JP4556176B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータのトルクによって制動力を発生する電動ブレーキ装置に係り、特に特に駐車ブレーキとしての機能を付加した電動ブレーキ装置に関するものである。

電動ブレーキ装置としては、ピストン（押圧部材）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、前記モータのロ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が、最近ではこれに、さらに駐車ブレーキの機能を付加したものが実用化されつつある。

そして従来、上記駐車ブレーキの機能を付加した電動ブレーキとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがあり、このものでは、モータのロータに設けられたつめ車と、該つめ車の周りに配置された係合つめと、該係合つめを前記つめ車から係合離脱する方向へ付勢する付勢手段と、前記係合つめを前記つめ車に係合する方向へ移動させるソレノイドとにより駐車ブレーキロック機構を構成し、該駐車ブレーキロック機構をキャリパに組込むようにしている。
特開２００３−４２１９９号公報

しかしながら、上記公報に記載の駐車ブレーキロック機構によれば、ロータの周りのつめ車に係脱する係合つめを始め、その付勢手段並びにソレノイドが各独立にキャリパに組付けられるようになっているため、組付工数の増加や組付時間の延長が避けられず、コスト的負担が大きい、という問題があった。

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、駐車ブレーキロック機構の一部を一括してキャリパに組付可能にすることにより組付性の改善を図り、もってにコスト低減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。

上記課題を解決するため、本発明は、ブレーキパッドを押圧する押圧部材と、モータと、該モータのロータの回転を直線運動に変換して前記押圧部材に伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキロック機構とを配設してなるキャリパを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記押圧部材を推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押し付けて制動力を発生する電動ブレーキ装置において、前記駐車ブレーキロック機構は、前記モータのロータの回転に伴い回転するつめ車と、該つめ車の周りに配置される係合つめと、該係合つめを前記つめ車から係合離脱する方向へ付勢する付勢手段と、前記係合つめを前記つめ車に係合する方向へ移動させるアクチュエータとからなり、前記係合つめ、前記付勢手段および前記アクチュエータは、前記キャリパに脱着可能なブラケットに取り付けられてユニット化されていることを特徴とする。

上記のように構成した電動ブレーキ装置においては、ロータの周りのつめ車に係脱する係合つめを始め、その付勢手段並びにアクチュエータがユニット化されているので、これら要素を一括してキャリパに組付けることができ、組付性が向上する。

本発明は、上記係合つめを、ブラケットに回動自在に取付けた揺動アームの先端部に設け、アクチュエータのプランジャを前記揺動アームの基端部に作動連結する構造とすることができ、このような構造とした場合は、揺動アームを利用して係合つめをつめ車に対して円滑に係脱させることができる。また、上記係合つめを前記つめ車から係合離脱する方向へ付勢する付勢手段としては、前記揺動アームの揺動支点の周りに配置されたねじりばねを用いるようにしてもよく、これによりユニットの構造が簡単かつ小型となる。

本発明に係る電動ブレーキ装置によれば、駐車ブレーキロック機構の一部を一括してキャリパに組付けることができるので、組付性が向上し、製造コストの低減を達成できる。

また、係合つめを、ブラケットに回動自在に取付けた揺動アームの先端部に設け、アクチュエータのプランジャを前記揺動アームの基端部に作動連結する構造とした場合は、揺動アームを利用して係合つめをつめ車に対して円滑に係脱させることができるので、装置に対する信頼性が向上する。また、前記付勢手段として、揺動アームの揺動支点の周りに配置されたねじりばねを用いた場合は、ユニットの構造が簡単かつ小型となり、装置全体が複雑かつ大型になることを抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜３は、本発明の一つの実施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、ケーシング部５とこのケーシング部５からディスクロータＤを跨いで車両外側へ延ばされた爪部６とからなるキャリパ本体７を備えており、前記爪部６の爪片６ａ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。なお、ケーシング部５の内面は段付き形状となっており、その後部開口は蓋板８により被蓋されている。

