JP4777369B2 - 自己倍力式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置に関する。

車両において使用されるディスクブレーキ装置にあって、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うキャリパディスクブレーキ装置が知られている。そして、そのようなキャリパディスクブレーキ装置にあって、従来油圧で押圧されるピストンに代わり、電動モータによりブレーキパッドを押圧する簡素な構造で信頼性の高い電動機械式のディスクブレーキ装置が多用されるようになってきている。しかしながら、大きな制動力を必要とするディスクブレーキでは、大きな押圧力を必要とすることから、大出力の電動モータが必要で装置が大がかりになった。そのようなことから、サーボ機構（自己倍力機構）を備えたものが提案されている（例えば下記特許文献１および２参照）。
特開平１１−３１５８６５号公報（公報要約書参照） 特開２００４−３６０９０７号公報（公報要約書参照）

特許文献１に開示された第１従来例の電気機械式ブレーキを図５を用いて簡単に説明すると、ボルトキャリア１２６の内周に締結された電動モータ１３２を回転駆動することで、第１キャリア・リング１１４の内周面に刻設された歯部１３６を噛合回転（前進方向、後述するブレーキディスク１１２と同じω方向）させる。これにより、第１キャリア・リング１１４の側面に設置された多数のウェッジ１１８を前進時の回転方向に移動させる。前記ボルトキャリア１２６の環状空洞１２８内には前記多数のウェッジ１１８に対応して同数のボルト１３０が回転可能に取り付けられているため、ウェッジ１１８における小角度αの第１傾斜面１２０がボルト１３０と接触するカム作用により、第１キャリア・リング１１４を摩擦要素１１６を介してブレーキディスク１１２側に押圧することになる。このブレーキ力によりブレーキディスク１１２との間の摩擦により発生した回転接線方向のブレーキトルクによって、第１キャリア・リング１１４が回転方向に連れ回るので、第１キャリア・リング１１４に設置された前記各ウェッジ１１８の第１傾斜面１２０とボルト１３０との間のカム作用によりブレーキディスク１１２側面を押圧するブレーキ力が付加される自己倍力作用が発生する。なお、ウェッジ１１８における大角度βの第２傾斜面１２２は、後進時に機能して大きなブレーキ力を必要としない場合の使用に供される。

特許文献２に開示された第２従来例の自己倍力装置を備えた摩擦ブレーキを図６を用いて簡単に説明すると、第１摩擦ブレーキパッド２１６が、ブレーキキャリパ２１２に支軸２２４により旋回可能に枢着された支持レバー２２０の先端部に取り付けられる。支持レバー２２０の基端部には扇状の歯車セグメント２３０が刻設されおり、該歯車セグメント２３０は電動モータ２２６の回転駆動時にピニオン２２８に噛合して、前記支持レバー２２０を旋回させる。これにより、第１摩擦ブレーキパッド２１６がブレーキディスク２１４に押圧されてブレーキ力が得られる。そのブレーキ力の反力はブレーキキャリパ２１２を介して反対側の第２摩擦ブレーキパッド２１８側に伝達されて、ブレーキディスク２１４の反対側を押圧することになるので、これら第１および第２摩擦ブレーキパッド２１６、２１８によりブレーキディスク２１４を挟圧してブレーキ動作を行う。その際、ブレーキディスク２１４と第１摩擦ブレーキパッド２１６との間の摩擦により発生した回転接線方向のブレーキトルクによって、第１摩擦ブレーキパッド２１６が回転方向に連れ回り、支軸２２４を中心とした支持レバー２２０の旋回により、第１摩擦ブレーキパッド２１６がブレーキディスク２１４側面を押圧するブレーキ力が付加される自己倍力作用が発生する。支持レバー２２０の旋回運動により第１摩擦ブレーキパッド２１６がブレーキディスク２１４側に移動するので、その挙動は立上りが速く、応答性良く迅速にブレーキ動作が現出できることとなった。

しかしながら、これらの従来例にあって、前記図５の第１従来例の電気機械式ブレーキでは、ウェッジ１１８における前進方向と後進方向での傾斜面１２０と１２２の角度こそ異なるものの、これら傾斜角度が一定であるため、ブレーキ動作におけるパッドクリアランスを埋める初期の挙動において迅速な応答性が得られなかった。そのため、高い応答性を得るためには電動モータ等のアクチュエータの出力を上げなければならず、アクチュエータの小型化の阻害要因となっていた。また、前記図６の第２従来例の自己倍力装置を備えた摩擦ブレーキでは、前記第１従来例の欠点を補うべく、支持レバー２２０の旋回運動により第１摩擦ブレーキパッド２１６がブレーキディスク２１４側に移動するので、その挙動は立上りが速く、応答性良く迅速にブレーキ動作が実現できることとなった。しかしながら、この第２従来例のものでは、支持レバー２２０の旋回運動および自己倍力機能は前進時のみに限られ、車両等の後進時の挙動については何らの考慮がなされておらず、後進時における初期動作の遅れやアクチュエータの大型化が依然として必要であった。

