JP5946399B2 - 電動式ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータを駆動源として自動車の制動を行う、電動式ディスクブレーキ装置の改良に関する。具体的には、制動力を発生させるまでに要する時間を短くでき、しかも発生する制動力を大きくできる構造の実現を図るものである。

電動モータを駆動源とする電動式ディスクブレーキ装置は、従来から広く実施されている油圧式のディスクブレーキに比べて、配管が不要になり、製造の容易化、低コスト化を図れるだけでなく、用済のブレーキ液が生じず環境負荷が少ない、ブレーキ液の移動がない分応答性の向上を図れる等、多くの利点がある為、研究が進められている。この様な電動式ディスクブレーキ装置では、電動モータの回転運動を増力しつつ直線運動に変換し、一対のパッドをロータの両側面に強く押し付ける必要がある。この様な事情に鑑みて従来から、歯車式等の減速機と増力装置とを組み合わせた電動式ディスクブレーキ装置が、例えば特許文献１〜４に記載される等により、従来から各種提案されている。

図８は、このうちの特許文献１〜２に記載された、従来構造の１例を示している。この電動式ディスクブレーキ装置は、一般的な油圧式のディスクブレーキと同様に、車輪と共に回転するロータ１を挟んでインナパッド２及びアウタパッド３を、このロータ１の軸方向の変位を可能に設置している。この為に、このロータ１に隣接する状態でサポート（図示省略）を、車体に支持（懸架装置を構成するナックルに固定）している。前記インナ、アウタ両パッド２、３は、前記ロータ１を軸方向両側から挟む状態で、軸方向（アウタ側とは、車体への組み付け状態でこの車体の幅方向外側を、インナ側とは、同じく中央側を、それぞれ言う。又、軸方向とは、特に断らない限り、ロータ１の軸方向を言う。何れも、本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）の変位を可能に、前記サポートに支持している。

又、このサポートにキャリパ４を、軸方向の変位を可能に組み付けている。このキャリパ４は、アウタ側端部にキャリパ爪５を、インナ側部分の内部にシリンダ空間６を、それぞれ設けている。そして、このキャリパ爪５を、前記アウタパッド３のアウタ側面に対向させると共に、前記シリンダ空間６内に設けた推力発生装置７により、前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に向け押圧する様にしている。制動時には、前記推力発生装置７により前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に押し付けると、前記キャリパ４がインナ側に変位し、前記キャリパ爪５が前記アウタパッド３を前記ロータ１のアウタ側面に押し付ける。この結果、このロータ１が軸方向両側から強く挟持されて、制動が行われる。以上の構成及び作用は、広く実施されている油圧式のディスクブレーキと同様である。

電動式ディスクブレーキ装置の場合には、電動モータ８を駆動源として、前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に押し付ける為に、この電動モータ８の出力軸９と前記インナパッド２のインナ側面との間に、歯車式の減速機１０と、前記推力発生装置７と、ピストン１１とを設けている。この減速機１０で減速されると共にトルクを増大された回転力は、送りねじ装置１２を介して、ボール・ランプ式の増力装置を構成する駆動側ロータ１３に伝達され、この駆動側ロータ１３を回転させる。尚、この駆動側ロータ１３は、前記インナ、アウタ両パッド２、３と前記ロータ１の側面との間の隙間が解消される迄の間は、前記送りねじ装置１２の機能により、アウタ側に平行移動する。これに対して、前記隙間が解消し、この送りねじ装置１２の機能が停止した後は回転する。すると、この駆動側ロータ１３のアウタ側面に設けた複数の駆動側ランプ溝１４、１４と、前記ピストン１１のインナ側面に添設した被駆動側ステータ１５のインナ側面に設けた、複数の被駆動側ランプ溝１６、１６と、これら両ランプ溝１４、１６同士の間に挟持した複数個のボール１７との係合（転がり接触）に基づいて、前記駆動側ロータ１３と前記被駆動側ステータ１５との間隔を、大きな力で拡げる。この結果、前記ピストン１１のアウタ側面が、前記インナパッド２のインナ側面に強く押し付けられる。

上述の様な従来構造の電動式ディスクブレーキ装置は、必ずしも前記両パッド２、３を前記ロータ１の両側面に押し付ける事に伴う制動力を十分に大きくできない。勿論、前記減速機１０の減速比を大きくしたり、前記送りねじ装置１２の減速比を大きく（ねじピッチを細かく）したり、前記各ランプ溝１４、１６の傾斜角度を緩くしたりする事で、前記制動力を大きくする事は可能である。但し、前記減速機１０や前記送りねじ装置１２の減速比を大きくすると、前記両パッド２、３を非制動状態位置から制動可能位置まで前進させ、これら両パッド２、３のライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に押し付けるまでに要する時間が長くなる。即ち、非制動状態では、このロータ１の両側面と前記両ライニング１８、１８の摩擦面との間に隙間（クリアランス）が存在するので、制動力を発揮させる為には、このクリアランスを解消する必要がある。前記減速比を大きくすると、このクリアランスを解消する為に要する時間が長くなり、電動式ディスクブレーキ装置の応答性が悪化する。

又、特許文献３、４には、ばねの弾力を利用し、梃子の如き増力機構によりこの弾力を増大させて、パッドのライニングをロータに押し付ける、電動式ディスクブレーキ装置に関する発明が記載されている。このうちの特許文献３に記載された発明は、ばねの弾力を増大させて制動力を発生させると共に、ソレノイドへの通電に基づいて制動を解除する。この様な特許文献３に記載された発明の構造は、制動力の調節を行えない等、自動車用の制動装置としての利用は限られるものと考えられる。又、特許文献４に記載された発明の構造は、ボールカム機構と板ばねの弾力との釣り合いにより制動力を発生させる。この様な構造は、大きな制動力を得る為には、前記ボールカム機構を大型化する必要がある等、自動車用の制動装置としての利用は限られるものと考えられる。