本実施形態において上記キャリパ本体７のケーシング部５内には、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１０（押圧部材）と、モータ１１と、このモータ１１の回転を直線運動に変換して前記ピストン１０に伝えるボールランプ機構（回転−直動変換機構）１２と、モータ１１の回転を減速して前記ボールランプ機構１２に伝える減速機構１３と、ブレーキパッド３，４の摩耗に応じてピストン１０の位置を変更してパッド摩耗を補償するパッド摩耗補償機構１４と、制動中にモータ１１が故障した際、ピストン１０を初期位置に自動的に戻してブレーキを解除するブレーキ解除機構としてのコイルスプリング１５と、駐車ブレーキを確立する駐車ブレーキロック機構１６とが配設されている。

上記ピストン１０は、カップ形状の本体部２０と小径の軸部２１とを連設してなっており、ピストン１０の本体部２０が、キャリパ本体７に形成したシリンダ部２２にシール部材２３を介して摺動可能に嵌挿されている。上記モータ１１は、キャリパ本体７のケーシング部５に嵌合固定されたステータ２４と、ステータ２４内に配置された中空ロータ２５とを備えている。ここで、ステータ２４は、ケーシング部５内にその後部開口から嵌入された支持筒２７により段部に押圧固定され、一方、ロータ２５は、その一端部が前記キャリパ本体７のシリンダ部２２に軸受２８を介して支持されると共に、その他端部が、後述の回転体２９に軸受３０を介して支持されている。モータ１１は、キャリパ本体７のケーシング部５に外付けされたハウジング３１内のコントローラ３２（図１）からの指令でロータ２５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２５の回転角は、ロータ２５の外周面に固定したレゾルバロータ３３ａとレゾルバステータ３３ｂとからなる回転検出器３３によって検出されるようになっている。また、ケーシング部５内の、蓋板８に隣接する箇所には、輪状の支持板３４と後述の歯車部材３５とが一体的に配設されており、両者の間には、上記回転体２９を支持する軸受３６が挟持されている。

上記ボールランプ機構１２は、前記回転体２９の軸穴にスプライン結合された第１ディスク（回動部材）３７とこの第１ディスク３７に複数のボール３８を介して合わされた第２ディスク（直動部材）３９とを備えている。ボール３８は、第１ディスク３７および第２ディスク３９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４０の間に介装されている。第２ディスク３９は、前記パッド摩耗補償機構１４を構成する後述の円筒状アジャスタ（押圧部材）４１に遊嵌されている。このアジャスタ４１と前記キャリパ本体７のシリンダ部２２に装着したばね受４２との間には戻しばね（コイルスプリング）４３が介装されており、第２ディスク３９は、常時はこの戻しばね４３の付勢力をアジャスタ４１を介して受けて第１ディスク３７側へ押圧されている。

一方、第２ディスク３９は、その先端に形成した係合突起４４をキャリパ本体７のシリンダ部２２に形成された溝４５内に挿入させることにより（図２）、回転範囲が規制されている。しかして、第２ディスク３９は、その係合突起４４を前記シリンダ部２２の溝４５の一方の溝端に当接させる所定角度位置が原位置となっており、ここでは、図１，２で右方向から見て時計方向の回転（以下、この方向を正転とする）が規制されている。これにより、いま、第２ディスク３９が原位置に位置決めされている状態から第１ディスク３７が時計方向へ回転すると、各ボール３８が各ボール溝４０の溝底の傾斜面上で転動し、第２ディスク３９がディスクロータＤに対して進退動するようになる。