そこで本発明は、前記従来の自己倍力式ブレーキ装置の課題を解決して、小型小容量のアクチュエータにても前進時および後進時での大きな自己倍力が可能で応答性に優れる自己倍力式ブレーキ装置を提供することを目的とする。

このため本発明は、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置において、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するアクチュエータと、インナパッドの移動に伴い該インナパッドをディスクロータに押圧すべく揺動するトグル部材とを前記キャリパボディに載置するとともに、前記アクチュエータをディスクロータの円周上にてトグル部材の両側に振り分けて配設したことを特徴とする。また本発明は、前記トグル部材は、頂部がインナパッドの支持部に軸支されるとともに、その両底辺部のそれぞれを支点として揺動可能に構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記アクチュエータが電動モータにより構成され、該電動モータにより回転駆動される偏心カムギヤによって、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記トグル部材が、キャリパボディにおいてディスクロータに対する位置調整可能に配設されたアンカプレート上に載置されるとともに、前記パッドの摩耗によるトグル部材の過揺動ストークによって、前記アンカプレートのディスクロータに対する位置が調整されるように構成したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置において、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するアクチュエータと、インナパッドの移動に伴い該インナパッドをディスクロータに押圧すべく揺動するトグル部材とを前記キャリパボディに載置するとともに、前記アクチュエータディスクロータの円周上にてトグル部材の両側に振り分けて配設したことにより、キャリパボディに載置されたトグル部材の揺動によって、揺動初期にはインナパッドを迅速にディスクロータ側に移動し、揺動後期には緩やかにインナパッドをディスクロータに接触させることができるので、ブレーキ作動時の空走域を極力小さくできて迅速なブレーキ動作を可能にするとともに、トグル部材の揺動支点の自在な選択が可能で、後進時にもトグル部材による自己倍力が可能となる。しかも、アクチュエータはインナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するだけの小型小容量なもので済み、低コストである。しかも、トグル部材の両側にてバランス良く円滑にインナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動することができ、しかも１つずつのアクチュエータの容量をより小さくできるので、小型のアクチュエータを用いても自己倍力機能を得て大きなブレーキ力を得ることができる。

また、前記トグル部材は、頂部がインナパッドの支持部に軸支されるとともに、その両底辺部のそれぞれを支点として揺動可能に構成された場合は、トグル部材がその両底辺部のいずれかを揺動支点に選択して、前進時は言うに及ばず後進時にも、頂部に位置するインナパッドを確実にディスクロータ側に移動させて、自己倍力機能を発揮させることができる。さらに、前記アクチュエータが電動モータにより構成され、該電動モータにより回転駆動される偏心カムギヤによって、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するように構成した場合は、従来の油圧等の流体を用いたもののように流体のための配管等を設置する必要がなくて設備が簡素化されるのみならず、偏心カム自体にも倍力作用があるので、電動モータから偏心カムギヤへの減速時の倍力作用も加わり、トグル部材による自己倍力機能を充分に発揮させることができて、さらに電動モータを小型にできる。

さらにまた、前記トグル部材が、キャリパボディにおいてディスクロータに対する位置調整可能に配設されたアンカプレート上に載置されるとともに、前記パッドの摩耗によるトグル部材の過揺動ストークによって、前記アンカプレートのディスクロータに対する位置が調整されるように構成した場合は、キャリパボディと別部材にて強度等の特性、製作性等を自在に選定したアンカプレート上にてのトグル部材の揺動支点の自在な選択を可能にして、後進時にもトグル部材による自己倍力を発揮させるとともに、インナパッドが所定値より摩耗した場合でも、トグル部材の適正位置を保持して自己倍力により発生するブレーキ力を適正に維持することができる。

