JP4891164B2 - サーボディスクブレーキ装置 - 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ブレーキロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスク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ブレーキロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティング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、インナパッド押圧時にブレーキロータの接線方向に発生するブレーキトルクをブレーキロータの軸方向の押圧力に増幅変換するサーボ機構を備えたものも提案されている。例えば第１従来例として示す下記特許文献１に開示されたものがある。
特公昭３８−１９６７１号公報（公報特許請求の範囲参照） 特開２００１−２５４７６９号公報（公報要約書参照）

特許文献１に開示された第１従来例のものを図４を用いて簡単に説明すると、固定支持体１０１に対してピボットピン１２５により揺動自在に可動部材１０２が軸支されており、可動部材１０２に設置された流体シリンダ１０９に圧力流体を導入してピストン１１０を進出させる、インナパッド１０５をブレーキロータ１０３に押し付けて摺接することで制動力が得られる。インナパッド１０５のブレーキロータ１０３への押付け力の反動は、可動部材１０２のピボットピン１２５の回りの揺動運動を生じさせて、アウタパッド１０６のブレーキロータ１０３への押付け力を発生させる。このブレーキ作動中に、インナパッド１０５側で発生するブレーキロータ１０３との間の接線方向のブレーキトルクは固定支持体１０１への当接で吸収されるが、アウタパッド１０６側で発生するブレーキトルクは固定支持体１０１と当接することなく、ピボットピン１２５の回りのモーメントとしてブレーキロータ１０３への押付け力として加算される。これによりサーボ機構が構成される。

ところが、この第１従来例のサーボ機構では、アウタパッド側のみを倍力するため、 アウタパッドとインナパッドの寿命に差を生じたり、ブレーキロータをアウタ側からインナ側に倒してしまう等の問題を生じた。そのようなことから、本件出願人は内外パッド間で同じ量のサーボ力が分配できるようにするとともに、アウタパッド側のみのサーボ力に比較して大きなサーボ力が得られるサーボ型キャリパディスクブレーキを提案した（上記特許文献２参照）。

第２従来例として示す前記特許文献２に開示されたサーボ型キャリパディスクブレーキは、本発明の前提技術となるものである。図５を用いて簡単に説明すると、ディスクブレーキにおいて、ブレーキ油圧がキャリパボディ２１０の液室２１２（図５（Ｂ））に導入されると、大小ピストンＰＡ、ＰＢは油圧を受けてコロ２３８、プラグ２３６を介してインナパッド２１６を進出させる。同時に、キャリパボディ２１０が後退してアウタパッド２２０の背面側に位置するキャリパボディ２１０の一部（図５（Ａ））がアウタパッド２２０をブレーキロータ２１８側に押し付ける。かくして内外パッドによりブレーキロータ２１８を両面から挟圧してブレーキ動作を行う。

このブレーキ作動中に、図５（Ａ）に示すように、インナパッド２１６に掛かるブレーキロータ２１８の接線方向に発生したブレーキトルクを利用し、ピストンＰＢ先端に内蔵されたサーボ生成機構Ｄ（ピストンＰＢ先端に形成された傾斜面とプラグ２３６に形成された傾斜面とで構成）とアジャスタ機構Ｃによりブレーキロータ２１８の軸方向に発生したサーボ力Ｆａ、Ｆａ’を、キャリパボディ２１０を介してインナパッド２１６側とアウタパッド２２０側に等しく分配できるように構成したものである。

本発明は、前記提案の第２従来例のものをさらに改良して、サーボ機構の倍力効率を向上させるとともに、サーボ機能のブレーキ液圧による影響を減少させることも可能にし、さらには、液圧と発生接線力との関係を一定にして内外パッドを同時に同量だけサーボできるサーボディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。

