JP4283077B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制動用に用いられるディスクブレーキ式のブレーキ装置に関するものである。

従来のブレーキ装置で用いられている油圧式フローティング型ディスクブレーキは、その構造上、非制動状態ではキャリパピストンは移動自在に保持されている。このため、車両が悪路を走行する際には、キャリパピストンが車両の振動によって揺動するとともに、キャリパピストンのガイド部材であるスライドピンも揺動してしまい、スライドピンによる打音が発生してしまう。

一方、特許文献１には、非制動状態時にペダル操作に依らずにキャリパピストンを制御できる電動ブレーキが提案されている。
特開２００１−３４１６２６号公報

特許文献１では、車両が悪路を走行するときには、ブレーキペダルが操作されるという予測のもとで、ディスクロータとブレーキパッドのクリアランスを狭めることができるようにしている。しかしながら、ディスクロータとブレーキパッドとの間には、依然として微小ながらもクリアランスが存在するため、キャリパピストンの揺動やこれに伴うスライドピンの打音を防止することができず、搭乗者に不快感を与えるおそれがあるという問題がある。

従って本発明は、車両が悪路を走行する場合であってもスライドピンの打音を防止することができ、快適性を高めることができるブレーキ装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、車輪とともに回転するディスクロータにブレーキパッドを押圧させる推力機構と該推力機構を駆動するアクチュエータとを有し、スライドピンによりキャリアに対して摺動可能に取り付けられたキャリパと、車両の制動指示信号とに応じて制動力を発生すべく前記アクチュエータを制御する制御手段とを有するブレーキ装置において、前記制御手段には、車両走行中の路面が悪路であるか否かを検出する悪路状態検出手段を有し、該悪路状態検出手段による悪路であるとの検出に基づいて前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを当接させて前記スライドピンの移動を規制しスライドピンによる打音を防止するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする。

この発明によれば、前記悪路状態検出手段により走行中の路面が悪路であると検出されたときに、前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを当接させることで、前記ディスクロータと前記ブレーキパッドとの間のクリアランスを無くすことができる。これにより、キャリパピストンの揺動を防止できるとともに、該キャリパピストンのガイド部材であるスライドピンの移動を規制することができるので、スライドピンによる打音を防止することができ、快適性を高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、前記制御手段は、前記悪路状態検出手段により前記路面が悪路であると検出されたときに、前記車両の全車輪への制動時における０．０７Ｇ以下の減速度に相当する制動力を前記アクチュエータを作動させて発生させることを特徴とする。

この発明によれば、前記発生させる制動力を、前記車両の全車輪への制動時における０．０７Ｇ以下の減速度に相当する制動力に抑えることで、搭乗者に制動力による違和感を与えることを防止しつつ、前記制動力を発生させることで前記ディスクロータと前記ブレーキパッドが当接した状態を保つことできるため、キャリパピストンの摺動やこれに伴うスライドピンの打音の発生をより確実に防止することができ、快適性をさらに高めることができる。

請求項１に記載した発明によれば、スライドピンの移動を規制することができるので、スライドピンによる打音を防止することができ、快適性を高めることができる。
請求項２に記載した発明によれば、搭乗者に制動力による違和感を与えることを防止しつつ、快適性をさらに高めることができる。

以下、本発明の実施の形態におけるブレーキ装置について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の一実施形態のブレーキ装置を図面を参照しつつ以下に説明する。
図１に示すように、本実施形態のブレーキ装置は電動キャリパ１０を有する電動ディスクブレーキ装置である。

電動キャリパ１０は、車輪９１（図２参照）とともに回転するディスクロータ１１の軸線方向における一側にキャリパ本体１２が配置されており、このキャリパ本体１２には、略Ｃ字形に形成されてディスクロータ１１を跨いで反対側へ延びる爪部１３が一体的に結合されている。ディスクロータ１１の軸線方向における両側にそれぞれブレーキパッド１４，１５が設けられている。ブレーキパッド１４，１５は、車体側に固定されるキャリア１６によってディスクロータ１１の軸方向に沿って移動可能に支持されて、制動トルクをキャリア１６に伝達するようになっており、また、キャリパ本体１２は、キャリア１６に取付けられた図示せぬスライドピンによってディスクロータ１１の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。

