JP7222834B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられ、電動モータの駆動に基づいて作動する電動ブレーキ装置に関する。

自動車等の車両に用いられる電動ブレーキ装置は、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１のディスクブレーキ装置は、片側が開口した略円筒形状のピストンが、キャリパーに形成されたシリンダ内に摺動可能に配置され、略円筒形のロックナットが、ピストンの開口端から挿入され軸方向に駆動される。ロックナットは、ピストンの内壁面に当接してピストンをブレーキパッドに向けて押圧するように構成され、ロックナットの先端には、ピストンの内壁面への当接時に弾性変形するように形成された変形部が設けられている。さらに、変形部の弾性変形量が曲げ方向の弾性限界値未満となるように、変形部の弾性変形を規制する規制構造が、ピストンとロックナットとに設けられている。

特開２０１３－１６０２７２号公報

特許文献１では、ロックナット先端の弾性変形により、ピストンとの軸ずれを許容することができる。しかしながら、特許文献１では、ロックナット先端が局所的に変形するので、ピストンとの接触が部分接触(片当たり)状態となり、ピストンに軸ずれ、及び傾きが発生する。ピストンで生じた軸ずれ、及び傾きは、ピストンの内面で接するロックナットに伝達される。ロックナットと螺合するスクリューシャフトとの螺合部においては、ロックナットから伝わる推力に起因した応力に加え、ピストンの軸ずれ、偏心に起因した応力が新たに発生し、電動ブレーキの寿命が短くなるといった課題があった。

本発明の目的は、ピストンとの軸ずれを許容しつつ、ロックナットとピストンの接触状態を維持しながら、構成部品に発生する曲げ変形を抑制することのできる電動ブレーキ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ブレーキパッドと当接するピストンと、電動モータの回転を伝達するスクリューシャフトと、前記ピストンの内側に備えられ、前記スクリューシャフトの回転により移動して前記ピストンを押圧するロックナットとを備えた電動ブレーキ装置であって、前記ロックナットは、前記ピストンを押圧する押圧部と、前記スクリューシャフトと螺合する螺合筒部と、前記押圧部と前記螺合筒部との間に位置する中間部とを有し、前記中間部には、前記ロックナットの他の部分よりも剛性が小さい弾性変形部を形成し、前記弾性変形部は、前記ロックナットの他の部分の板厚よりも薄い薄肉部により形成したことを特徴とする。

本発明によれば、ピストンとの軸ずれを許容しつつ、ロックナットとピストンの接触状態を維持しながら、構成部品に発生する曲げ変形を抑制することのできる電動ブレーキ装置を提供することができる。

本発明の第１実施例に係る電動ブレーキ装置の断面図である。 本発明の第１実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 本発明の第１実施例に係る電動ブレーキ装置のキャリパー変形時の断面図である。 本発明の第１実施例に係る電動ブレーキ装置のブレーキパッド摩耗時の断面図である。 本発明の第１実施例に係るピストンの軸ずれ、傾き発生時のピストンと回転直動変換機構部の断面図である。 第１実施例の変形例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 本発明の第２実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 図７のＡ－Ａ断面図である。 変形例に係る図７のＡ－Ａ断面図である。 本発明の第３実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 図１０のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の第４実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 図１２のＣ－Ｃ断面図である。 変形例に係る図１２のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の第５実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。 図１５のＤ－Ｄ断面図である。

以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。

まず初めに電動ブレーキ装置の第１実施例について図１～図６を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例に係る電動ブレーキ装置の断面図であり、図２は本発明の第１実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。

キャリパー１の内部には、シリンダ１０が形成されており、シリンダ１０内にピストン７が摺動可能に配置される。ピストン７は片側が開口した略円筒形状をしており、ロックナット６と螺合部２２で螺合されたスクリューシャフト５とが、ピストン７の内側に挿入されている。

キャリパー１は、上方が閉塞し下方が開放され、開放した部分にブレーキパッドを収納している。ロックナット６は螺合筒部６ｂの中心軸が水平方向になるように配置されている。スクリューシャフト５は中心軸が水平方向になるように配置されている。

