディスク３１の回転抵抗よりも大きなトルクを発生するようにそのばね力が設定されている。
【００３２】
上記トルク保持・解除手段１０２は、上記押えリング１０４の切除部内に配置されキャリパ本体１０にピン１０５を用いて軸着されたフック部材１０６、このフック部材１０６のフック部１０６ａと前記押えリング１０４の端部との間に揺動可能に橋架されたリンクレバー１０７、フック部材１０６を図６、７に見て時計方向へ付勢し、常時は前記リンクレバー１０７を前記第１ディスク３１の歯部１０３の頂面に当接させる状態に保持するつる巻ばね１０８およびキャリパ本体１０に埋設され、前記リンクレバー１０７に設けた孔１０９に作動ロッド１１０を挿脱させるソレノイド１１１とからなっている。ソレノイド１１１は、通電により作動ロッド１１０を伸長（前進）させるようになっており、その作動ロッド１１０が前記リンクレバー１０７の孔１０９に挿入されることで、リンクレバー１０７が位置固定される。
【００３３】
以下、本第２の実施の形態の作用を図１０も参照して説明する。
本第２の実施の形態の基本的な制動作用は、前記第１の実施の形態と同じであり、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が、図６、７の右側から見て時計回りに回転すると（以下、時計回り、反時計回りは前記右側から見た方向とする）、減速機構１４としての歯車機構７０を構成する偏心歯車７１が公転運動をし、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比をもって反時計回りへ回転する。第２ディスク３２は、ウェーブワッシャ３４の抵抗力により回転が規制されているので、前記第１ディスク３１の回転に応じてディスクロータＤ側へ前進する。この結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。一方、この状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転し、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。
【００３４】
一方、コントローラからモータ１２へ起動指令が出力されると同時（システム起動時）に、ブレーキ解除機構１００を構成するソレノイド１１１が作動し、その作動ロッド１１０が伸長（前進）して、リンクレバー１０７の孔１０９に挿入され、これにより該リンクレバー１０７は位置固定される。この状態でボールランプ機構１３の第１ディスク３１が反時計回りに回転すると、図１０（Ａ）に示すように、ブレーキ解除機構１００を構成するコイルスプリング１０１の他端部が、第１ディスク３１の外周の歯部１０３により同じく反時計方向へ移送され、コイルスプリング１０１がたわむ。そして、第１ディスク３１が第２ディスク３２に対して最大相対回転位置（最大ピストン推力発生位置）まで回転すると、コイルスプリング１０１の他端部は、図１０（Ｂ）に示すように、第１ディスク３１の歯部１０３の歯溝１０３ａ内からフック部材１０６のフック部１０６ａ側へ乗り移り、そのままフック部材１０６に保持される。したがって、その後、制動解除のため、第１ディスク３１が時計回りに回転しても、コイルスプリング１０１は所定のたわみ状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクがそのまま保持される。
【００３５】
この後、通常の制動動作としてモータ１２のロータ２２が時計向りまたは反時計回りに回転し、ピストン１１が前進と後退とを繰返すが、システム起動中は、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が常に前進しているので、リンクレバー１０７従ってフック部材１０６は位置固定の状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクは、そのまま保持される。このように、通常制動時にはトルク保持・解除手段１０２がコイルスプリング１０１に発生したトルクを保持するので、モータ１２に余分な負荷がかからず、モータ効率は良好となる。
【００３６】
しかして、上記制動中、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が直ちに短縮（後退）し、リンクレバー１０７の孔１０９から抜ける。すると、図１０（Ｃ）に示すように、リンクレバー１０７が可動状態となり、コイルスプリング１０１の付勢力によりフック部材１０６が、図８、１０に見て反時計回りに回転する。この結果、コイルスプリング１０１の他端部がフック部材１０６のフック部１０６ａから外れ、図１０（Ｄ）に示すようにリンクレバー１０７に沿って押えリング１０４側へ移動する。一方、この間、ピストン１１に加わる押付け反力によりボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との間に相対回転が起こり、第１ディスク３１が、ブレーキを完全に解除しない範囲内で一定角度だけ戻る。
【００３７】
その後、押えリング１０４側へ移動したコイルスプリング１０１の他端部は、図１０（Ｅ）に示すように押えリング１０４の一端に隣接する歯部１０３の歯溝１０３ａ内に入り込み、コイルスプリング１０１に残存していたトルクが歯部１０３を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１に加えられ、これにより第１ディスク３１は、図１０（Ｆ）に示すように時計回りに回転して初期位置へと戻る。すなわち、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が初期位置に戻される結果、第２ディスク３２を介してピストン１１も初期位置に戻り、制動が機械的に解除される。