特開２００４−１６９７２９号公報 特開２０１０−２６５９７１号公報 特許第２５１１９５７号公報 米国特許出願公開第２０１０／０２４３３８７号明細書

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、発生する制動力を大きくでき、且つ、自動車用制動装置として現実的な大きさにできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の電動式ディスクブレーキ装置は、ロータと、パッド支持部と、一対のパッドと、押圧駒と、電動式アクチュエータとを備える。
このうちのロータは、車輪と共に回転する。
又、前記パッド支持部は、前記ロータに隣接する状態で車体に支持される。このパッド支持部には、フローティングキャリパ型ディスクブレーキ装置の場合にはサポートが、対向ピストン型ディスクブレーキの場合にはキャリパが、それぞれ対応する。
又、前記両パッドは、前記パッド支持部に、前記ロータを軸方向両側であるアウタ側とインナ側とに、このロータを軸方向両側から挟む状態で、軸方向の変位を可能に支持されている。
又、前記押圧駒は、一般的なディスクブレーキ装置のピストンに相当する部材で、前記両パッドのうちの少なくとも一方のパッドに対向する部分に設けられたシリンダ空間に、軸方向の変位を可能に設けられている。
又、前記電動式アクチュエータは、電動モータを駆動源として、前記押圧駒を前記シリンダ空間から押し出す方向に変位させる事により、前記両パッドを前記ロータの軸方向両側面に押し付ける。

特に、本発明の電動式ディスクブレーキ装置に於いては、前記電動式アクチュエータは、前記電動モータに加えて、前記シリンダ空間内に互いに同心に配置された、押圧ユニットと、ばねと、増力ユニットと、増力比変換ユニットとを備える。
このうちの電動モータは、通電に基づいて出力軸を両方向に回転させる。
又、前記押圧ユニットは、この出力軸の回転に基づいて前記シリンダ空間から突出する方向に変位し、このシリンダ空間の開口部が対向する前記パッドを前記ロータの軸方向側面に押圧する。
又、前記ばねは、前記シリンダ空間の内面に固定の部分に軸方向一端部を当接させると共に、軸方向他端部を、前記押圧ユニットの構成部材を前記シリンダ空間から突出する方向に変位させる方向の力を付与する出力部としている。

又、前記増力ユニットは、それぞれ複数ずつのレバー及び支点部材と、支持板部材とを備える。
このうちの各レバーは、周方向に間欠的に配置され、それぞれの周方向中間部を支点として揺動変位する。
又、前記各支点部材は、前記各レバーの周方向中間部にそれぞれ当接させている。
又、前記支持板部材は、軸方向に関してこれら各レバーと反対側で、前記各支点部材を支承する。
更に、前記各レバーの周方向一端部を前記ばねの出力部により押圧される被押圧部材に、同じく他端部を前記押圧ユニットの構成部材の一部に、それぞれ揺動変位可能に係合させている。
そして、前記ばねの弾力に基づく前記各レバーの揺動変位に伴って前記押圧ユニットを、前記シリンダ空間から突出する方向に変位させる様にしている。

更に、前記増力比変換ユニットは、前記各支点部材を前記各レバーの周方向に変位させて、前記ばねの弾力と、この弾力に基づいて前記押圧ユニットを前記シリンダ空間から突出する方向に変位させる力の大きさとの比である、増力比を変化させる。
即ち、前記増力比変換ユニットは、前記各支点部材を前記各レバーの周方向に変位させて、これら各支点部材とこれら各レバーの入力側となる周方向一端部との間隔と、これら各支点部材とこれら各レバーの出力側となる周方向他端部との間隔との比を変化させる。

上述の様な本発明の電動式ディスクブレーキ装置を実施する場合に、具体的には、請求項２に記載した発明の様に、前記シリンダ空間の開口寄り端部内側に係止板を、このシリンダ空間から抜け出る方向の変位を阻止した状態で支持する。
又、前記シリンダ空間の軸方向中間部に前記増力ユニットの被押圧部材であるアンカプレートを、このシリンダ空間内での回転を阻止した状態で、且つ、軸方向の変位を可能に設ける。
そして、前記ばねである皿板ばねを、前記係止板と前記アンカプレートとの間に挟持する。

或いは、請求項３に記載した発明の様に、前記各支点部材を円柱状のころとし、これら各ころを保持器に放射方向に設けられた複数のポケット内に、転動可能に保持する。
又、前記各レバーのうちで前記各ころの周面が当接する部分を、平面状の支承面とする。
そして、これら各ころを、この支承面と前記増力比変換ユニットを構成する支持板部の軸方向片面との間に設ける。
更に、前記支持板部を前記シリンダ空間の奥端部に、軸方向他面とこのシリンダ空間の奥端面との間に設けられたスラスト軸受により、回転可能に支持する。

或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記押圧ユニットを、アジャストスクリューと、アジャストナットと、押圧板とを備えたものとする。
このうちのアジャストスクリューは、先端部を前記押圧駒の基端側面に係合させると共に、中間部乃至基端部を雄ねじ部とする。そして、前記シリンダ空間内に、回転を阻止した状態で、軸方向の変位を可能に設ける。
又、前記アジャストナットには、中心部に前記雄ねじ部と螺合するねじ孔を、先端部外周面に外向フランジ状の鍔部を、それぞれ設ける。
更に、前記押圧板は、環状であり、軸方向両側面のうちで前記シリンダ空間の奥端面側である軸方向片面の周方向複数箇所に前記各レバーの周方向一端部を当接させると共に、軸方向他面の内周縁部を前記鍔部に係合させる。そして、前記各レバーの揺動変位に伴って加えられる、前記シリンダ空間から突出する方向の力を、前記アジャストナットに伝達可能とする。

又、上述した請求項３に記載した発明と請求項４に記載した発明とを同時に実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記電動モータの出力軸と前記支持板部及び前記アジャストナットとの間に、遊星歯車式減速機を設ける。
そして、この遊星歯車式減速機の太陽歯車を前記出力軸により回転駆動する。
又、同じくリング歯車により前記支持板部を回転駆動する。
更に、それぞれが前記太陽歯車とリング歯車とに噛合した複数個の遊星歯車を支持したキャリアにより、前記アジャストナットを回転駆動する。