電動モータ４を用いてブレーキを印加（アプライ）する場合、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）は、電動モータ４を駆動させて減速機３に設置された各種ギアを回転させる。

スクリューシャフト５は、キャリパー１にスラスト軸受１１を介して固定されており、電動モータ４の回転が減速機３を介してスクリューシャフト５に伝達される。スクリューシャフト５のアプライ方向への回転により、ロックナット６がピストン７の内面側（底部側）に向かって前進（移動）することで、ロックナット６とピストン７とが接触部２１において当接する。この当接により、ピストン７が前進し、ピストン７の外面側がブレーキパッド８に当接する。

接触部２１は、アプライ方向側がロックナット６の中心に向かうように傾斜している。さらに電動モータ４のアプライ方向への回転駆動が継続されると、ピストン７は、ロックナット６の移動によりブレーキパッド８を押圧し、ディスクロータ９をキャリパー１の爪部１２側に配置したブレーキパッド８と挟むことによって、ブレーキ力である推力を発生させる。

図２に示すように、回転直動変換機構３０を構成するロックナット６は、ピストン７を押圧するための押圧部６ａと、スクリューシャフト５と螺合する螺合部２２を有する螺合筒部６ｂと、押圧部６ａと螺合筒部６ｂとの間に設けられる中間部６ｃより構成され、中間部６ｃには、ロックナット６の他の部位（押圧部６ａ，螺合筒部６ｂ）よりも剛性の小さい弾性変形部２３が形成されている。弾性変形部２３の剛性に関しては、特に曲げ剛性が小さいことが望ましい。

本実施例では、押圧部６ａは、螺合筒部６ｂより径方向の大きさが大きく形成された位置とする。螺合筒部６ｂは、ロックナット６におけるピストン７の開口側から螺合部２２の端部の位置までとする。中間部６ｃは螺合部２２の端部から径方向の大きさが変わる押圧部６ａに至る位置までとする。

次に、実施例１における作用効果について説明する。図３は、電動ブレーキ装置の推力が発生した時のキャリパー１の変形を示す断面図である。キャリパー１の爪部１２は、キャリパー１の一端側が固定された片持ち梁の状態であるため、ブレーキパッド８から伝達される推力がキャリパー１の爪部１２の内面に印加されることによって、図３の矢印１３の方向に曲げ変形を生じる。キャリパー１の爪部１２の曲げ変形が生じると、ピストン７は、その変形に追従しながら移動するため、軸ずれ、傾きを生じる。ピストン７に軸ずれ、傾きが発生する他の一要因を示す。

図４は電動ブレーキ装置のブレーキパッド摩耗時の断面図である。電動ブレーキ装置の経年劣化などによって、ブレーキパッド８に片摩耗１４が発生する。キャリパー１は図３の矢印１３の方向に曲げ変形を生じるので、ブレーキパッド８はキャリパー１の開放側から固定側（図４の下側から上側）に向かって隙間が徐々に広くなるように片摩耗する。ブレーキパッド８に片摩耗１４が発生すると、推力印加時にピストン７が片摩耗したブレーキパッド８を押し付けることになり、ブレーキパッド８の摩耗形状に追従して、ピストン７に軸ずれ、及び傾きが発生することが懸念される。ピストン７で生じた軸ずれ、傾きは、ピストン７の内面の接触部２１で接するロックナット６に伝達する。ロックナット６と、スクリューシャフト５との螺合部２２においては、ロックナット６から伝わる推力に起因した応力が発生するが、さらにピストン７の軸ずれ、偏心に起因した応力が新たに発生する。

したがって、ロックナット６と、スクリューシャフト５との螺合部２２に発生する応力が増加することが懸念される。さらには、螺合部２２の接触状態が不均一となり、局所的に接触面圧が高くなることで、摩耗が促進されることや、ブレーキパッド８に印加する推力がばらつくことも懸念される。