このため、本発明が採用した技術手段は、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ブレーキロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスクブレーキ装置において、インナパッド押圧時にブレーキロータの接線方向に発生するブレーキトルクをブレーキロータの軸方向の押圧力に増幅変換するサーボ機構をインナパッド押圧機構に付設するとともに、該サーボ機構が、ブレーキロータの接線方向に相対移動する傾斜面を有する一対の部材とこれら傾斜面間に配置されたコロとの組合せから構成されるとともに前記サーボ機構が、インナパッドに対するロータ軸方向の長さを調整可能に構成されており、さらに前記サーボ機構を、電動あるいは機械的に作動するアクチュエータとブレーキロータの円周上に分離配設したことを特徴とするサーボディスクブレーキ装置。 また、前記サーボ機構において発生したブレーキトルクによりインナパッド押圧力を減殺するバランス機構を設けたことを特徴とするサーボディスクブレーキ装置である。

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ブレーキロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスクブレーキ装置において、インナパッド押圧時にブレーキロータの接線方向に発生するブレーキトルクをブレーキロータの軸方向の押圧力に増幅変換するサーボ機構をインナパッド押圧機構に付設するとともに、該サーボ機構が、ブレーキロータの接線方向に相対移動する傾斜面を有する一対の部材とこれら傾斜面間に配置されたコロとの組合せから構成されたことにより、摩擦部が少なくてサーボ機構の寿命が延び、ブレーキトルクに基づいて損失少なく効率よく発生したサーボ力を内外のパッドに均等かつ均一に分配できて、内外でのパッドの摩耗の差をなくすことができる。

また、前記サーボ機構が、インナパッドに対するロータ軸方向の長さを調整可能に構成されている場合は、インナパッドが所定値より摩耗した場合でも発生するサーボ力を常時適正に維持することができる。さらに、前記サーボ機構を、流体圧で作動するアクチュエータとブレーキロータの円周上に分離配設した場合は、インナパッド押圧機構を構成するアクチュエータとサーボ機構とを組み合わせて構成する場合に比較して、サーボ機構が流体圧の影響を受けずに済むので、サーボ機構におけるサーボ効果のない入力範囲を少なくできて、サーボ機能の立上りが迅速になる。

さらにまた、前記サーボ機構を、電動あるいは機械的に作動するアクチュエータとブレーキロータの円周上に分離配設した場合は、前述同様に、サーボ効果のない入力範囲を少なくして、サーボ機能の立上りを迅速にするとともに、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。また、前記サーボ機構において発生したブレーキトルクによりインナパッド押圧力を減殺するバランス機構を設けた場合は、液圧と発生接線力との関係を一定にして内外パッドを同時に同量だけサーボできる。

以下本発明に係るサーボディスク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は本発明のサーボディスクブレーキ装置の第１実施例を示す断面図、図２は本発明のサーボディスクブレーキ装置の第２実施例を示す断面図、図３は本発明のサーボディスクブレーキ装置の第３実施例を示す断面図である。本発明のサーボディスク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８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によりブレーキロータ５を挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスクブレーキ装置において、インナパッド３押圧時にブレーキロータ５の接線方向に発生するブレーキトルクＢをブレーキロータ５の軸方向の押圧力Ｃに増幅変換するサーボ機構７をインナパッド押圧機構８に付設するとともに、該サーボ機構７が、ブレーキロータ５の接線方向に相対移動する傾斜面９Ａ、１２Ａを有する一対の部材９、１２とこれら傾斜面９Ａ、１２Ａ間に配置されたコロ１０との組合せから構成されたことを特徴とする。

図１に示すように、車体の静止部等に固定されるサポート２に対してキャリパボディ１が摺動ピン６によって内外（図１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２に対してキャリパボディ１がフローティング状に設置されている。ブレーキロータ５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１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、サーボ機構７とピストン−シリンダからなるインナパッド押圧機構であるアクチュエータ８が内蔵されている。アクチュエータ８は液圧室２０への油圧等の流体圧を導入することで、図示省略のシリンダ内に収容されたピストンを進出させ、スラストベアリング１８、インナパッド３に凹凸係合するスラストプレート１７を介してブレーキロータ５に対して軸方向の押圧力Ａを作用させてブレーキ動作を行う。その反動によりキャリパボディ１を介して外側のアウタパッド４が矢印Ａの押圧力を得て、ブレーキロータ５を挟持し内外のパッド３、４にて均等のブレーキ力を作用させることができる。