キャリパ本体１２には、略円筒伏のケース１８が結合され、このケース１８内には、電動モータ（電動アクチュエータ）１９および位置検出器（位置検出手段）２０が内包されている。一方、キャリパ本体１２には、電動モータ１９の回転運動を直線運動に変換するボールランプ機構（回動−直動変換機構）２１および電動モータ１９の回転トルクを増幅する差動歯車減速機構（減速機構）２２が内包されている。ケース１８の後端部には、カバー２３が取付けられている。

電動モータ１９は、ケース１８の内周部に固定されたステータ２５と、ステータ２５に挿入されて軸受２６，２７によってケース１８に回転可能に支持されたロータ２８とを備えている。位置検出器２０は、ケース１８側に固定されたレゾルバステータ２９およびロータ２８に取付けられたレゾルバロータ３０からなり、これらの相対回転に基づいて電動モータ１９のロータ２８の回転位置（以下モータ位置と称す）を検出する（言い換えればブレーキパッド１４，１５の移動位置を検出する）ものである。

ボールランプ機構２１は、環状の第１ディスク３２および第２ディスク３３と、これらの間に介装された複数のボール３４とから構成されている。第１ディスク３２は、軸受３５によってキャリパ本体１２に回転可能に支持され、ロータ２８内に挿入される円筒部３６が一体的に形成されている。第２ディスク３３には、円筒部３６よりも小径の円筒状のスリーブ３７が一体的に形成され、このスリーブ３７が円筒部３６内に挿通されている。

ボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３の対向面には、それぞれ円周方向に沿って延びる円弧状の例えば３つのボール溝３８，３９が形成されている。これらのボール溝３８，３９は、等しい中心角（例えば９０゜）の範囲に延ばされて、同じ方向に傾斜されている。そして、第１ディスク３２および第２ディスク３３に形成されたボール溝３８，３９間にボール３４が装入され、第１ディスク３２および第２ディスク３３の相対回転によって、ボール溝３８，３９内をボール３４が転動することにより、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが軸方向に相対変位するようになっている。このとき、第１ディスク３２が第２ディスク３３に対して反時計回りに回転したとき、これらが離間する方向に変位する。

第２ディスク３３とブレーキパッド１４との間には、ピストン４０が設けられている。ピストン４０は、外周にネジ部４１を形成した円筒部材４２ａを有している。円筒部材４２ａは、第２ディスク３３のスリーブ３７内に挿入され、その内周に形成されたネジ部４３に螺合されている。円筒部材４２ａには、ケース１８にブラケット４４を介して取付けられた軸４５の図示せぬ二面取部が嵌合されて、その回転が規制されている。また、ピストン４０は、円筒部材４２ａの軸４５に対し反対側に回転が規制された状態で連結される略円板状の押圧部材４２ｂを有している。そして、円筒部材４２ａと押圧部材４２ｂとの間に、ピストン４０が受けるピストン推力を検出する推力センサ４６が設けられている。

ピストン４０の円筒部材４２のネジ部４１と、第２ディスク３３のスリーブ３７のネジ部４３とで不可逆ねじを形成しており、ピストン４０は、その軸方向に力が作用しても移動することはないが、第２ディスク３３を反時計回りに回転させることにより、ディスクロータ１１側へ移動するようになっている。

軸４５の外周部および第２ディスク３３のスリーブ３７の内周部にそれぞれ形成されたバネ受４７，４８間に弾性部材４９が介装され、そのばね力によって第２ディスク３３がボール３４を第１ディスク３２との間で挟みつけるように付勢されている。軸４５は、調整ネジ５０およびロックナット５１によってブラケット４４に取付けられている。

電動モータ１９、位置検出器２０、推力センサ４６には、コントローラ（制御手段，電流値調整手段，粘性係数推定手段，ブレーキ予兆検出手段）１００が接続されている。このコントローラ１００には、運転者が制動意思に応じて操作を行うブレーキペダル１０１の操作量を検出するペダルセンサ１０２とブレーキペダル１０１の操作の有無を検出するブレーキスイッチ１０３とが接続されており、これらペダルセンサ１０２からのペダルセンサ信号（制動指示信号）およびブレーキスイッチ１０３からのブレーキスイッチ信号が入力されるようになっている。なお、ペダルセンサ１０２としては、ブレーキペダル１０１の操作量を圧力により検出する圧力センサやブレーキペダル１０１の操作量を変位により検出する変位センサ等が用いられる。