以下本発明に係る自己倍力式ブレーキ装置を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の自己倍力式ブレーキ装置の第１実施例を示す制動時の平断面図、図２は同、初期状態の平断面図、図３は同、パッド摩耗時におけるアジャスタ調整時の要部拡大平断面図、図４は本発明の自己倍力式ブレーキ装置によるものと従来のものとのパッドの挙動の比較図である。本発明の自己倍力式ブレーキ装置の基本的な構成は、図１に示すように、インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディ１を介してインナパッド３とアウタパッド４によりディスクロータ２を挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置において、前記インナパッド３をディスクロータ２の回転接線方向に駆動するアクチュエータ６、７と、インナパッド３の移動に伴い該インナパッド３をディスクロータ２に押圧すべく揺動するトグル部材１１とを前記キャリパボディ１に載置するとともに、前記アクチュエータ６、７をディスクロータ２の円周上にてトグル部材の両側に振り分けて配設したことを特徴とする。

図２は本発明の自己倍力式ブレーキ装置の第１実施例を示すもので、初期状態の平断面図である。車体の静止部等に固定されるサポート（図示省略）に対してキャリパボディ１が摺動ピン５によって内外（図２の図面上では上下）にスライド自在に構成されている。つまり、サポートに対してキャリパボディ１がフローティング形態にて設置されている。ディスクロータ２の内外に位置して、それぞれインナパッド３とアウタパッド４が配置される。インナパッド３の背面側（図２の図面上では下側）である内側のキャリパボディ１内には、インナパッド押圧機構を兼ねて自己倍力機構を構成するトグル部材１１およびアクチュエータを構成する第１および第２電動モータ６および７等が配設される。

電動モータ６、７は好適には、前記ディスクロータ２の円周上にてトグル部材１１の両側に振り分けて配設する。これにより、トグル部材１１の両側にてバランス良く円滑にインナパッド３をディスクロータ２の回転接線方向に駆動することができ、しかも１つずつのアクチュエータとしての電動モータ６、７の容量をより小さくできる。トグル部材１１の両側に振り分けて配設された各電動モータ６、７は、ディスクロータ２の回転軸と平行な回転軸を有している。各電動モータ６、７の出力ギヤ６Ａ、７Ａはそれぞれ第１および第２偏心カムギヤ８、９の外周の歯部と噛合する。これら偏心カムギヤ８、９の回転軸も各電動モータ６、７の回転軸と平行に配置される。

前記各偏心カムギヤ８、９の外周部には、インナパッド３側に突出させて第１および第２偏心カムピン８Ａ、９Ａが設置され、前記インナパッド３の基板であるプレッシャプレート１０に対応して刻設されたピンガイド溝１０Ａ、１０Ａ内に挿入掛止される。これらの電動モータの出力ギヤ６Ａ、７Ａ、偏心カムギヤ８、９、偏心カムピン８Ａ、９Ａ、プレッシャプレート１０におけるピンガイド溝１０Ａ、１０Ａの噛合および挿入掛止関連構成が図２の下部に明瞭に描かれている。電動モータ６側にて説明（電動モータ７側も同様）すると、電動モータ６の出力ギヤ６Ａが偏心カムギヤ８を回転駆動させると、偏心カムギヤ８の外周部に設置された偏心カムピン８Ａを半径の腕の長さにて回転させ、偏心カムピン８Ａがピンガイド溝１０Ａに挿入掛止されたプレッシャプレート１０を梃子作用による大きな力でディスクロータ２の回転接線方向に移動させることを可能にする。

前記インナパッド３の基板であるプレッシャプレート１０の中央内側に形成された支持部１０Ｂに、略正三角形状のトグル部材１１の頂部が支軸１１Ａにて軸支されるとともに、その両底辺部が前記ディスクロータ２に対する位置調整可能に配設されたアンカプレート１２上にフリーの状態で、転動または摺動自在に載置される。したがって、トグル部材１１はその両底辺部における両側の第１および第２支軸１１Ｂ、１１Ｃ近傍のそれぞれのいずれかを揺動支点として選択して揺動可能に構成されている。つまり、後述するように、前進時あるいは後進時に、ディスクロータ２の正転時あるいは逆転時の回転接線方向に駆動されるプレッシャプレート１０の移動に応じて、トグル部材１１の両底辺部における支軸１１Ｃあるいは支軸１１Ｂ近傍を揺動支点として揺動することで、ディスクロータ２の正転時あるいは逆転時のいずれの場合も、プレッシャプレート１０を介してインナパッド３をディスクロータ２の側面に押し付けることができる。前記アンカプレート１２は、キャリパボディ１の底部１Ａ上に載置されたアンカ部１４の軸に螺合された筒状のアジャスタ部１３を介してキャリパボディ１に設置される。