上記減速機構１３は、ロータ２５と一体をなす偏心軸４６と、該偏心軸４６に軸受４７を介して回動可能に嵌装され、外周部に第１、第２歯車（外歯歯車）４８、４９を有する偏心車５０と、前記回転体２９を支持する歯車部材３５の内周に設けられ、前記偏心車５０の第１歯車４８に噛合する固定歯車（内歯歯車）５１と、前記回転体２９に設けられ、前記第２歯車４９に噛合する可動歯車（内歯歯車）５２とからなっている。偏心車５０は、固定歯車５１および可動歯車５２との噛合により偏心軸４６（ロータ２５）の回転に応じて公転し、この時、固定歯車５１の歯数と可動歯車５２の歯数とが異っていることから、第１ディスク３７はロータ２５と一定の回転比（減速比）をもって回転する。

上記パッド摩耗補償機構１４は、前記円筒状アジャスタ４１と、このアジャスタ４１と前記ボールランプ機構１２の第２ディスク３９との間に介装されたワンウエイクラッチ５３とを備えている。アジャスタ４１は、その内面に形成されためねじと前記ピストン１０の軸部２１の外周に形成されたおねじとからなるねじ部５４を介してピストン１０に作動連結されている。ワンウエイクラッチ５３は、ここでは、コイルスプリングからなっており、ボールランプ機構１２の第２ディスク３９の正転には前記アジャスタ４１を追従させるが、該第２ディスク３９の逆転には該アジャスタ４１をスリップさせる機能を有している。

上記パッド摩耗補償機構１４を構成するアジャスタ４１およびワンウエイクラッチ５３は、通常制動時（電動ブレーキ時）には、第２ディスク３９が前記シリンダ部２２の溝４５の端部（溝端）に当接する原位置を維持していることから、該第２ディスク３９と一体にディスクロータＤに対して進退動し、その動きにピストン１０が追従する。一方、第２ディスク３９が前記原位置から逆転する場合には、アジャスタ４１は回転せずにその位置を維持し、したがってその後に第２ディスク３９が正転すると、その正転にアジャスタ４１が追従して回転する。アジャスタ４１が回転すると、これにねじ部５４を介して作動連結されているピストン１０が前進し、第２ディスク３９に対するピストン１０の位置が変位し、これによってパッド摩耗が補償される。本実施形態においては。第ディスク３９（回転−直動変換機構）により推進されるピストン１０およびアジャスタ４１により押圧部材が構成されている。

ここで、ピストン１０とブレーキパッド３との間には、通常、所定のパッドクリアランスが確保されており、ピストン１０の前進に応じて、先ずこのパッドクリアランスが解消される。そして、パッドクリアランスが解消されると、ブレーキパッド３がディスクロータＤに押付けられると共に、その押付反力でキャリパ２がキャリア１に対して移動する（図１の右側）。この結果、ディスクロータＤが一対のブレーキパッド３，４の間に挟持されて制動が開始され、これに応じてピストン１０に推力が発生する。本実施形態において、前記キャリパ本体７のケーシング部５の、蓋板８に隣接する箇所には、前記ピストン１０に発生する推力を検出する推力検出センサ５５が配設されている。この推力検出センサ５５は、ここではロードセルからなっており、これには、前記ボールランプ機構１２を構成する第１ディスク３７が受座５６を介して突当てられている。

上記ブレーキ解除機構としてのコイルスプリング１５は、ボールランプ機構１２を構成する第１ディスク３７と第２ディスク３９との間に介装されている。このコイルスプリング１５は、所定の予荷重を発生するように両者の間に介装されており、これにより、第２ディスク３９は、常時キャリパ本体７のシリンダ部２２の溝端に当接する原位置を維持する。一方、この状態から、第１ディスク３７が制動方向（ピストン推進方向）に回転すると、第２ディスク３９が位置固定されていることから、コイルスプリング１５にトルクが蓄えられ、万一、制動中にモータ１１が故障した場合には、前記コイルスプリング１５に蓄えられたトルクによって第１ディスク３７が初期位置に復帰する。