これを解決するために、本実施例では、図２に示すように、ピストン７を押圧するための押圧部６ａとスクリューシャフト５と螺合する螺合筒部６ｂとの間（中間部６ｃ）に、ロックナット６の他の部位（押圧部６ａ，螺合筒部６ｂ）よりも剛性の小さい弾性変形部２３を形成している。

弾性変形部２３による効果について、図５を用いて説明する。図５は本発明の第１実施例に係るピストンの軸ずれ、傾き発生時のピストンと回転直動変換機構部の断面図である。

本実施例では、上記のように構成することにより、ピストン７の軸ずれ、傾きが発生した場合、図５に示すように、ロックナット６の押圧部６ａにおける接触部２１で伝達した軸ずれ、傾きを弾性変形部２３によって吸収することができる。

したがって、本実施例によれば、弾性変形部２３より後端側にある螺合部２２への軸ずれ、傾きの影響を抑制することができ、螺合部２２の応力増加、推力ばらつきを抑制し、耐摩耗性も向上することができる。さらに、本実施例によれば、ロックナット６とピストン７の接触部２１においては、ピストン７の軸ずれ、傾きに追従するため、全面接触を維持できる。つまり、接触部２１の片当たりを防止し、耐摩耗性を向上することができる。また、弾性変形部２３よりも後端側にあるスラスト軸受１１への片当たりを抑制し耐摩耗性を向上することも期待でき、高信頼な電動ブレーキ装置を提供できる。

ロックナット６の弾性変形部２３の形成方法としては、例えば、ロックナット６と材質が異なり剛性の小さい別部材を異種界面接合や接着などによって挟み込むようにして形成することで実現できる。

図６に変形例を示す。図６は第１実施例の変形例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。

変形性では、押圧部６ａと螺合筒部６ｂとの間に形成される中間部６ｃの長さを図２に比べて長く形成している。そして、変形例では中間部６ｃに形成する弾性変形部２３の位置を図２に比べ、螺合筒部６ｂ側に寄せて配置している。弾性変形部２３の形成箇所については、接触部２１と螺合部２２の間であれば同様の効果を奏することは言うまでもない。

次に、本発明の第２実施例について図７～９を用いて説明する。第１実施例と同様の構成については説明を省略する。図７は本発明の第２実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。図８は、図７のＡ－Ａ断面図である。図９は変形例に係る図７のＡ－Ａ断面図である。

第１実施例と異なるところは、ロックナット６の弾性変形部２３として、ロックナット６の他の部分の板厚よりも薄い薄肉部２４を形成した点にある。押圧部６ａと螺合筒部６ｂとの間の中間部６ｃには、押圧部６ａ及び螺合筒部６ｂの板厚より薄い薄肉部２４が形成されている。薄肉部２４は、キャリパー１のブレーキパッド８やディスクロータ９を格納している開口部側(図７，図８の下側)とその対向側(図７，図８の上側)に形成している。薄肉部２４は、例えばロックナット外周の一部を切削加工することで形成できる。

本実施例では、薄肉部２４は、ロックナット６の外周面の上方及び下方を切欠いて形成している。そして、薄肉部２４は、ロックナット６の中間部６ｃの外周径よりも径が小さい小径部を備える。ブレーキパッド８の片摩耗によるピストン７に軸ずれ、傾きは、キャリパー１の開口部側(図７，図８の下側)とその対向側(図７，図８の上側)に発生するので、薄肉部２４は少なくともロックナット外周の上下に形成すると良い。

本実施例によれば、ロックナットを例えば鍛造などによって一体部材として形成することができるため、加工精度ばらつきや組み立てばらつきによるロックナットの軸ずれを低減できる。さらに、薄肉部２４は切削という容易な方法で形成でき、加工性の向上も期待できる。これにより、さらに高信頼な電動ブレーキ装置を提供できる。

なお、図９に示すように、薄肉部２４はロックナット６の外周の全周に亘って形成するようにしても良い。薄肉部２４の形成にあたっては、ロックナット６の外周の全周を切削加工によって切削し、ロックナット６を小径化する。