このように構成された本発明の自己倍力式ブレーキ装置のブレーキ動作を図１を用いて説明する。図１の矢印にて示す方向を正転の車両前進方向とする。一対の電動モータ６、７の正転により、その出力ギヤ６Ａ、７Ａが正転してそれらに噛合する各偏心カムギヤ８、９が矢印の時計方向（図１の下部の図面上）に回転する。これに伴い、各偏心カムギヤ８、９の外周部に設置された偏心カムピン８Ａ、９Ａも時計方向に回転移動し、これらの偏心カムピン８Ａ、９Ａをピンガイド溝１０Ａに挿入掛止したプレッシャプレート１０が梃子作用による大きな力でディスクロータ２の回転接線方向（矢印）に移動する。これに伴い、トグル部材１１は、アンカプレート１２上にて両底辺部における一方の支軸１１Ｃ近傍を揺動支点として時計方向（図面上）に揺動角度αだけ揺動するので、トグル部材１１における頂部の支軸１１Ａを円弧運動にてディスクロータ２側に移動させる。これにより、インナパッド３をディスクロータ２の側面に押し付けてブレーキ動作を開始する。前記トグル部材１１における頂部の支軸１１Ａが円弧運動を描くことにより、図４に示すように、ブレーキ動作におけるパッドクリアランスを埋める初期の挙動において迅速な応答性が得られることになった。

図４は本発明の自己倍力式ブレーキ装置によるものと従来のものとのパッドの挙動の比較図である。図４における細線で示すものは、前記図５の第１従来例のもののようなウェッジタイプにおける所定角度の傾斜面１２０、１２２を有するもののブレーキパッドのディスクロータへの移動時の挙動を示すもので、ほぼ直線的にブレーキパッドがディスクロータ側へ移動する。したがって、ブレーキ動作におけるパッドクリアランスを埋める初期の動作が比較的鈍く、ブレーキ動作に入るまでの比較的多くの時間を要する。これに対して、本願発明のものでは、図４における太線で示すように、インナパッド３のディスクロータ２側への動作は円弧状の挙動を呈しており、ブレーキ動作におけるパッドクリアランスを埋める初期の動作において迅速な応答性が得られるものでありながら、インナパッド３がディスクロータ２の側面に接触するブレーキ動作の終期にはなだらかな変化率で移動する特性が得られる。したがって、ブレーキ動作に入るまでの時間が短くて応答性が良い。しかも、比較的ゆるやかにインナパッド３がディスクロータ２の側面に接触させることができてそれらの部品としての寿命を長大化させることもできる。

図１に戻り、インナパッド３がディスクロータ２の側面に接触して押圧が開始されると、ディスクロータ２との摩擦力によりインナパッド３が連れ回り、前記トグル部材１１を、支軸１１Ｃ近傍を揺動支点とした揺動運動を助長する。この助長された揺動運動が、さらにインナパッド３をディスクロータ２の側面に押圧することになる。ここに、インナパッド３とディスクロータ２との摺接により回転接線方向に発生したブレーキトルクによるブレーキ力の自己倍力機能が発生することになる。一方、車両の後進時には、ディスクロータ２は図１の矢印方向と反対方向に回転する。電動モータ６、７も変速機の後進位置に連動させる等して逆回転させることで、インナパッド３のプレッシャプレート１０を図面左方向に移動させ、トグル部材１１を、アンカプレート１２上にて両底辺部における他方の支軸１１Ｂ近傍を揺動支点として反時計方向（図面上）に揺動運動させる。以下の動作は前記前進時と同様なので、説明を省略する。

図３は本発明の自己倍力式ブレーキ装置のパッド摩耗時におけるアジャスタ調整時の要部拡大平断面図である。アジャスタ調整機構を構成するのは、前記アンカプレート１２と、キャリパボディ１の底部１Ａ上に載置されたアンカ部１４の軸（図示しての詳述は省略）に螺合された筒状のアジャスタ部１３と、該アジャスタ部１３の外周部に形成されたアジャスタギヤ１３Ａと、前記アンカプレート１２にピン軸１８Ａにて軸支されリターンスプリング１９にて先端爪１８Ｃ側がアンカプレート１２側に付勢されたアジャスタレバー１８である。前記アジャスタギヤ１３Ａとアジャスタレバー１８の先端爪１８Ｃとはラチェット係合により一方向にのみアジャスタギヤ１３Ａが回転可能である。

