JPWO2014006657A1 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

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Abstract

ディスクブレーキ装置(1)は、ローター(4)と、キャリア(5)と、キャリパ(7)と、インナーパッド(43)と、制動作動機構とを有して構成され、制動作動機構が、ベースプレート(35)と、ウェッジプレート(37)と、ウェッジプレート(37)をローター(4)の回転方向にスライド移動させながら制動面(4a)に垂直な方向に移動させるスライド部材移動機構とを備え、キャリア(5)が、ベースプレート(35)とローター(4)の回転方向に対向し、ベースプレート(35)とローター(4)の回転方向に当接して、ローター(4)の回転方向へのベースプレート(35)の移動を規制するインナー側回転方向移動規制部(16)を備え、ベースプレート(35)は、インナー側回転方向移動規制部(16)によりローター(4)の回転方向への移動が規制された状態のままで制動面(4a)に垂直な方向へ移動可能にキャリパ(7)に保持される。

Description

本発明は、車両等に用いられ、摩擦により制動力を発生させるディスクブレーキ装置に関する。
ディスクブレーキ装置は車両等に広く用いられており、例えばブレーキペダルの踏込み操作に応じて、ホイールと一体的に回転するローターに摩擦パッドを押し付けて摩擦力を発生させ、ローターの回転を制動するように構成される。従来、ディスクブレーキ装置として、油圧力を用いてローターに摩擦パッドを押し付けるタイプのディスクブレーキ装置が知られている。このタイプのディスクブレーキ装置は、油圧力によりピストンを作動させて、ローターに対向する摩擦パッドをローターに垂直な方向に移動させて押し付ける構成になっている。油圧駆動式のディスクブレーキ装置では、ブレーキペダルへの操作力を増幅させる倍力装置や、倍力装置によって増幅された操作力を液圧に変換するマスタシリンダー等の装置が必要となるので、装置構成が複雑になりがちであった。
そこで最近、ブレーキペダルの操作に応じて電動モータを回転駆動させ、この回転駆動力を用いてローターに摩擦パッドを押し付けて制動力を発生させるタイプのディスクブレーキ装置が開発されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に開示された構成によれば、倍力装置やマスタシリンダー等を省いたシンプルなディスクブレーキ装置を構成できるという利点がある。本出願人は最近、電動モータを用いたディスクブレーキ装置として、ローターに摩擦パッドを押し付けるときに、摩擦パッドを、ローターの回転方向にスライド移動させながらローターに垂直な方向に移動させて、ローターに摩擦パッドを押し付けるときの押圧力をウェッジ効果により自動で増幅させるディスクブレーキ装置を開発している。
特表2008−516169号公報
ところで、摩擦パッドをローターに押し付けて制動力を作用させるためには、摩擦パッドをローターに押し付けたときに摩擦パッドがローターと一緒になって回転しないように、摩擦パッドの回転方向における移動を規制する必要がある。摩擦パッドの回転方向の両端部を挟持するように構成すれば、摩擦パッドの回転方向の移動を効果的に規制できる。しかし、この両端部を挟持する構成を、上述の本出願人が開発したディスクブレーキ装置に適用すると、摩擦パッドをローターに押し付けて制動力を作用させている状態のみならず、摩擦パッドをローターに垂直な方向に移動させるときにも、摩擦パッドの回転方向への移動が規制されるので、摩擦パッドを回転方向にスライド移動させながらローターに押し付けることが困難になる。このように、摩擦パッドをローターに垂直な方向に移動させるときには、摩擦パッドの回転方向へのスライド移動を許容しつつ、摩擦パッドにより制動力を作用させているときには、摩擦パッドの回転方向への移動を効果的に規制するように構成することが難しいという課題があった。
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、摩擦パッドを回転方向にスライド移動させながらローターに押し付けることを許容しつつ、制動力を作用させているときには摩擦パッドの回転方向への移動を効果的に規制できるディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