この様な請求項５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記リング歯車が回転する事に対する抵抗を付与する抵抗手段を設ける。
そして、前記電動モータへの通電に基づいて前記両パッドにより前記ロータを挟持して制動力を発生させる過程で、前記抵抗手段によりこのリング歯車に付与される抵抗に基づき、前記両パッドの押圧面と前記ロータの軸方向両側面との間の隙間が解消されるまでの間は、前記太陽歯車の回転に伴って前記リング歯車を回転せずに前記キャリアを回転させる。
そして、前記隙間が解消されて前記両パッドの押圧面を前記ロータの軸方向両側面に押し付けた後に、前記リング歯車を回転させる。

又、上述した請求項２に記載した発明と請求項４に記載した発明とを同時に実施する場合に、好ましくは、請求項７に記載した発明の様に、前記係止板と前記アジャストナットの鍔部との間に、圧縮コイルばねや板ばね等の、弾性部材を設ける。そして、前記電動式ディスクブレーキ装置の非制動時に、前記アジャストナットが前記シリンダ空間内でがたつく事を防止する。
この様な請求項７に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項８に記載した発明の様に、前記係止板と前記アジャストナットの鍔部とのうちの一方の部材に、前記弾性部材の一端部を突き当て、同じく他方の部材とこの弾性部材の他端部との間部分に、スラスト軸受を設ける。この様なスラスト軸受として、例えば、摩擦係数の低い合成樹脂又は含有メタルの如き金属材料製の滑り軸受、或いはスラスト転がり軸受を使用する事ができる。又、前記間部分にグリース等の潤滑剤を介在させる事もできる。

上述の様に構成する本発明の電動式ディスクブレーキ装置で、制動力を発生させるべく、前記両パッドのライニングを前記ロータの両側面に押し付ける力は、ばねの弾力を、それぞれが支点部材を中心として揺動変位する、複数のレバーにより、押圧ユニットの構成部材に伝達する事により発生させる。この様な本発明の電動式ディスクブレーキ装置は、次の様に作用して、一対のパッドのライニングをロータの両側面に押し付け、制動を行わせる。

制動力を発生させるべく、電動モータへの通電に基づいて前記押圧ユニットをシリンダ空間から突出する方向に変位させる場合に、前記両パッドのライニングと前記ロータの両側面との間に隙間が存在する間は、増力ユニット及び増力比交換ユニットを機能させる事なく、前記押圧ユニットが前記シリンダ空間から突出する方向に迅速に変位する。この為、前記隙間を素早く解消できて、応答性を確保できる。即ち、この隙間が解消されるまでの間は、前記各レバーを含む、前記増力ユニットを作動させる必要がなく、この増力ユニットの増力比に関係なく、前記押圧ユニットの移動速度を速くできる。

前記隙間が解消された後は、増力比変換ユニットの働きにより、前記各支点部材が移動し、前記各レバーを含む、前記増力ユニットの増力比を大きくできる。この為に前記押圧ユニットが、前記ばねの弾力よりも十分に大きな力で、前記シリンダ空間から突出する方向に押される。この結果、前記両パッドのライニングを前記ロータの両側面に、十分に大きな力で押し付けて、十分な制動力を得られる。

又、電動式アクチュエータを構成する、前記押圧ユニットと、前記ばねと、前記増力ユニットと、前記増力比変換ユニットとは、それぞれを環状若しくは筒状に構成して、同軸上に配置できる。従って、前記電動式アクチュエータを小型に構成できる。
この結果、本発明によれば、制動力を発生させるまでに要する時間を短くでき、しかも発生する制動力を大きくできて、且つ、自動車用制動装置として現実的な大きさの電動式ディスクブレーキ装置を実現できる。

又、請求項７に記載した発明によれば、前記電動式ディスクブレーキ装置の非制動時に、前記押圧ユニットを構成するアジャストナットが、前記シリンダ空間内でがたつく事を防止できる。この為、非制動時に、前記アジャストナットのねじ孔と、アジャストスクリューの雄ねじ部との間で衝突音が発生したり、これら両部材に摩耗等の破損が生じるのを防止できる。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 内部機構を取り出して示す分解斜視図。 増力ユニット及び増力比変換ユニットを組み立てた状態で示す斜視図。 支持板部材を省略し、増力比が小さい状態（Ａ）と大きい状態（Ｂ）とで示す、図３のＸ矢視図。 支点部材であるローラの変位に伴う増力比の変化状況を示す模式図。 本発明の実施の形態の構造と従来構造とで、制御入力トルクと押付軸力との関係を示す線図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１のＹ部に相当する拡大断面図。 従来構造の１例を示す断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜５は、請求項１〜６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の電動式ディスクブレーキ装置の特徴は、電動式アクチュエータを構成する電動モータ８ａの出力軸９ａと、インナパッド２をロータ１（図８参照）に向けて押圧する押圧駒１９との間に、押圧ユニット２０と、特許請求の範囲に記載したばねである皿板ばね２１と、増力ユニット２２と、増力比変換ユニット２３とを設けた点にある。本例の場合には、この様な特徴を有する構成を採用する事により、小型に構成できる構造で、制動開始時に、ロータ１の両側面とインナ、アウタ両パッド２、３のライニング１８、１８の摩擦面との間に存在する隙間を素早く詰め、その後、これら両ライニング１８、１８の摩擦面を前記ロータ１の両側面に強く押し付けて、大きな制動力を発生させられる構造を実現する。その他の部分の構造及び作用に関しては、前述の図８に示した構造を含めて、従来から知られている構造と同様であるから、重複する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、以下の実施の形態の説明では、ロータ１寄りの端となる、図１〜３の左端側を先端とし、逆側の端である、図１〜３の右端を基端とする。