コントローラ１００は、主としてペダルセンサ１０２の検出結果すなわちブレーキペダル１０１の操作量と、位置検出器２０の検出結果すなわち電動モータ１９の回転位置に対応する実際のピストン位置と、電動モータ１９の電流値と、推力センサ４６の検出結果すなわち実際のピストン推力とに基づいて電動モータ１９を制御することで、ピストン推力が目標推力となるように制御を行う。

第２ディスク３３のスリーブ３７の先端外周部には、円筒状のスプリングホルダ６７が取付けられている。スプリングホルダ６７の一端部が、第１ディスク３２の円筒部３６の先端部に係合して、これらの相対回転を一定範囲に制限している。スプリングホルダ６７の周りには、コイルスプリング６９が巻装され、コイルスプリング６９は、所定のセット荷重をもって捻られて、その一端部がスプリングホルダ６７に結合され、他端部が第１ディスク３２の円筒部３６に結合されている（結合部は図示略）。

以上のように構成した本実施形態のブレーキ装置の電動キャリパ１０の基本作動について次に説明する。
非制動状態では、ボールランプ機構２１のボール３４がボール溝３８，３９の最も深い端部にあり、第１ディスク３２と第２ディスク３３とが最も近い位置にある。コントローラ１００は、制動力を発生させる際に、電動モータ１９のロータ２８を時計回りに回転させる。すると、ロータ２８の回転トルクが差動歯車減速機構２２で増幅されて第１ディスク３２に伝達される。

第１ディスク３２の回転力は、コイルスプリング６９を介して第２ディスク３３に伝達される。ピストン４０がブレーキパッド１４，１５を押圧する前は、ピストン４０に軸方向の荷重が殆ど作用せず、ピストン４０と第２ディスク３３との間のネジ部４１，４３に生じる抵抗が小さいので、コイルスプリング６９のセット荷重によって第２ディスク３３が第１ディスク３２と一体に回転し、第２ディスク３３とピストン４０との間に相対回転が生じて、ネジ部４１，４３の作用によってピストン４０が推力を発生させてディスクロータ１１側ヘ前進する。

そして、ピストン４０が一方のブレーキパッド１４に接触してこれをディスクロータ１１ヘ押圧させ、その反力によってキャリパ本体１２がキャリア１６のスライドピンに沿って移動して、爪部１３が他方のブレーキパッド１５をディスクロータ１１に押圧させる。

両ブレーキパッド１４，１５がディスクロータ１１に押圧された後は、その反力によってピストン４０に軸方向の大きな荷重が作用するため、ネジ部４１，４３の抵抗が増大してコイルスプリング６９のセット荷重を超えて、第２ディスク３３が回転を停止させることになり、その結果、コイルスプリング６９が撓んでボールランプ機構２１の第１ディスク３２および第２ディスク３３間に相対回転が生じる。これにより、ボール３４がボール溝３８，３９内を転動して第２ディスク３３およびピストン４０を一体に前進（すなわち直線運動）させ、ピストン４０によってブレーキパッド１４，１５をディスクロータ１１にさらに押付ける。

ここで、上記のようにして電動モータ１９の回転でピストン４０を進退させる差動歯車減速機構２２およびボールランプ機構２１が、ディスクロータ１１にブレーキパッド１４，１５を押圧させる推力機構１０５を構成しており、この推力機構１０５における相対回転部分にはグリス等の潤滑剤が塗布されている。

そして、この推力機構１０５は、特に潤滑剤によって生じる粘性抵抗が温度により大きく変化することから、低温での粘性抵抗増大による電動キャリパ１０の応答性の低下や、高温での粘性抵抗減少による電動キャリパ１０の制御安定性の低下等の影響を低減するために、本実施形態では、主としてペダルセンサ１０２から出力されるペダルセンサ信号に応じた電流を電動モータ１９に供給して制動力を制御するコントローラ１００で、推力機構１０５の粘性係数の推定値を算出し、電動モータ１９へ供給する電流値をこの粘性係数に応じて調整する制御を行う。