本実施例では、図示にて明確なように、後述するサーボ機構７を、インナパッド押圧機構を構成するアクチュエータ８とブレーキロータ５の円周上に分離配設して構成している。つまり、図面上では並列に配置されている。円周上に分離配設されるサーボ機構７とアクチュエータ８とは、好適には同一円周上にて所定の間隔を置いて設置されるが、異なった円周上に分離配設されることを排除するものではない。アクチュエータ８に並列してキャリパボディ１内に配設されたサーボ機構７は、インナパッド３の内側（図面下側）に凹凸係合する傾斜面９Ａを有するスローププレート９と、コロ１０と、ブレーキロータ５の回転軸方向（以下軸方向）に移動自在な傾斜面１２Ａを有するスロープシリンダ１２と、スロープシリンダ１２を収容するホルダ１３と、前記スロープシリンダ１２内に配設されアジャスタスプリング１５により外側へ付勢されたアジャスタスピンドル１４とから構成される。アジャスタスピンドル１４は内端が回動不能のナット１６に螺合されており、インナパッド３の過摩耗時に前記アジャスタスプリング１５により進出回動して摩耗隙間を自動的に詰めて隙間調整を行う。

前記アクチュエータ８のブレーキ動作によって、矢印Ｒ方向に回転するブレーキロータ５の内外両側がインナパッド３およびアウタパッド４によりブレーキ力Ａ、Ａにより挟圧されると、所定の摩擦力により接線方向のブレーキトルクＢを得て、内外のパッド３、４はブレーキロータ５と連れ回る。アウタパッド４の回転先行側端部はサポート２に当接してブレーキトルクは吸収されるが、インナパッド３側では、ブレーキトルクＢによりスローププレート９がブレーキロータ５の回転方向に移動してリターンスプリング２１を圧縮する。同時に、スローププレート９における傾斜面９Ａがコロ１０の転動を介してスロープシリンダ１２の傾斜面１２Ａを押圧する。

このとき、ブレーキロータ５の回転方向のブレーキトルクＢは増幅されて直交するブレーキロータ５の軸方向の力Ｃに変換されてアジャスタスピンドル１４に加えられる。この軸方向の力Ｃはスローププレート９を介してインナパッド３にもブレーキロータ５へのブレーキ力Ｃとして加算される。前記アジャスタスピンドル１４に加えられた力Ｃはキャリパボディ１を介してアウタパッド４にもブレーキ力Ｃとして加えられる。なお、符号１９はトルク受けプレートで、前記スラストベアリング１８やスローププレート９が装着されている。インナパッド３とは僅かな隙間を保ち接触していない。また前記サーボ機構７におけるホルダ１３内にプリセットされたスロープシリンダ１２、アジャスタスプリング１５、アジャスタスピンドル１４等はパッド摩耗に追従させるためにトルク受けプレート１９に２本のピン１１、１１にて位置決めされている。かくして、本実施例では、インナパッド押圧機構を構成するアクチュエータとサーボ機構とを組み合わせて構成する場合に比較して流体圧の影響を受けずに済むので、サーボ機構におけるサーボ効果のない入力範囲を少なくできてサーボ機能の立上りが迅速になる。

図２は本発明のサーボディスクブレーキ装置の第２実施例を示す断面図である。前記第１実施例のものが、サーボ機構に対して分離配設したアクチュエータとして流体圧で作動するものを用いたが、本実施例では、アクチュエータとして電動あるいは機械的に作動するものを用いたものである。本実施例では図１とはアクチュエータ８の構造が異なるのみなので詳細は前記図１の説明に譲る。本実施例では、インナパッド３に初動の制動力を付与するアクチュエータ８として、流体のための配管、管路、液圧室等を設置する必要のない、電動あるいは機械的に作動するアクチュエータ８を設置したものである。このように構成したことにより、前記第１実施例のものと同様の、サーボ機構が流体圧の影響を受けずに済むので、サーボ機構におけるサーボ効果のない入力範囲を少なくして、サーボ機能の立上りを迅速にできることはもとより、設備が簡素化される。