本例の場合には、キャリパ４ａに設けたシリンダ空間６ａの内面を保持ケース２４により覆い、この保持ケース２４の内側に、このシリンダ空間６ａの奥側（基端側）から順番に、特許請求の範囲に記載したスラスト軸受であるスラストニードル軸受２５と、支持板部２６を備えた増力比変換用スリーブ２７と、それぞれが支点部材である複数個（図示の例では３個）のころ２８、２８と、これら各ころ２８、２８と同数のレバー２９、２９と、押圧板３０と、アジャストナット３１と、特許請求の範囲に記載した被押圧部材であるアンカプレート３２と、前記皿板ばね２１と、係止板３３と、アジャストスクリュー３４とを組み付けている。又、前記シリンダ空間６ａの開口部に前記押圧駒１９を、軸方向の変位を可能に設置している。そして、前記電動モータ８ａの出力軸９ａの回転に基づき、この押圧駒１９を軸方向に変位させて、制動及びその解除を可能としている。この押圧駒１９は、一般的なディスクブレーキ装置のピストンに相当する部材である。但し、本例の場合、この押圧駒１９の外径を、前記シリンダ空間６ａの内径よりも十分に小さくしている。本例の場合には、次述するアジャストスクリュー３４を介して、前記押圧駒１９の回り止めを図っている。

前記押圧ユニット２０は、前記アジャストスクリュー３４と、前記アジャストナット３１と、前記押圧板３０とにより構成している。
このうちのアジャストスクリュー３４は、先端部に設けた円すい台状の頭部３５を、前記押圧駒１９の基端側面に設けた、奥半部を部分円すい凹面状とした凹部３６に係合（円すい凸面と円すい凹面とを密接）させ、止め輪３７により、抜け止めを図っている。この状態で、前記アジャストスクリュー３４と前記押圧駒１９とは、互いに同心に、且つ、不用意に相対回転しない状態に組み合わされる。又、前記アジャストスクリュー３４の中間部乃至基端部を、雄ねじ部３８としている。

又、前記アジャストナット３１は、中心部に前記アジャストスクリュー３４の雄ねじ部３８と螺合するねじ孔３９を、先端部外周面に外向フランジ状の鍔部４０を、それぞれ設けている。
更に、前記押圧板３０は、十分な強度及び剛性を有する金属板により、全体を略クローバー状（略スクリュープロペラ状）に形成したもので、中心部に円孔４１を、外周縁の周方向等間隔複数箇所にそれぞれが略Ｕ字形の切り欠き部４２、４２を、それぞれ設けている。前記円孔４１の内径は、前記アジャストナット３１のうち、前記鍔部４０を除く部分の外径よりも僅かに大きく、この鍔部４０の外径よりも十分に小さい。

前記押圧ユニット２０を構成する為に、前記アジャストスクリュー３４の雄ねじ部３８を前記アジャストナット３１のねじ孔３９に螺入すると共に、このアジャストナット３１に前記押圧板３０を外嵌し、この押圧板３０の先端側面と前記鍔部４０の基端側面とを当接させる。この状態で、この押圧板３０の先端方向への変位を、前記アジャストナット３１と前記アジャストスクリュー３４とを介して前記押圧駒１９に伝達する、前記押圧ユニット２０となる。尚、前記アジャストナット３１の基端部は、前記増力比変換用スリーブ２７の中心部に、回転、及び、軸方向に関する若干の変位を可能に保持している。
そして、前記皿板ばね２１の弾力を前記押圧板３０に、前記増力ユニット２２を介して伝達し、この皿板ばね２１の弾力に基づいて前記押圧駒１９を、前記ロータ１に向け押圧する様にしている。

前記皿板ばね２１は、前記アンカプレート３２と前記係止板３３との間に、軸方向寸法を弾性的に圧縮し、後述する制動力を得る為に必要とされる反発力（弾力、スラスト力）を発生させる状態で設けている。この為に、前記係止板３３は、前記保持ケース２４の開口寄り端部内側に、この保持ケース２４から抜け出る方向（先端側に向かう方向）の変位を阻止した状態で支持している。尚、この保持ケース２４に対する前記係止板３３の支持強度は、前記皿板ばね２１の弾力の最大値よりも十分に大きくして、この係止板３３が前記保持ケース２４から抜け出る事がない様にしている。この為に、この保持ケース２４内に収納すべき各部品を収めた状態で、この保持ケース２４に対して前記係止板３３を、溶接若しくはかしめ等、必要とする支持強度を確保できる手段により、結合固定する。又、図示の例では、前記アジャストスクリュー３４を挿通する為に設けた中心孔４３の内周面に突部４４を形成し、この突部４４と、このアジャストスクリュー３４の一部に軸方向に形成したガイド凹溝（図示せず）とを係合させて、このアジャストスクリュー３４の回り止めを図っている。以上の構成により、前記皿板ばね２１の弾力により、前記アンカプレート３２を基端側（前記保持ケース２４の奥側）に向け、弾性的に押圧している。尚、この保持ケース２４は、前記各部品を収納した状態で前記シリンダ空間６ａ内に締り嵌めにより内嵌固定している。又、必要に応じて、このシリンダ空間６ａの開口部内周面に形成した止め輪により、このシリンダ空間６ａからの抜け止めを図る。

又、前記増力ユニット２２は、前記アンカプレート３２と、前記各レバー２９、２９と、前記各ころ２８、２８と、前記増力比変換スリーブ２７の支持板部２６とを含んで構成している。そして、上述の様に前記アンカプレート３２に加えられた弾力を、少なくとも制動作業の終段で、増力してから前記押圧板３０に伝達し、この押圧板３０を先端側（前記保持ケース２４から抜け出る方向）に押圧する。前記アンカプレート３２は、円筒状の保持筒部４５の内周面の周方向等間隔複数箇所（図示の例では３箇所）に、それぞれが略Ｕ字形のアンカ突部４６、４６を、外周面の周方向等間隔複数箇所（図示の例では３箇所）に、それぞれが軸方向に長い係止突条４７、４７を、それぞれ形成している。前記各アンカ突部４６、４６は、前記押圧板３０の切り欠き部４２、４２と、がたつきなく、且つ、この押圧板３０の軸方向の変位を許容可能に係合する。又、前記各係止突条４７、４７は、前記保持ケース２４の周方向等間隔複数箇所（図示の例では３箇所）に形成した、それぞれがスリット状である係止切り欠き４８、４８と係合している。従って、前記アンカプレート３２は前記保持ケース２４内に、回転を阻止された状態で、前記皿板ばね２１の弾力に基づいて軸方向の変位を可能に、保持されている。