【００３８】
なお、モータ故障ではなく、システム終了時にもソレノイド１１１の作動ロッド１１０は後退するので、システム起動時には、コイルスプリング１０１の他端部は、歯部１０３の歯溝１０３ａ内に押えリング１０４により押えられた状態となっている。
また、ブレーキパッド３、４に摩耗がある場合は、前記第１の実施の形態における安全機構１５と同様に、パッド摩耗補償機構６０を構成するリミッタ５０の回転が、コイルスプリング５３、スプリングスホルダ５２およびピン５１を介してボールランプ機構１３の第２ディスク３２に伝達され、前記図５に示した態様でパッド摩耗が解消される。
【００３９】
図１１〜１４は、本発明の第３の実施の形態としての電動ブレーキ装置を示したものである。なお、本第３の実施の形態の基本構造は上記第２の実施の形態と実質同じであるので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付し、重複する説明を省略することとする。本第３の実施の形態の特徴とするところは、上記ブレーキ解除機構１００に、前記トルク保持・解除手段（第１トルク保持・解除手段）１０２に加えて、さらに別のトルク保持・解除手段（第２トルク保持・解除手段）１２０を設けた点にある。
【００４０】
上記第２トルク保持・解除手段１２０は、ボールランプ機構１３の第２ディスク３２の外周にスプライン結合された移動体１２１と、この移動体１２１の外周に回動可能に嵌合されたリング状支持体１２２と、この支持体１２２の外周縁部に固定された作動ピン１２３と、移動体１２１を常時は第１ディスク３１側へ付勢するウェーブワッシャ１２４とからなっており、前記作動ピン１２３は、前記第１トルク保持・解除手段１０２内のリンクレバー１０７に設けた孔１２５に挿脱可能になっている。
【００４１】
上記移動体１２１と第１ディスク３１との対向面には、図１４によく示されるように周方向に等配して複数（ここでは、３つ）の突起１２６、１２７が形成されている。移動体１２１は、非制動時にはその突起１２６を第１ディスク３１側の突起１２７に整合させるように回転方向に位置決めされており、この状態では、移動体１２１と第１ディスク３１とが相互に突起１２６、１２７を介して突合され、上記作動ピン１２３は、リンクレバー１０７の孔１２５から抜け出た後退端に位置決めされる。一方、ボールランプ機構の第１ディスク３１が第２ディスク３２に対する相対回転位置がある点を超えると、移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク側の突起１２７から外れ、ウェーブワッシャ１２４の付勢力で移動体１２１が第１ディスク３１側へ移動し、これにより作動ピン１２３はリンクレバー１０７の孔１２５に挿入可能な前進端に位置決めされる。ここで、移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク３１側の突起１２７から外れる範囲は、図１５に示すように、ピストン１１に戻し方向の力が加えられた時、ボールランプ機構１３の逆効率により第１ディスク３１を回転させようとするトルクＴ１が、第１ディスク３１の回転抵抗Ｔ２よりも大きくなる点Ｐを超える範囲とする。なお、移動体１２１側の突起１２６の両端部は傾斜面１２６ａとされており（図１４）、移動体１２１は、第１ディスク３１の逆方向への回転に応じて、その突起１２６の傾斜面１２６ａを案内に後退方向へ移動するようになっている。
【００４２】
以下、本第３の実施の形態の作用を図１６も参照して説明する。
本第３の実施の形態の基本的な制動作用は、前記第１および第２の実施の形態と同じであり、コントローラ（図示せず）からの指令でモータ１２のロータ２２が時計回りに回転すると、減速機構１４を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１がロータ２２と一定の回転比をもって反時計回りへ回転し、これに応じて第２ディスク３２がディスクロータＤ側へ前進する。この結果、ピストン１１が推進して、車両内側のブレーキパッド３をディスクロータＤに対して押付け、その反力によってキャリパ２がキャリア１に対して移動し、爪部材５の爪部５ａが車両外側のブレーキパッド４をディスクロータＤの外側面に押付け、これによりモータ１２のトルクに応じた制動力が発生する。一方、この状態からモータ１２のロータ２２が反時計回りに回転して、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が時計回りに回転すると、皿ばね３８の付勢力により第２ディスク３２とピストン１１とが一体的に後退し、ディスクロータＤへの押付け力が解放され、制動が解除される。
【００４３】
一方、コントローラからモータ１２へ起動指令が出力されると同時（システム起動時）に、ブレーキ解除機構１００を構成するソレノイド１１１が作動し、その作動ロッド１１０が伸長（前進）し、リンクレバー１０７の孔（第１の孔）１０９に挿入され、これにより該リンクレバー１０７は位置固定される。そして、この状態でボールランプ機構１３の第１ディスク３１が反時計回りへ回転すると、図１６（Ａ）に示すように、ブレーキ解除機構１００を構成するコイルスプリング１０１の他端部が、第１ディスク３１の外周の歯部１０３により同じく反時計方向へ移送され、コイルスプリング１０１がたわむ。
【００４４】