図３は本発明のサーボディスクブレーキ装置の第３実施例を示す断面図である。本実施例のものは前記２つの実施例のものとは異なり、サーボ機構とインナパッド押圧機構であるアクチュエータとを一体に組み込んでコンパクトに構成するとともに、サーボ機構において発生したブレーキトルクによりインナパッド押圧力を減殺するバランス機構を設けたものである。車体の静止部等に固定されるサポート２に対してキャリパボディ１が摺動ピン６によって内外にスライド自在に構成されている。ブレーキロータ５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、インナパッド３の背面側である内側のキャリパボディ１内には、サーボ機構７とピストン−シリンダ（キャリパボディ１がシリンダを構成す）からなるインナパッド押圧機構であるアクチュエータ８が一体に組み込まれて内蔵されている。アクチュエータ８は液圧室２０への油圧等の流体圧を導入することで、３つのピストン２６、２７、２８を進出させ、トルク受けプレート１９Ｂ、１９Ａを介してブレーキロータ５に対して軸方向の押圧力を作用させてブレーキ動作を行う。その反動によりキャリパボディ１を介して外側のアウタパッド４が押圧力を得て、ブレーキロータ５を挟持し内外のパッド３、４にて均等のブレーキ力を作用させることができる。

前記アクチュエータ８のブレーキ動作によって、矢印方向に（ブレーキロータ５の回転方向が前記第１、第２の実施例のものとは逆になっている）回転するブレーキロータ５の内外両側がインナパッド３およびアウタパッド４により所定の均等なブレーキ力により挟圧されると、所定の摩擦力により接線方向のブレーキトルクを得て、内外のパッド３、４はブレーキロータ５と連れ回る。アウタパッド４の回転先行側端部はサポート２に当接してブレーキトルクは吸収されるが、インナパッド３側では、ブレーキトルクにより第１ランププレート２４がブレーキロータ５の回転方向に移動してリターンスプリング２２を圧縮する。同時に、第１ランププレート２４における傾斜面２４Ａがコロ１０Ａの転動を介して第２ランププレート２５の傾斜面２５Ａを押圧する。

このとき、ブレーキロータ５の回転方向のブレーキトルクは増幅されて直交するブレーキロータ５の軸方向の力にサーボ力として変換されてアジャスタスピンドル１４さらにはナット１６を介してキャリパボディ１に加えられる。該サーボ力はキャリパボディ１を介してアウタパッド４にも伝達されてブレーキロータ５へのブレーキ力として加算される。また、前記サーボ力は第１ランププレート２４を介してインナパッド３にもブレーキロータ５へのブレーキ力として加算される。なお、符号１９はトルク受けプレートで、前記ランププレート２４、２５やコロ１０Ａ、後述するバランス機構等が装着されている。インナパッド３とは僅かな隙間を保ち接触していない。第１ランププレート２４はコロ１０Ｂ、１０Ｂによりトルク受けプレートＢ上にセットスプリング２１により、ブレーキロータ５の反回転方向に付勢されて転動自在に載置されている。

前記サーボ機構７の主要部を構成する第１および第２ランププレート２４、２５およびコロ１０Ａ、１０Ａを抱持する形態にて図３（Ｂ）に示すような門型形状のバランスレバー２３が配設される。バランスレバー２３は、図の紙面に直交する方向に延びる受圧部２３Ｃと支軸２３Ａ、受圧部２３Ｃの両端部から図面右方向に延びる一対のレバー部２３Ｂ、２３Ｂとから構成される。前記支軸２３Ａはトルク受けプレート１９に支持される。このように構成されているので、発生したブレーキトルクによりインナパッド３とともに連れ回る第２ランププレート２５によって、矢印のような力Ｄが受圧部２３Ｃに作用すると、支軸２３Ａを中心として腕Ｌによるモーメントが発生する。該モーメントによりレバー部２３Ｂの先端の押圧部２３Ｄが前記３つのピストンの中の中間ピストン２７を内側（図面下方）に戻す。この動作によりリテーナ２９を介して外ピストン２８を内側に戻す。