又、前記各レバー２９、２９は、前記各アンカ突部４６、４６と同じ数（図示の例では３個）だけ設けられたもので、それぞれが、十分な強度及び剛性を確保できるだけの肉厚を有し、軸方向から見た形状が部分円弧状である。又、前記各レバー２９、２９の先端側面の周方向一端部に、それぞれが部分球状凸面であり、揺動支点となる突部４９、４９を形成している。又、先端側面の周方向他端部に、それぞれが部分球状凹面である保持凹部５０、５０を形成している。そして、前記各突部４９、４９を、前記アンカプレート３２のアンカ突部４６、４６の基端面に当接させている。又、前記各保持凹部５０、５０の内面にそれぞれの基端部を当接させた、各ボール５１、５１の先端部を、前記押圧板３０の基端側面に形成した受凹部５２に当接させている。

更に、前記各レバー２９、２９の基端側面の周方向中間部に、それぞれ前記各ころ２８、２８の転動面の先端側端部を当接（転がり接触）させている。これら各ころ２８、２８は、それぞれ保持器５３のポケット内に転動自在に保持された状態で、放射方向に配列されている。この状態で、前記各ころ２８、２８の転動面の基端側端部を、前記支持板部２６の先端側面に転がり接触させている。前記各レバー２９、２９は、前記各ころ２８、２８を支点として揺動変位し、前記皿板ばね２１から前記アンカプレート３２を介して入力される弾力（スラスト力）を、前記押圧板３０に伝達し、この押圧板３０を先端側に押圧する様にしている。この押圧板３０に加えられるスラスト力は、前記各ころ２８、２８を前記各レバー２９、２９に沿って周方向に転動させ、これら各レバー２９、２９の揺動支点となる、前記各ころ２８、２８の周方向位置を変える事により変化させられる。尚、これら各ころ２８、２８が何れの位置に存在する場合でも、これら各ころ２８、２８の転動面と、前記各レバー２９、２９の基端側面及び前記支持板部２６の先端側面との接触部分にエッジロードに基づく過大面圧が作用しない様にする為、前記各ころ２８、２８の転動面に適切なクラウニングを施す。或いは、これら各ころ２８、２８として球面ころを使用する事もできる。

前記増力比変換ユニット２３は、前記各レバー２９、２９に対する前記各ころ２８、２８の周方向位置を同期して変化させる為のもので、前記各ころ２８、２８及び前記保持器５３に加えて、前記スラストニードル軸受２５及び前記増力比変換用スリーブ２７を備える。この増力比変換スリーブ２７は、円輪状とした前記支持板部２６の内周縁に支持円筒部５４を、基端側に突出する状態で形成している。そして、この支持板部２６を前記保持ケース２４を構成する円輪状の奥端板５５に、前記スラストニードル軸受２５を介して突き当てている。又、前記支持円筒部５４を、前記奥端板５５の内径側と、前記キャリパ４ａの奥端壁５６に形成した円形の通孔５７とに挿通している。そして、前記支持円筒部５４の基端部を、前記キャリパ４ａの基端面から突出させている。

前記増力比変換ユニット２３は、前記増力比変換用スリーブ２７を回転させて、前記各ころ２８、２８を、前記支持板部２６と、前記各レバー２９、２９の基端側面との間で転動させる。例えば、図３及び図４、５の（Ａ）に示す様に、前記各ころ２８、２８を、前記各レバー２９、２９の周方向一端部で前記各突部４９、４９に近い側に位置させると、これら各レバー２９、２９による増力比が小さく（１未満の値に）なる。これに対して、前記支持板部２６の回転に伴って前記各ころ２８、２８を、前記各レバー２９、２９の周方向他端部で前記各ボール５１、５１を設けた部分に近い側に位置させると、これら各レバー２９、２９による増力比が大きくなる。そして、この増力比が大きくなる事で、前記皿板ばね２１の弾力に基づく、前記押圧板３０による前記アジャストナット３１を押圧するスラスト力が大きくなる。

本例の場合には、更に、前記電動モータ８ａの出力軸９ａにより、前述した押圧ユニット２０のアジャストナット３１と、上述した増速比変換ユニット２３の増速比変換スリーブ２７とを回転駆動する為に、これら各部材９ａ、３１、２７同士の間に、遊星歯車式変速機５８を設けている。この遊星歯車式変速機５８は、互いに同心に配置された太陽歯車５９及びリング歯車６０と、複数個の遊星歯車６１、６１とを備える。これら各遊星歯車６１、６１は、これら太陽歯車５９とリング歯車６０との間に、周方向に関して等間隔に配置された状態で、キャリア６２に回転可能に支持されており、それぞれが前記太陽歯車５９と前記リング歯車６０とに噛合している。

そして、前記太陽歯車５９を、前記電動モータ８ａの出力軸９ａにより、動力伝達機構６３を介して、回転駆動可能としている。この動力伝達機構６３としては、一般的なベルト伝動機構、或いは歯車伝動機構を採用できる。又、前記リング歯車６０の先端側部分に、このリング歯車６０と同心に設けた結合筒部６４を前記支持円筒部５４の基端部外周面に、セレーション係合等により、トルク伝達可能に外嵌している。そして、前記リング歯車６０の回転に伴って、前記増力比変換用スリーブ２７を回転駆動可能としている。
更に、前記キャリア６２の先端側中心部に突設した中心軸６５を、前記アジャストナット３１の基端部に設けたセレーション孔６６にセレーション係合させている。そして、前記キャリア６２により、前記アジャストナット３１を回転駆動可能としている。

更に、前記リング歯車６０の外周面に対向させた状態で、抵抗手段６７を設けている。この抵抗手段６７は、このリング歯車６０が回転する事に対する抵抗を付与するもので、例えばスプリング要素、摩擦パッド等の摩擦抵抗部材が使用可能である。前記抵抗手段６７により前記リング歯車６０に付与する抵抗の大きさは、前記キャリア６２により前記アジャストナット３１を回転駆動するのに要するトルクが小さい間は前記リング歯車６０の回転を阻止するが、このトルクが大きくなった場合には、このリング歯車６０の回転を許容する程度の大きさとしている。