上記駐車ブレーキロック機構１６は、図４、５にも示されるように、モータ１１のロータ２５の外周面に一体に形成されたつめ車６０と、このつめ車６０に係脱可能な係合つめ６１を先端に有する揺動アーム６２を備えた駆動ユニット６３とからなっている。つめ車６０の各歯部６４は、制動解除時におけるロータ２５の回転方向Ｒ（図３）の前側に歯面６４ａを、制動時におけるロータ２５の回転方向Ｌ（図３）の前側に傾斜逃げ面６４ｂをそれぞれ向けるように歯形状が設定されている。

上記駆動ユニット６３は、コイル６５を内蔵するハウジング６６内にプランジャ６７を摺動可能に収めたソレノイド６８と、このソレノイド６８（アクチュエータ）の両端に固結されたブラケット６９，７０とを備えており、中空部を有する一方のブラケット７０に突設した一対の支持片７０ａに前記揺動アーム６２の中間部（屈曲部）がピン７１を用いて回動可能に軸着されている。駆動ユニット６３はまた、揺動アーム６２の揺動支点である前記ピン７１に巻装され、該揺動アーム６２を図３に見て時計方向に付勢するねじりばね（付勢手段）７２と、前記一方のブラケット７０に取付けられ、該揺動アーム６２の基端部と前記プランジャ６７の先端部とを作動連結する連結ピン７３とを備えている。揺動アーム６２は、前記ねじりばね７２により常時は係合つめ６１を前記つめ車６０から係合離脱させる方向へ付勢されている。一方、ソレノイド６８は、コイル６５への通電によりプランジャ６７を引込む吸着型ソレノイドとして構成されており、したがって、このソレノイド６８への通電に応じて揺動アーム６２は、係合つめ６１をつめ車６０に係合させる方向へ揺動する。なお、ソレノイド６８のコイル６５への通電は、前記キャリパ本体７のケーシング部５に外付けしたハウジング３１内のコントローラ３２（図１）に敷設した駆動回路７４によって制御されるようになっている。

上記駆動ユニット６３を構成する係合つめ６１、揺動アーム６２、ソレノイド６８、ブラケット６９，７０等は、予めサブアセンブリによってユニット化されており、該駆動ユニット６３は、ブラケット６９，７０に通したボルト７５を用いてキャリパ本体７に脱着可能に組付けられている。

以下、上記実施形態としての電動ブレーキ装置の作用について説明する。

[電動ブレーキ作動時]
通常の電動ブレーキとして作動する場合は、運転者のブレーキ操作信号の入力によりモータ１１のロータ２５が図３に見て反時計方向に回転する。すると、このロータ２５と一体の偏心軸４６に軸受４４を介して取付けられている偏心車５０が公転し、これに応じてボールランプ機構１２内の第１ディスク（回動部材）３７がロータ２５と前記した一定の回転比でもって反時計回りに回転する。すると、ボールランプ機構１２内のボール３８がボール溝４０の間で転動し、これにより第２ディスク（直動部材）３９が前進し、その前進運動がパッド摩耗補償機構１４を構成するアジャスタ４１を介してピストン１０に伝達される。そして、パッド摩耗がない場合は、ピストン１０が原位置からパッドクリアランスを解消する位置を経て推進して、モータ１１のトルクに応じた制動力が発生し、この間、ブレーキ解除機構としてのコイルスプリング１５にトルクが蓄えられる。

しかして、上記電動ブレーキ作動時には、駐車ブレーキロック機構１６のソレノイド６８に対する通電が遮断されており、揺動アーム６２は、ねじりばね７２の作用で揺動支点であるピン７２を中心に図３に見て時計方向へ揺動し、これによって揺動アーム６２の先端の係合つめ６１がモータ１１のロータ２５上のつめ車６０からわずか係合離脱する状態に位置決めされている。この結果、ロータ２５は円滑に制動方向Ｌへ回転し、電動ブレーキとしての機能が保証される。