また、コントローラ１００には、車輪９１（図２参照）の速度を検出する車輪速センサ８０が接続され、該センサ８０により車両走行中の路面が悪路であるか否かを検出する。例えば、所定時間内に検出される車輪速が一定範囲を超えて変動した場合には、悪路であると判定することができる（図３参照）。

そして、車輪速センサ８０により悪路であると検出された場合には、コントローラ１００はピストン４０を作動させてディスクロータ１１にブレーキパッド１４，１５を当接させる制御を行う。このようにすると、前記ディスクロータ１１と前記ブレーキパッド１４、１５との間のクリアランスを無くすことができる。このため、ピストン４０の揺動を防止できるとともに、該ピストン４０のガイド部材であるスライドピンの移動を規制することができる。従って、スライドピンによる打音を防止することができ、快適性を高めることができる。

このときの各ディスクロータ１１に付与される制動力は、全車輪による制動時における０．０７Ｇ以下（０．７ｍ／ｓ＾２以下）の減速度に相当するものであることが望ましい。このようにすると、搭乗者に制動力による違和感を与えることを防止しつつ、前記減速度を発生させることで前記ディスクロータ１１と前記ブレーキパッド１４，１５が当接した状態を保つことできるため、ピストン４０の摺動やこれに伴うスライドピンの打音の発生をより確実に防止することができ、快適性をさらに高めることができる。

次に、第２実施形態について説明する。この実施の形態では、悪路状態検出手段として、車高センサ９２を有しており、この車高センサ９２の値で悪路状態を判断する。例えば、所定時間内に車高の変動が所定幅以上になったことを検出した場合には、車両の走行している路面が悪路であると検出することができる（図３参照）。このときには、上述した実施の形態と同様に、コントローラ１００によりピストン４０を作動させてディスクロータ１１にブレーキパッド１４，１５を当接させる制御を行うことで、ピストン４０の揺動やこれに伴うスライドピンによる打音を防止することができ、快適性を高めることができる。
また、ディスクロータ１１に付与される制動力を、全車輪による制動時における０．０７Ｇ以下（０．７ｍ／ｓ＾２以下）の減速度に相当するものとすることで、搭乗者に制動力による違和感を与えることを防止しつつ、快適性をさらに高めることができる。

なお、上記実施の形態では、キャリパ内に電動モータを有する電動ブレーキバイワイヤシステムのブレーキ装置を例に説明したが、これに限らず、油圧ポンプによりキャリパ内のシリンダに液圧を供給する油圧ブレーキバイワイヤのブレーキ装置に適用してもよい。また、悪路状態検出手段としては、上述の車輪速センサ８０や車高センサ９０の他に、車体の加速センサや、サスペンション９３下の加速度センサ等を用いてもよく、これら各種センサを併用してもよい。

本発明の第１の実施の形態におけるブレーキ装置を示す電動キャリパの断面図と、悪路状態検出手段を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態における悪路状態検出手段を示す説明図である。 路面状況に応じた車輪の速度や車高の変化の一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１０ 電動キャリパ
１１ ディスクロータ
１４、１５ ブレーキパッド
１９ 電動モータ
２０ 位置検出器
８０ 車輪速センサ（悪路状態検出手段）
９２ 車高センサ（悪路状態検出手段）
１００ コントローラ
１０５ 推力機構

Claims (2)

1. 車輪とともに回転するディスクロータにブレーキパッドを押圧させる推力機構と該推力機構を駆動するアクチュエータとを有し、スライドピンによりキャリアに対して摺動可能に取り付けられたキャリパと、車両の制動指示信号とに応じて制動力を発生すべく前記アクチュエータを制御する制御手段とを有するブレーキ装置において、
   前記制御手段には、車両走行中の路面が悪路であるか否かを検出する悪路状態検出手段を有し、該悪路状態検出手段による悪路であるとの検出に基づいて前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを当接させて前記スライドピンの移動を規制しスライドピンによる打音を防止するように前記アクチュエータを制御することを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記制御手段は、前記悪路状態検出手段により前記路面が悪路であると検出されたときに、前記車両の全車輪への制動時における０．０７Ｇ以下の減速度に相当する制動力を前記アクチュエータを作動させて発生させることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。

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