以上のように構成されているので、インナパッド３が摩耗するとトグル部材１１に過揺動ストーク（揺動角β（＞α））が発生することによって、アンカプレート１２にピン軸１８Ａにて軸支されリターンスプリング１９にて牽引されるアジャスタレバー１８が時計方向（図面上）に揺動する。アジャスタレバー１８の基部１８Ｂがトグル部材１１の底辺に追従するのに伴い、先端爪１８Ｃがアジャスタギヤ１３Ａと係合してラチェット回転させ、アジャスタ部１３を回転させる。これにより、アジャスタ部１３がアンカ部１４の螺合軸に対して進出して、アンカプレート１２をインナパッド３の摩耗分だけディスクロータ２側へ移動させて調整がなされる。ブレーキ解除時にトグル部材１１が初期位置に復帰するときに、アジャスタレバー１８をリターンスプリング１９の復元力に抗して反時計方向に回転させるが、先端爪１８Ｃとアジャスタギヤ１３Ａとのラチェット作用によりアジャスタギヤ１３Ａが逆回転することはない。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、キャリパボディの形状（インナパッド側からアウタパッドの外側に延設される形状等）、形式およびそのサポートへの取付け摺動形態（摺動ピンの他、適宜の摺動部材が採用できる）、アクチュエータの形状、形式（好適には電動モータが採用されるが、流体モータを排除するものではない）および数（好適には小型小容量の２つの電動モータを、ディスクロータの円周上にてトグル部材の両側に振り分けて配設される）、偏心カムピンの設置形態を含む偏心カムギヤの形状、形式、インナパッドのディスクロータの回転接線方向への駆動形態（プレッシャプレートにおけるピンガイド溝の形状、前進時と後進時とで偏心カムピンとの間に発生する操作力を異ならせるようにピンガイド溝を傾斜させてもよい。該溝への偏心カムピンの挿入掛止形態等）、トグル部材の形状（実施例のような中実の略正三角形状の他、頂部支軸を頂点とする山形形状、中空の略正三角形状等）、形式およびそのインナパッド（プレッシャプレート）への支持形態ならびにキャリパボディ（アンカプレート）への載置形態（フリーの状態で、転動または摺動自在）、キャリパボディにおけるトグル部材のディスクロータに対する位置調整形態（アジャスタレバーの形状、形式、揺動形態、ラチェット噛合によるアジャスタレバーとアジャスタギヤとの調整形態）等については適宜選定できる。実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の自己倍力式ブレーキ装置の第１実施例を示す制動時の平断面図である。 同、初期状態の平断面図である。 同、パッド摩耗時におけるアジャスタ調整時の要部拡大平断面図である。 本発明の自己倍力式ブレーキ装置によるものと従来のものとのパッドの挙動の比較図である。 第１従来例として示す電気機械式ブレーキの説明図である。 第２従来例として示す自己倍力装置を備えた摩擦ブレーキの説明図である。

符号の説明

１ キャリパボディ
１Ａ 底部
２ ディスクロータ
３ インナパッド
４ アウタパッド
５ 摺動ピン
６ 第１アクチュエータ（電動モータ）
６Ａ 第１出力ギヤ
７ 第２アクチュエータ（電動モータ）
７Ａ 第２出力ギヤ
８ 第１偏心カムギヤ
８Ａ 第１偏心カムピン
９ 第２偏心カムギヤ
９Ａ 第２偏心カムピン
１０ プレッシャプレート
１０Ａ ピンガイド溝
１０Ｂ 支持部
１１ トグル部材
１１Ａ 頂部支軸
１１Ｂ 第１支軸
１１Ｃ 第２支軸
１２ アンカプレート

Claims (4)

1. インナパッド押圧機構を内蔵したキャリパボディを介してインナパッドとアウタパッドによりディスクロータを挟圧してブレーキ動作を行うブレーキ装置において、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するアクチュエータと、インナパッドの移動に伴い該インナパッドをディスクロータに押圧すべく揺動するトグル部材とを前記キャリパボディに載置するとともに、前記アクチュエータをディスクロータの円周上にてトグル部材の両側に振り分けて配設したことを特徴とする自己倍力式ブレーキ装置。
2. 前記トグル部材は、頂部がインナパッドの支持部に軸支されるとともに、その両底辺部のそれぞれを支点として揺動可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の自己倍力式ブレーキ装置。
3. 前記アクチュエータが電動モータにより構成され、該電動モータにより回転駆動される偏心カムギヤによって、前記インナパッドをディスクロータの回転接線方向に駆動するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の自己倍力式ブレーキ装置。
4. 前記トグル部材が、キャリパボディにおいてディスクロータに対する位置調整可能に配設されたアンカプレート上に載置されるとともに、前記パッドの摩耗によるトグル部材の過揺動ストークによって、前記アンカプレートのディスクロータに対する位置が調整されるように構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自己倍力式ブレーキ装置。

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