具体的には、前記電動モータ８ａへの通電に基づき、前記両パッド２、３により前記ロータ１を挟持して制動力を発生させる過程で、前記アジャストナット３１を回転させ、前記アジャストスクリュー３４をこのアジャストナット３１から押し出す事で、前記両パッド２、３のライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に押し付けるまでの間は、前記リング歯車６０の回転を阻止する。これに対して、前記両パッド２、３のライニング１８、１８が前記ロータ１の両側面に押し付けられ、前記アジャストスクリュー３４を押し出すべく、前記アジャストナット３１を回転させる為に要するトルクが大きくなった場合には、前記リング歯車６０の回転を許容する様にしている。

上述の様に構成する本例の電動式ディスクブレーキ装置は、次の様に作用して、前記両パッド２、３のライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に押し付け、制動を行わせる。
非制動時には、前記両パッド２、３のライニング１８、１８と前記ロータ１の軸方向両側面との間には、隙間が存在する。この状態から、制動を行う為に前記電動モータ８ａに通電し、前記動力伝達機構６３を介して、前記遊星歯車式変速機５８の太陽歯車５９を所定方向に回転させる。この状態では、この遊星歯車式変速機５８を構成する前記リング歯車６０は、前記抵抗手段６７により付与された抵抗に基づいて回転しない。この結果、このリング歯車６０と前記太陽歯車５９とに噛合した、前記各遊星歯車６１、６１がこの太陽歯車５９の周囲を、自転しつつ公転する。そして、このうちの公転運動が、前記キャリア６２を介して前記アジャストナット３１に伝達され、このアジャストナット３１が所定方向に回転する。この回転に伴って、前記アジャストスクリュー３４が、前記雄ねじ部３８と前記ねじ孔３９との螺合に基づいて、前記シリンダ空間６ａから押し出される方向に変位する。この結果、前記インナパッド２が前記押圧駒１９により前記ロータ１のインナ側面に押し付けられると共に、前記キャリパ４ａがインナ側に変位して、前記キャリパ爪５により、前記アウタパッド３を前記ロータ１のアウタ側面に押し付ける。

この様にして前記両ライニング１８、１８と前記ロータ１の軸方向両側面との間の隙間を解消する間は、前記増力ユニット２２と前記増力比変換ユニット２３とは特に機能しない。即ち、前記隙間を解消する過程では、前記各ころ２８、２８が、図４、５の（Ａ）に示す様に、前記各レバー２９、２９の周方向一端部で前記各突部４９、４９の近傍部分に存在した状態のままとなる。この為、これら各レバー２９、２９が、前記皿板ばね２１の弾力を増大して、前記押圧板３０に伝達する事はない。前記隙間を解消する速度は、前記動力伝達機構６３及び前記遊星歯車機構５８の減速比と、前記雄ねじ部３８及び前記ねじ孔３９のリード角とにより定まる。そして、前記隙間を解消する為に要する力は小さくて済むので、前記減速比を特に大きくしたり、前記リード角を特に小さくする必要はない。この結果、前記隙間を素早く解消できて、応答性の向上を図れる。

前記隙間が解消されると、前記アジャストスクリュー３４を前記シリンダ空間６ａから押し出すべく、前記アジャストナット３１を回転させる為に要するトルクが増大する。そして、このトルク増大に伴って、前記キャリア６２の回転速度が次第に低下し、最終的にはこのキャリア６２が回転しなくなる。すると、前記太陽歯車５９の回転が、前記各遊星歯車６１、６１を介して前記リング歯車６０に伝わり、このリング歯車６０が、前記抵抗手段６７による抵抗に抗して回転し始める。そして、このリング歯車６０が、前記増力比変換用スリーブ２７を、所定方向（図４の反時計方向）に回転させる。

この増力比変換用スリーブ２７の回転に伴って、前記各ころ２８、２８が、この増力比変換スリーブ２７の支持板部２６の先端側面と、前記各レバー２９、２９の基端側面との間で転動する。そして、前記図４、５の（Ａ）に示した状態から、図４、５の（Ｂ）に示した状態を経て、前記各レバー２９、２９の周方向他端部で前記各ボール５１、５１を当接させた部分に向けて移動する。これら各レバー２９、２９が、前記皿板ばね２１の弾力を前記押圧板３０に伝達する際に、この弾力を増大する程度は、前記各ころ２８、２８の転動面と前記各レバー２９、２９の基端側面との当接部と、これら各レバー２９、２９の入力側となる前記各突部４９、４９との間隔である、入力側スパンが長くなる程大きくなる。又、前記各ころ２８、２８の転動面と前記各レバー２９、２９の基端側面との当接部と、これら各レバー２９、２９の出力側となる、前記各保持凹部５０、５０と前記各ボール５１、５１との当接部の中心との間隔である出力側スパンが短くなる程大きくなる。

上述の様に、増力比変換用スリーブ２７の回転に伴って前記各ころ２８、２８が、前記各レバー２９、２９の周方向他端部に向けて移動するのに伴って、前記入力側スパンが長く、前記出力側スパンが短くなる。前記皿板ばね２１の弾力は、前記各ころ２８、２８を支点とする、前記各レバー２９、２９の揺動変位に伴って、前記押圧板３０に伝達され、この押圧板３０が、前記アジャストナット３１、前記アジャストスクリュー３４、前記押圧駒１９を介して、前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に押し付ける。この状態での前記増力ユニット２２の増力比は、前記各ころ２８、２８の転動に伴って大きくなっている。この為、前記押圧駒１９が前記インナパッド２を前記ロータ１の軸方向内側面に押し付ける力を十分に大きくできて、十分な制動力を得られる。

制動解除時には、前記電動モータ８ａへの通電に基づいて前記太陽歯車５９を、前記所定方向とは逆方向に回転させる。そして、各部が上述した制動時とは逆方向に変位して、前記押圧駒１９を前記ロータ１から退避させる。この結果、前記両パッド２、３のライニング１８、１８とこのロータ１の軸方向両側面との間に、それぞれ隙間が存在する状態となる。

前述の様に構成し、上述の様に作用する、本例の電動式アクチュエータの場合には、前記押圧ユニット２０と、前記皿板ばね２１と、前記増力ユニット２２と、前記増力比変換ユニット２３とは、それぞれを環状若しくは筒状に構成して、同軸上に配置できる。そして、これら各部品を、前記保持ケース２４内に組み付けた状態（サブアッセンブリ状態）としたものを、前記キャリア４ａのシリンダ空間６ａ内に組み込める。従って、前記電動式アクチュエータを小型に構成でき、しかも容易に組み立てられる。