これによって、ブレーキトルクを発生させる基となっているブレーキ力を減少させることになり、ひいては第２ランププレート２５がバランスレバー２３に作用する力Ｄを減少させることになる。よって、インナパッド３が発生する接線力であるブレーキトルクは、常に中間ピストン２７の力と釣り合うことになり、液圧によるブレーキ力と接線力であるブレーキトルクとの関係が一定を保つことができるので、内外パッドを同時に同量だけサーボ力を発生させることが可能であるばかりか、ブレーキロータ５や内外のパッド３、４との間の隙間異常等に起因して過大なブレーキトルクが発生しても、過大なサーボ力の発生を抑制することができる。しかも、ブレーキ作動時の消費液量は外ピストン２８から内ピストン２６の断面積を引いた分しか影響を受けないために小さく設定することができる。

自動隙間調整機構は、内ピストン２６内に収容されたアジャスタスプリング１５により外側（図面上方）へ付勢されたアジャスタスピンドル１４と、アジャスタスピンドル１４の内端を螺合して回動不能に設置されたナット１６とにより構成されており、インナパッド３の過摩耗時に前記アジャスタスプリング１５により進出回動して摩耗隙間を自動的に詰めて隙間調整を行う。

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、インナパッド押圧機構であるアクチュエータの形状、形式（ピストン−シリンダから構成される油圧、空気圧等の流体圧により作動するもの、電動モータにより繰り出されるスピンドルにより作動するものあるいはカム機構やリンク機構等の機械的に作動するもの等適宜採用できる）、キャリパボディの形状（インナパッド押圧機構やサーボ機構が内蔵される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）、キャリパボディへのインナパッド押圧機構およびサーボ機構の内蔵設置形態）、制動時のブレーキトルクをブレーキロータの軸方向の押圧力に増幅変換するサーボ機構の形状、形式（傾斜面角度、傾斜面を有する部材の移動形態、コロとの関連構成等）、インナパッド押圧機構とサーボ機構との関連構成（同一円周上あるいは異なった円周上での並列分離形態、インナパッ押圧機構とサーボ機構との一体組合せ形態等）、サーボ機構における自動隙間調整部材の形状、形式および隙間調整形態、バランス機構の形状、形式およびその動作形態（実施例では複数のピストンの中間ピストンに作用させているが、外ピストンに作用させることもできる）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。

本発明のサーボディスクブレーキ装置の第１実施例を示す断面図である。 本発明のサーボディスクブレーキ装置の第２実施例を示す断面図である。 本発明のサーボディスクブレーキ装置の第３実施例を示す断面図である。 第１従来例として示す円板ブレーキの説明図である。 第２従来例として示すサーボ型キャリパディスクブレーキの説明図である。

符号の説明

１ キャリパボディ
２ サポート
３ インナパッド
４ アウタパッド
５ ブレーキロータ
６ 摺動ピン
７ サーボ機構
８ インナパッド押圧機構（アクチュエータ）
９ スローププレート
９Ａ 傾斜面
１０ コロ
１２ スロープシリンダ
１２Ａ 傾斜面
１３ ホルダ
１４ アジャスタスピンドル
１５ アジャスタスプリング
１６ ナット
１７ スラストプレート
１９ トルク受けプレート
２０ 液圧室

Claims (2)

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ブレーキロータを挟圧してブレーキ動作を行うフローティングキャリパディスクブレーキ装置において、インナパッド押圧時にブレーキロータの接線方向に発生するブレーキトルクをブレーキロータの軸方向の押圧力に増幅変換するサーボ機構をインナパッド押圧機構に付設するとともに、該サーボ機構が、ブレーキロータの接線方向に相対移動する傾斜面を有する一対の部材とこれら傾斜面間に配置されたコロとの組合せから構成されるとともに前記サーボ機構が、インナパッドに対するロータ軸方向の長さを調整可能に構成されており、さらに前記サーボ機構を、電動あるいは機械的に作動するアクチュエータとブレーキロータの円周上に分離配設したことを特徴とするサーボディスクブレーキ装置。
2. 前記サーボ機構において発生したブレーキトルクによりインナパッド押圧力を減殺するバランス機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のサーボディスクブレーキ装置。

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