[電動ブレーキ解除時]
電動ブレーキの解除時には、運転者の解除操作に応じてモータ１１のロータ２５が図３に見て時計方向に回転し、これに応じてボールランプ機構１２を構成するボール３８がボール溝４０の初期位置に戻る。この時、第２ディスク３９には戻しばね４３の付勢力が作用しているので、第２ディスク３９とパッド摩耗補償機構１４を構成するアジャスタ４１とは一体的に戻り、これに応じてピストン１０が後退し、制動が解除される。この時、駐車ブレーキロック機構１６のソレノイド６８に対する通電が遮断されており、揺動アーム６２の先端の係合つめ６１は、モータ１１のロータ２５上のつめ車６０からわずか係合離脱する状態を維持する。この結果、ロータ２５は円滑に制動解除方向Ｒへ回転し、電動ブレーキの解除が保証される。

[パッド摩耗時]
パッド摩耗が存在する場合は、例えば自動車始動前のスイッチ操作でコントローラ３２が起動し、該コントローラ３２からの指令でモータ１１が推力発生点まで回転する。この推力発生点は、推力検出センサ５５により確認することができ、したがって、この間のロータ２５の回転角（第１ディスク３７の回転角）からパッドクリアランス分に相当する角度を減算した値がパッド摩耗量となる。次に、コントローラ３２は、前記パッド摩耗量に相当する角度分だけ、制動時と逆方向へモータ１１のロータ２５すなわち第１ディスク３７を回転させる。すると、この第１ディスク３７の動きに第２ディスク３９が追従（逆回転）する。

上記した第２ディスク３９の逆回転に対しては、パッド摩耗補償機構１４を構成するワンウエイクラッチ５３がスリップするので、アジャスタ４１は回転せず、これによりピストン１０は現在位置を維持する。その後、モータ１１の作動により第１ディスク３７をピストン推進方向へ、前記逆転時と同じ角度だけ正転させる。すると、この第１ディスク３７の動きに第２ディスク３９が追従（正転）し、これにより前記ワンウエイクラッチ５３が締り方向となってアジャスタ４１が回転する。一方、アジャスタ４１が回転すると、これに螺合されているピストン１０がパッドクリアランスを残した位置まで前進する。したがって、その後は、電動ブレーキ作動時と同様に、第１ディスク３７の正逆回転に応じてピストン１０が前進、後退し、制動および制動解除が行われる。

[モータ故障時]
上記制動中、モータ１１が故障すると、制動途中でブレーキ解除機構としてのコイルスプリング１５に蓄えられたトルクによってボールランプ機構１２の第１ディスク３７が制動時と逆方向へ回転する。すると、電動ブレーキ解除時と同様に、ボール３８がボール溝４０の初期位置に戻り、第２ディスク３９とパッド摩耗補償機構１４を構成するアジャスタ４１とは一体的に戻り、これに応じてピストン１０も後退する。この時、前記コイルスプリング１５には十分なるトルクが蓄えられているので、第１ディスク３７は初期の角度位置まで戻り、これによりピストン１０はブレーキパッド３との間に所定のパッドクリアランスを開ける位置まで、すなわち推力が残存しない位置まで戻り、この結果、制動は完全に解放される。

[駐車ブレーキ作動時]
駐車ブレーキを作動させる場合は、運転者の駐車ブレーキ操作信号によりコントローラ３２が起動し、モータ１１のロータ２５が制動方向Ｌ（図３）に回転し、上記した駐車ブレーキ作動時と同様にピストン１０が推進して制動力が発生する。しかして、制動力が所定値に達するとコントローラ３２から駆動回路７４を通じて駐車ブレーキロック機構１６内のソレノイド６８のコイル６５に短時間通電がなされ、続いてモータ１１への通電が遮断される。そして、ソレノイド６８のコイル６５への短時間通電によりプランジャ６７が、ねじりばね７２の付勢力に抗してハウジング６６内に引込まれ、揺動アーム６２は、揺動支点７２を中心に図３に見て反時計方向へ揺動する。これにより、図５に示されるように揺動アーム６２の先端の係合つめ６１がモータ１１のロータ２５上のつめ車６０の歯部６４に嵌合（係合）し、この結果、ロータ２５は制動解除方向Ｒへの回転が規制され、駐車ブレーキが確立する。なお、モータ１１への通電を遮断した際、キャリパ剛性の影響等によってモータ１１のロータ２５に時計方向Ｒへのトルクが発生するので、係合つめ６１はつめ車６０の歯面６４ａに強く押付けられ、これにより駐車ブレーキはより安定して確立するようになる。