そして、第２ディスク３２との相対回転位置が前記Ｐ点（図１５）に達すると、コイルスプリング１０１の他端部は、図１６（Ｂ）に示すように、第１ディスク３１の歯部１０３の歯溝１０３ａ内からフック部材１０６のフック部１０６ａ側へ乗り移り、そのままフック部材１０６に保持される。また、これと同時に第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１側の突起１２６が第１ディスク３１側の突起１２７から外れ、作動ロッド１２３が移動体１２１と一体に前進して、リンクレバー１０７の孔（第２の孔）１２５に挿入される。したがって、その後、制動解除のため、第１ディスク３１が時計回りに回転しても、コイルスプリング１０１は所定のたわみ状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクがそのまま保持される。
【００４５】
この後、通常の制動動作としてモータ１２のロータ２２が時計向りまたは反時計回りに回転し、ピストン１１が前進と後退とを繰返すが、システム起動中は、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が常に前進しているので、リンクレバー１０７従ってフック部材１０６は位置固定の状態を維持し、コイルスプリング１０１に発生したトルクは、そのまま保持される。
【００４６】
しかして、上記制動中であって、第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５の点Ｐよりも大きい時、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、ソレノイド１１１の作動ロッド１１０が直ちに短縮（後退）し、リンクレバー１０７の第１の孔１０９から抜ける。一方、ピストン１１に加わる押付け反力によりボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５のＰ点まで戻る。すなわち、第１ディスク３１が所定の角度だけ戻る。すると、第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１が、その突起１２６を第１ディスク３１の突起１２７に乗上げる後退端に移動し、これと一体に作動ピン１２３も後退してリンクレバー１０７の第２の孔１２５から抜ける。この結果、リンクレバー１０７が可動状態となり、図１６（Ｃ）に示すように、コイルスプリング１０１の付勢力によりフック部材１０６が、図１２、１６に見て反時計回りに回転する。この結果、コイルスプリング１０１の他端部がフック部材１０６のフック部１０６ａから外れ、図１６（Ｄ）に示すようにリンクレバー１０７に沿って押えリング１０４側へ移動する。
【００４７】
その後、押えリング１０４側へ移動したコイルスプリング１０１の他端部は、図１６（Ｅ）に示すように押えリング１０４の一端に隣接する歯部１０３の歯溝１０３ａ内に入り込み、コイルスプリング１０１に残存していたトルクが歯部１０３を介してボールランプ機構１３の第１ディスク３１に加えられ、第１ディスク３１は、図１６（Ｆ）に示すように時計回りに回転して初期位置へと戻る。すなわち、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１が初期位置に戻される結果、第２ディスク３２を介してピストン１１も初期位置に戻り、制動が機械的に解除される。
【００４８】
本第３の実施の形態においては、ソレノイド１１１の作動ピン１１０がリンクレバー１０７の孔１０９から抜けても、ボールランプ機構１３の第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５のＰ点まで戻るまでは、第２トルク保持・解除手段１２０内の作動ピン１２３がリンクレバー１０７を固定しているので、コイルスプリング１０１に必要とされる変形量（ねじりトルク）を、第２の実施の形態における場合よりも小さくすることができ、その分、コイルスプリング１０１の小形化が可能になる。
【００４９】
ここで、上記制動中であって、第１ディスク３１と第２ディスク３２との相対回転位置が、図１５の点Ｐよりも小さい時、例えばモータコイル断線等によりモータ故障が発生すると、第２トルク保持・解除手段１２０内の移動体１２１と一体に作動ピン１２３が後退端に移動しているので、上記第２の実施の形態と同様にソレノイド１１１の作動ロッド１１０の後退に応じて、コイルスプリング１０１の他端部が初期位置へ戻り、制動が解除される。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１および第２の発明によれば、回転アクチュエータの故障によりブレーキがロックした場合には、制動時にブレーキ解除機構内の付勢手段に発生したトルクを利用してブレーキが自動的に解除されるので、手作業に頼ることなくブレーキ解除に速やかに対応できることはもちろん、別途、モータを設ける必要もないので、コスト的に有利となりかつフェイルセーフも向上する。
また、特に第２の発明によれば、通常制動時にはトルク保持・解除手段が付勢手段に発生したトルクを保持するので、回転アクチュエータに余分な負荷がかからず、回転アクチュエータ効率は良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態としての電動ブレーキ装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す縦断面図である。
【図３】 図１に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す横断面図である。
【図４】 本第１の実施の形態におけるボールランプ機構の作動中の位置関係を、パッド摩耗がない前提で示す模式図である。
【図５】 本第１の実施の形態におけるボールランプ機構の作動中の位置関係を、パッド摩耗がある前提で示す模式図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態としての電動ブレーキ装置の全体構造を示す縦断面図である。