次に、本発明の第３実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。第１実施例、及び第２実施例と同様の構成については説明を省略する。図１０は本発明の第３実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。図１１は、図１０のＢ－Ｂ断面図である。

第１実施例と異なるところは、ロックナット６の弾性変形部２３としての薄肉部２４を、円筒の内周側を切削して形成した点にある。

押圧部６ａと螺合筒部６ｂとの間の中間部６ｃには、押圧部６ａ及び螺合筒部６ｂの板厚より薄い薄肉部２４が形成されている。薄肉部２４は、ロックナット６の内周側に形成している。薄肉部２４は、例えばロックナット内周の全周を切削加工することで形成できる。ロックナット内周の全周を切削加工することにより、ロックナット６の内周は大径化される。薄肉部２４は、ロックナット６の中間部６ｃの内周径よりも径が大きい大径部を備える。

図４に示すブレーキパッド８の片摩耗の方向は制御することが困難であり、ピストン７の軸ずれ、傾きの方向も様々となる。本実施例によれば、ロックナット６の弾性変形部２３は円筒の内周側を切削した薄肉することで構成しており、どの方向に対しても曲げ剛性が小さいため、ピストン７の軸ずれ、傾きの影響を弾性変形部２３によって吸収することができる。これにより、ロックナット６とスクリューシャフト５の螺合部２２の応力増加やスラスト軸受１１の片当たりを防止することができる。

次に、本発明の第４実施例について図１２～１４を用いて説明する。第１実施例～第３実施例と同様の構成については説明を省略する。図１２は本発明の第４実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。図１３は図１２のＣ－Ｃ断面図である。図１４は変形例に係る図１２のＣ－Ｃ断面図である。

第１実施例～第３実施例と異なるところは、ロックナット６の弾性変形部２３を貫通孔２５によって形成した点にある。

押圧部６ａと螺合筒部６ｂとの間の中間部６ｃには、ロックナット６の外周から内周を貫通した貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５はドリル加工などにより任意の位置に形成する。貫通孔２５が形成された部分は中空となるので、他の部分より剛性が低くなり、弾性変形し易くなる。そのため、貫通孔２５の数、穴径を調整することにより任意の曲げ剛性となるように弾性変形部２３を容易に構成することが可能となる。本実施例では、図１３に示すように、ロックナット６を中心軸方向から見て、弾性変形部２３としての貫通孔２５を上下左右に複数形成している。

本実施例によれば、ロックナット６に弾性変形部２３としての貫通孔２５を形成しているので、ピストン７の軸ずれ、傾きの影響を弾性変形部２３としての貫通孔２５で吸収することができる。

また、貫通孔２５は図１４に示すように周方向に不均一に形成するようにしても良い。例えば、上下に形成した貫通孔２５の数を、左右に形成した貫通孔２５の数よりも多くする。貫通孔２５の数を異ならせることにより、弾性変形部２３における曲げ剛性を周方向で変化させることができる。ブレーキパッド８の片摩耗によるピストン７に軸ずれ、傾きは、キャリパー１の開口部側(図１２，図１４の下側)とその対向側(図１２，図１４の上側)に発生するので、上下に形成した貫通孔２５の数を、左右に形成した貫通孔２５の数よりも多く形成すると良い。また、貫通孔２５の数を変化させる以外に、穴径を変化させるようにしても良い。

ピストン７の軸ずれ、傾きが大きい方向については、貫通孔２５の数、穴径を大きくすることでピストン７の軸ずれ、傾きの影響を吸収しやすくし、ピストン７の軸ずれ、傾きが小さい方向については、貫通孔２５の数、穴径を小さくし、ロックナット６の剛性が過度に小さくなることを抑制することができる。

本実施例によれば、弾性変形部２３の剛性の最適化が可能となり、より高信頼な電動ブレーキ装置を提供することができる。

次に、本発明の第５実施例について図１５及び図１６を用いて説明する。先の実施例と同様の構成については説明を省略する。図１５は本発明の第５実施例に係るピストンとロックナットとスクリューシャフト部分の断面図である。図１６は図１５のＤ－Ｄ断面図である。