又、制動開始時に、前記両パッド２、３のライニング１８、１８と前記ロータ１の軸方向両側面との間の隙間を解消するまでの間は、前記増力ユニット２２及び前記増力比変換ユニット２３を作動させず、大きな制動力を発生させる、最終段階でのみ、これら増力ユニット２２及び前記増力比変換ユニット２３を作動させる。この為、制動力を発生させるまでに要する時間を短くできる。又、電動モータ８ａの出力を特に大きくしなくても、十分に大きな制動力を得られる。例えば、単純なアクチュエータを使用した電動式ディスクブレーキ装置の場合には、図６に破線αで示す様に、大きな制動力を得るべく、大きな押付軸力を得る為には、電動モータの出力トルク（制御入力トルク）を大きくする必要があった。これに対して、本例の構造によれば、図６に実線βで示す様に、比較的小さな制御入力トルクでも、大きな押付軸力を得られる。即ち、前記抵抗手段６７を設ける分、制御入力トルクが或る程度大きくなってから押付軸力が増大し始めるが、増大し始めると、急激に増大するので、必要とする押付軸力を得る為に要する制御入力トルクを低く抑えられる。

［実施の形態の第２例］
図７は、請求項１〜８に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、電動式ディスクブレーキ装置の非制動時に、アジャストナット３１がシリンダ空間６ａ（図１参照）内でがたつくのを防止する為、このアジャストナット３１の鍔部４０と係止板３３ａとの間に、特許請求の範囲に記載した弾性部材である、圧縮コイルばね６８を設けている。この為に、前記係止板３３ａの内径寄り部分に段差部６９を設け、この段差部６９に前記圧縮コイルばね６８の一端部（図７の左端部）を突き当てている。又、この圧縮コイルばね６８の他端部（図７の右端部）と、前記鍔部４０との間に、円環状のスラスト軸受７０を設けている。この様なスラスト軸受７０として、ポリアミド樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂等の、摩擦係数の低い合成樹脂材料、或いは含有メタル、銅系合金等の、摩擦係数の低い金属材料により造った滑り軸受を使用する事ができる。或いは、前記スラスト軸受７０として、スラストニードル軸受等のスラスト転がり軸受を使用する事もできる。

本例の場合、前記圧縮コイルばね６８が、前記アジャストナット３１を基端側に向けて弾性的に押圧する為、非制動時に、このアジャストナット３１が前記シリンダ空間６ａ内でがたつく事を防止できる。この結果、このアジャストナット３１のねじ孔３９と、アジャストスクリュー３４の雄ねじ部３８との間で衝突音が発生したり、これら両部材３１、３４に摩耗等の破損が生じるのを防止できる。尚、前記圧縮コイルばね６８による押圧力は、非制動時に、前記アジャストナット３１のがたつきを防止できる限り、小さくする。
又、本例の構造の場合には、前記圧縮コイルばね６８の他端部と、前記アジャストナット３１の鍔部４０との間に、これら両部材６８、３１同士の間の摩擦係数を低く抑える為のスラスト軸受７０を設けている。この為、制動時に（前記アジャストナット３１を回転させる際に）、前記両部材６８、３１同士の間の摩擦抵抗に基づいて、大きな動力損失が発生する事はない。この結果、制動力を発生させるまでに要する時間が長くなったり、電動モータ８ａ（図１参照）の消費電力が増大したりする事を防止できる。尚、前記スラスト軸受７０を設ける代わりに、前記圧縮コイルばね６８の他端部と、前記アジャストナット３１の鍔部４０との間にグリース等の潤滑剤を介在させる事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

本発明の構造は、電動モータは複数の押圧駒同士の間で共用化は可能であるにしても、増力ユニットや増力比変換ユニット等は押圧駒毎に必要になる等、油圧式のディスクブレーキ装置に比べてこの押圧駒を駆動する装置部分の容積が嵩む。従って、押圧駒の数が少なくて済み、しかも押圧駒設置部分の空間を確保し易い、フローティングキャリパ型ディスクブレーキで実施する事が好ましい。但し、大型自動車用等、設置空間の確保が可能であれば、対向ピストン型ディスクブレーキで実施する事も可能である。

１ ロータ
２ インナパッド
３ アウタパッド
４、４ａ キャリパ
５ キャリパ爪
６、６ａ シリンダ空間
７ 推力発生装置
８、８ａ 電動モータ
９、９ａ 出力軸
１０ 減速機
１１ ピストン
１２ 送りねじ装置
１３ 駆動側ロータ
１４ 駆動側ランプ溝
１５ 被駆動側ステータ
１６ 被駆動側ランプ溝
１７ ボール
１８ ライニング
１９ 押圧駒
２０ 押圧ユニット
２１ 皿板ばね
２２ 増力ユニット
２３ 増力比変換ユニット
２４ 保持ケース
２５ スラストニードル軸受
２６ 支持板部
２７ 増力比変換用スリーブ
２８ ころ
２９ レバー
３０ 押圧板
３１ アジャストナット
３２ アンカプレート
３３、３３ａ 係止板
３４ アジャストスクリュー
３５ 頭部
３６ 凹部
３７ 止め輪
３８ 雄ねじ部
３９ ねじ孔
４０ 鍔部
４１ 円孔
４２ 切り欠き部
４３ 中心孔
４４ 突部
４５ 保持筒部
４６ アンカ突部
４７ 係止突条
４８ 係止切り欠き
４９ 突部
５０ 保持凹部
５１ ボール
５２ 受凹部
５３ 保持器
５４ 支持円筒部
５５ 奥端板
５６ 奥端壁
５７ 通孔
５８ 遊星歯車式変速機
５９ 太陽歯車
６０ リング歯車
６１ 遊星歯車
６２ キャリア
６３ 動力伝達機構
６４ 結合筒部
６５ 中心軸
６６ セレーション孔
６７ 抵抗手段
６８ 圧縮コイルばね
６９ 段差部
７０ スラスト軸受