【図７】 図６に示した電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。
【図８】 図６のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図である。
【図１０】 本第２の実施の形態におけるブレーキ解除機構の作動状態を示す模式図である。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態としての電動ブレーキ装置の要部構造を示す断面図である。
【図１２】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の構造を示す正面図である。
【図１３】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の構造を、さらに別断面で示す断面図である。
【図１４】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の一部を拡大して示す斜視図である。
【図１５】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の動作範囲の設定要領を示すグラフである。
【図１６】 本第３の実施の形態におけるブレーキ解除機構の作動状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１ キャリア
２ キャリパ
３、４ ブレーキパッド
１１ ピストン
１２ モータ
１３ ボールランプ機構
１４ 減速機構
１５ 安全機構（ブレーキ解除機構）
３１ ボールランプ機構の第１ディスク（回動部材）
３２ ボールランプ機構の第２ディスク（直動部材）
５３ コイルスプリング（付勢手段）
６０ パッド摩耗補償機構
１００ ブレーキ解除機構
１０１ コイルスプリング（付勢手段）
１０２ トルク保持・解除手段
１１１ ソレノイド
１２０ 第２トルク保持・解除手段
Ｄ ディスクロータ
Claims (8)
- ブレーキパッドを押圧するピストンと、回転アクチュエータと、該アクチュエータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構とを配設してなるキャリパを備え、前記回転アクチュエータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置において、前記回転−直動変換機構は、前記回転アクチュエータにより回転する回動部材と該回動部材の回転により該回動部材に対して直線移動する直動部材とを有し、前記回転アクチュエータの故障時に該回転−直動変換機構の直動部材を制動解除するように戻すブレーキ解除機構を前記回動部材と前記直動部材との間に介装し、該ブレーキ解除機構は、前記ピストン推進方向への前記回動部材の回転に応じて前記制動力が発生する段階からピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段を備えており、前記付勢手段は、前記回転−直動変換機構の回動部材の回転抵抗に抗して前記ピストンを戻すトルクを発生することを特徴とする電動ブレーキ装置。
- ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部が回動部材に作動連結されると共に、その他端部が前記直動部材に作動連結されることを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記ピストンを前進させてブレーキパッドの摩耗を補償するパッド摩耗補償機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記パッド摩耗補償機構は、ブレーキパッドに摩耗が生じたとき、その摩耗分を補償するため、前記制動力を発生するまでは、前記直動部材と前記回動部材とを共に回して、前記ピストンを前進させることを特徴とする請求項３に記載の電動ブレーキ装置。
- ブレーキパッドを押圧するピストンと、回転アクチュエータと該回転アクチュエータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構とを配設してなるキャリパを備え、前記回転アクチュエータの回転に応じて前記ピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置において、前記回転−直動変換機構を構成する回動部材と前記キャリパの固定部との間に、前記回転アクチュエータの故障時に該回転−直動変換機構を初期位置に戻すブレーキ解除機構を介装し、該ブレーキ解除機構は、前記回動部材の、前記ピストン推進方向への回転に応じてピストン戻し方向のトルクを発生する付勢手段と、通常制動時には該付勢手段に発生したトルクを保持しかつ回転アクチュエータの故障時には該トルクの保持を解除するトルク保持・解除手段とを備えており、前記付勢手段は、常に前記回転−直動変換機構の回動部材の回転抵抗よりも大きなトルクを発生することを特徴とする電動ブレーキ装置。
- ブレーキ解除機構の付勢手段がコイルスプリングからなり、該コイルスプリングは、その一端部が回転−直動変換機構の回動部材に脱着可能に作動連結されると共に、その他端部がキャリパの固定部に作動連結されることを特徴とする請求項５に記載の電動ブレーキ装置。
- ブレーキ解除機構のトルク保持・解除手段が、ソレノイドと連動してトルクの保持を解除することを特徴とする請求項５または６に記載の電動ブレーキ装置。
- 回転−直動変換機構の回動部材と直動部材との相対回転位置に応じてトルクの保持を解除する他のトルク保持・解除手段を設けたことを特徴とする請求項５または６に記載の電動ブレーキ装置。
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