第１実施例～第４実施例と異なるところは、ロックナット６の押圧部６ａの外周に、ロックナット６の回転を抑制する回転止め部３１を形成した点にある。回転止め部３１は、ロックナット６がピストン７と接触する接触部２１と、中間部６ｃ（弾性変形部２３）との間に形成されており、ピストン７の内周に形成された平端部と接している。

ロックナット６をピストン７に対して並進摺動させるためには、ロックナット６をピストン７に対して回転拘束する必要がある。ロックナット６に回転止め部３１を形成し、回転止め部３１とピストン７を接触させることで回転拘束を実現する。このとき、ピストン７の軸ずれ、傾きが生じると、ピストン７とロックナット６の接触部２１に加えて回転止め部３１によって、軸ずれ、傾きを伝達する。つまり、回転止め部３１によって、ピストン７とロックナット６の接触部２１の接触を均一に保持する働きが作用するため、接触部２１の片当たり抑制効果が期待できる。また、本実施例構成では、ロックナット６の弾性変形部２３が、回転止め部３１とスクリューシャフト５との螺合部２２との間に形成している。そのため、本実施例によれば、先の実施例と同様に、ロックナット６に伝達した軸ずれ、傾きを弾性変形部２３で吸収することができる。

以上説明したように、本発明の各実施例によれば、ピストンとの軸ずれを許容しつつ、ロックナットとピストンの接触状態を維持しながら、構成部品に発生する曲げ変形を抑制することのできる電動ブレーキ装置を提供することができる。

尚、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。またある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１…キャリパー、２…ケーシング、３…減速機、４…電動モータ、５…スクリューシャフト、６…ロックナット、６ａ…押圧部、６ｂ…螺合筒部、６ｃ…中間部、７…ピストン、８…ブレーキパッド、９…ディスクロータ、１０…シリンダ、１１…スラスト軸受、１２…キャリパーの爪部、１４…片摩耗、２１…接触部、２２…螺合部、２３…弾性変形部、２４…薄肉部、２５…貫通孔、３０…回転直動変換機構、３１…回転止め部

Claims (7)

1. ブレーキパッドと当接するピストンと、電動モータの回転を伝達するスクリューシャフトと、前記ピストンの内側に備えられ、前記スクリューシャフトの回転により移動して前記ピストンを押圧するロックナットとを備えた電動ブレーキ装置であって、
   前記ロックナットは、前記ピストンを押圧する押圧部と、前記スクリューシャフトと螺合する螺合筒部と、前記押圧部と前記螺合筒部との間に位置する中間部とを有し、
   前記中間部には、前記ロックナットの他の部分よりも剛性が小さい弾性変形部を形成し、
   前記弾性変形部は、前記ロックナットの他の部分の板厚よりも薄い薄肉部により形成したことを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 請求項１において、
   前記薄肉部は、前記ロックナットの前記中間部の外周径よりも径が小さい小径部を備えることを特徴とする電動ブレーキ装置。
3. 請求項１において、
   前記薄肉部は、前記ロックナットの前記中間部の内周径よりも径が大きい大径部を備えることを特徴とする電動ブレーキ装置。
4. 請求項１において、
   上方が閉塞し下方が開放され前記ブレーキパッドを収納するキャリパーを備え、
   前記ロックナットは前記螺合筒部の中心軸が水平方向になるように配置され、
   前記薄肉部は、前記ロックナットの外周面の上方及び下方を切欠いて形成したことを特徴とする電動ブレーキ装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項において、
   前記ロックナットの前記ピストンに対する回転を抑制する回転止め部を備えたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
6. 請求項５において、
   前記回転止め部は、前記押圧部の外周に形成したことを特徴とする電動ブレーキ装置。
7. 請求項５において、
   前記回転止め部は、前記ロックナットが前記ピストンと接触する接触部と、前記中間部との間に形成したことを特徴とする電動ブレーキ装置。

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