[駐車ブレーキ解除時]
上記駐車ブレーキを解除する場合は、運転者の駐車ブレーキ解除操作によりモータ１１への通電がなされ、電動ブレーキ作動時と同様にロータ２５が制動方向Ｌへわずか回転し、駐車ブレーキロック機構１６のつめ車６０もロータ２５と一体に制動方向Ｌへわずか回転する。すると、係合つめ６１に作用していた押付力が解放される。この時、ソレノイド６８のコイル６５への通電が遮断されているので、前記押付力の解放に応じてねじりばね７２の付勢力で揺動アーム６２が図３に見て時計方向へ揺動し、係合つめ６１が、つめ車６０の歯部６４から係合離脱する。その後、適宜タイミングでモータ１１のロータ２５を制動解除方向Ｒへ回転させれば、ロータ２５は、そのつめ車６０が係合つめ６１と接触することなく制動解除方向Ｒへ回転し、これにより駐車ブレーキが解除される。

上記実施形態においては、ソレノイド６８への通電は、駐車ブレーキ作動時のみであるので、消費電力の削減、長寿命化、小型化を図ることができる。また、駐車ブレーキロック機構１６を構成する大多数の部品は、駆動ユニット６３としてサブアセンブリした後、キャリパ本体７に組付けられるので、組付性に著しく優れたものとなる。

本発明に係る電動ブレーキ装置の全体構造を示す断面図である。 本電動ブレーキ装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。 駐車ブレーキロック機構の駆動ユニットの構造示す側面図である。 駐車ブレーキロック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
７ キャリパ本体
１０ ピストン（押圧部材）
１１ モータ
１２ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）
１３ 減速機構
１４ パッド摩耗補償機構
１５ ブレーキ解除機構
１６ 駐車ブレーキロック機構
２４ モータのステータ
２５ モータのロータ
６０ つめ車
６１ 係合つめ
６２ 揺動アーム
６３ 駆動ユニット
７２ ねじりばね（付勢手段）
６７ ソレノイドのプランジャ
６８ ソレノイド（アクチュエータ）
６９，７０ ブラケット
Ｄ ディスクロータ

Claims (3)

1. ブレーキパッドを押圧する押圧部材と、モータと、該モータのロータの回転を直線運動に変換して前記押圧部材に伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキロック機構とを配設してなるキャリパを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記押圧部材を推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押し付けて制動力を発生する電動ブレーキ装置において、
   前記駐車ブレーキロック機構は、前記モータのロータの回転に伴い回転するつめ車と、該つめ車の周りに配置される係合つめと、該係合つめを前記つめ車から係合離脱する方向へ付勢する付勢手段と、前記係合つめを前記つめ車に係合する方向へ移動させるアクチュエータとからなり、前記係合つめ、前記付勢手段および前記アクチュエータは、前記キャリパに脱着可能なブラケットに取り付けられてユニット化されていることを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 前記係合つめがブラケットに回動自在に取付けた揺動アームの先端部に設けられており、前記アクチュエータはコイルを内蔵するハウジング内にプランジャを摺動可能に収めたソレノイドであって、該ソレノイドのプランジャが前記揺動アームの基端部に作動連結されてい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。
3. 前記付勢手段は揺動アームの揺動支点の周りに配置されたねじりばねで、該ねじりばねの一端が前記ブラケットに、他端が前記揺動アームに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動ブレーキ装置。

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