Claims (8)

1. 車輪と共に回転するロータと、このロータに隣接する状態で車体に支持されるパッド支持部と、このロータを軸方向両側から挟む状態で、軸方向の変位を可能にこのパッド支持部に支持された、アウタ側とインナ側との一対のパッドと、これら両パッドのうちの少なくとも一方のパッドに対向する部分に設けられたシリンダ空間に、軸方向の変位を可能に設けられた押圧駒と、電動モータを駆動源としてこの押圧駒を前記シリンダ空間から押し出す方向に変位させる事により、前記両パッドを前記ロータの軸方向両側面に押し付ける電動式アクチュエータとを備えた電動式ディスクブレーキ装置に於いて、
   この電動式アクチュエータは、前記電動モータに加えて、前記シリンダ空間内に互いに同心に配置された、押圧ユニットと、ばねと、増力ユニットと、増力比変換ユニットとを備えており、
   このうちの電動モータは、通電に基づいて出力軸を両方向に回転させるものであり、
   前記押圧ユニットは、この出力軸の回転に基づいて前記シリンダ空間から突出する方向に変位し、このシリンダ空間の開口部が対向する前記パッドを前記ロータの軸方向側面に押圧するものであり、
   前記ばねは、前記シリンダ空間の内面に固定の部分に軸方向一端部を当接させると共に、軸方向他端部を、前記押圧ユニットの構成部材を前記シリンダ空間から突出する方向に変位させる方向の力を付与する出力部としたものであり、
   前記増力ユニットは、円周方向に間欠的に配置され、それぞれの周方向中間部を支点として揺動変位する複数のレバーと、これら各レバーの周方向中間部にそれぞれ当接した支点部材と、軸方向に関してこれら各レバーと反対側で、これら各支点部材を支承する支持板部材とを備えたもので、これら各レバーの周方向一端部を前記ばねの出力部により押圧される被押圧部材に、同じく他端部を前記押圧ユニットの構成部材の一部に、それぞれ揺動変位可能に係合させ、前記ばねの弾力に基づく前記各レバーの揺動変位に伴って前記押圧ユニットを、前記シリンダ空間から突出する方向に変位させるものであり、
   前記増力比変換ユニットは、前記各支点部材を前記各レバーの周方向に変位させて、これら各支点部材とこれら各レバーの入力側となる周方向一端部との間隔と、これら各支点部材とこれら各レバーの出力側となる周方向他端部との間隔との比によって定まる、前記ばねの弾力と、この弾力に基づいて前記押圧ユニットを前記シリンダ空間から突出する方向に変位させる力の大きさとの比である増力比を変化させるものである事を特徴とする
   電動式ディスクブレーキ装置。
2. 前記シリンダ空間の開口寄り端部内側に係止板が、このシリンダ空間から抜け出る方向の変位を阻止された状態で支持されており、
   前記シリンダ空間の軸方向中間部に前記増力ユニットの被押圧部材であるアンカプレートが、このシリンダ空間内での回転を阻止された状態で、軸方向の変位を可能に設けられており、
   前記ばねである皿板ばねが、前記係止板と前記アンカプレートとの間に挟持されている、請求項１に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
3. 前記各支点部材が円柱状のころで、これら各ころが保持器に放射方向に設けられた複数のポケット内に、転動可能に保持されており、前記各レバーのうちで前記各ころの周面が当接する部分が平面状の支承面であり、これら各ころが、この支承面と前記増力比変換ユニットを構成する支持板部の軸方向片面との間に設けられており、この支持板部が前記シリンダ空間の奥端部に、軸方向他面とこのシリンダ空間の奥端面との間に設けられたスラスト軸受により回転可能に支持されている、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
4. 前記押圧ユニットが、アジャストスクリューと、アジャストナットと、押圧板とを備えており、
   このうちのアジャストスクリューは、先端部を前記押圧駒の基端側面に係合させると共に、中間部乃至基端部を雄ねじ部としたもので、前記シリンダ空間内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能に設けられており、
   前記アジャストナットは、中心部に前記雄ねじ部と螺合するねじ孔を、先端部外周面に外向フランジ状の鍔部を、それぞれ設けており、
   前記押圧板は、環状であり、軸方向両側面のうちで前記シリンダ空間の奥端面側である軸方向片面の周方向複数箇所に前記各レバーの周方向一端部を当接させると共に、軸方向他面の内周縁部を前記鍔部に係合させて、これら各レバーの揺動変位に伴って加えられる、前記シリンダ空間から突出する方向の力を前記アジャストナットに伝達可能としている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
5. 前記電動モータの出力軸と前記支持板部及び前記アジャストナットとの間に、遊星歯車式減速機を設けており、この遊星歯車式減速機の太陽歯車を前記出力軸により回転駆動し、同じくリング歯車により前記支持板部を回転駆動し、それぞれが前記太陽歯車とリング歯車とに噛合した複数個の遊星歯車を支持したキャリアにより前記アジャストナットを回転駆動する、請求項３を引用した請求項４に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
6. 前記リング歯車が回転する事に対する抵抗を付与する抵抗手段を設け、前記電動モータへの通電に基づいて前記両パッドにより前記ロータを挟持して制動力を発生させる過程で、前記抵抗手段によりこのリング歯車に付与される抵抗に基づき、前記両パッドの押圧面と前記ロータの軸方向両側面との間の隙間が解消されるまでの間は、前記太陽歯車の回転に伴って前記リング歯車を回転せずに前記キャリアを回転させ、前記隙間が解消されて前記両パッドの押圧面を前記ロータの軸方向両側面に押し付けた後に前記リング歯車を回転させる、請求項５に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
7. 前記係止板と前記アジャストナットの鍔部との間に弾性部材を設け、非制動時に、このアジャストナットが前記シリンダ空間に対してがたつく事を防止している、請求項２を引用した請求項４に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
8. 前記係止板と前記アジャストナットの鍔部とのうちの一方の部材に、前記弾性部材の一端部を突き当てており、同じく他方の部材と、この弾性部材の他端部との間部分にスラスト軸受を設けている、請求項７に記載した電動式ディスクブレーキ装置。

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