上記目的達成のため、本発明に係るディスクブレーキ装置は、制動対象となる回転体に連結されて回転する円盤状の制動面を有したローターと、前記回転体を回転自在に支持する支持部材(例えば、実施形態におけるアクスル2)に取り付けられて前記ローターの制動面に対向して配置されたキャリアと、前記キャリアに前記制動面に垂直な方向へ移動可能に取り付けられたキャリパと、前記ローターの制動面に対向して配置される摩擦パッド(例えば、実施形態におけるインナーパッド43)と、前記キャリパに取り付けられて前記摩擦パッドを前記制動面に押し付ける作動を行わせる制動作動機構とを有して構成されるディスクブレーキ装置であって、前記制動作動機構が、前記キャリパに保持されるベース部材(例えば、実施形態におけるベースプレート35)と、前記ベース部材に対向配置されて前記摩擦パッドを保持するスライド部材(例えば、実施形態におけるウェッジプレート37)と、前記ベース部材および前記スライド部材の間に設けられ、前記ベース部材に対して前記スライド部材を前記制動面に平行且つ前記ローターの回転方向にスライド移動させながら前記制動面に垂直な方向に移動させるスライド部材移動機構(例えば、実施形態におけるカム部材27、ローラ36、カム駆動ユニット100)とを備え、前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドを前記スライド部材移動機構により前記ローターの回転方向および前記制動面に垂直な方向に移動させて、前記摩擦パッドを前記制動面に押し付けて前記ローターの回転を制動するように構成され、前記キャリアが、前記ベース部材と前記ローターの回転方向に対向し、前記ベース部材と前記ローターの回転方向に当接して、前記ローターの回転方向への前記ベース部材の移動を規制する回転方向移動規制部(例えば、実施形態におけるインナー側回転方向移動規制部16)を備え、前記ベース部材は、前記回転方向移動規制部により前記ローターの回転方向への移動が規制された状態のままで前記制動面に垂直な方向へ移動可能に前記キャリパに保持されたことを特徴とする。
上述のディスクブレーキ装置において、前記キャリアが、前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドの少なくともいずれかと前記ローターの径方向に対向し、前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドの少なくともいずれかと前記ローターの径方向に当接して、前記ローターの径方向への前記摩擦パッドの移動を規制する径方向移動規制部(例えば、実施形態におけるインナー側径方向移動規制部17)を備える構成が好ましい。
本発明に係るディスクブレーキ装置は、キャリアが、ベース部材とローターの回転方向に当接して、ベース部材の回転方向への移動を規制する回転方向移動規制部を備える。このため、摩擦パッドの回転方向へのスライド移動を許容しつつ、ベース部材に作用する回転方向の力を、支持部材に取り付けられたキャリアの回転方向移動規制部によりしっかりと受け止めて、ベース部材の回転方向への移動を効果的に規制できる。
上述のディスクブレーキ装置において、キャリアが、スライド部材および摩擦パッドの少なくともいずれかとローターの径方向に当接して、ローターの径方向への摩擦パッドの移動を規制する径方向移動規制部を備える構成が好ましい。このように構成すると、摩擦パッドに作用する径方向の力を、支持部材に取り付けられたキャリアの径方向移動規制部によりしっかりと受け止めて、ベース部材の径方向への移動も規制できる。
本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置を示す斜視図である。 図1におけるII−II部分を示す断面図である。 キャリアを示す図であって、(a)は正面図を、(b)は平面図を、(c)は図3(a)におけるIII(c)−III(c)部分の断面図をそれぞれ示す。 ウェッジプレート近傍(ケージおよび挟持ユニットを省略)を示す斜視図である。 ウェッジプレート近傍(ケージおよび挟持ユニットを含む)を示す斜視図である。 制動ユニット(パッドおよびシュープレートを含む)を示す斜視図である。 制動ユニット(パッドおよびシュープレートを含む)を示す平面図である。 ウェッジプレートを示す図であって、(a)は背面図を、(b)は平面図を、(c)は正面図(2点鎖線でシュープレートを追記)をそれぞれ示す。 インナーパッドおよびシュープレートを示す図であって、(a)は平面図を、(b)は正面図をそれぞれ示す。 (a)は結合クリップの正面図を、(b)結合クリップの側面図を、(c)は係合ピンの正面図を、(d)係合ピンの側面図をそれぞれ示す。 (a)〜(c)は、インナーパッドをウェッジプレートに装着する過程を示す断面図あって、(a)は結合溝を結合突起に嵌合させた状態を、(b)は結合クリップが装着される状態を、(c)はインナーパッドがウェッジプレートに装着された状態をそれぞれ示す。 押圧位置決め部材を示す図であって、(a)は正面図を、(b)は側面図を、(c)は底面図をそれぞれ示す。 図1におけるXIII−XIII部分を示す断面図である。 図1におけるXIV−XIV部分を示す断面図である。 駆動力伝達軸を示す図であって、(a)は平面図を、(b)は図15(a)におけるXV(b)−XV(b)部分の断面図を、(c)は底面図をそれぞれ示す。 入力側平歯車を示す図であって、(a)は正面図を、(b)は図16(a)におけるXVI(b)−XVI(b)部分の断面図をそれぞれ示す。 カム駆動軸を示す図であって、(a)は平面図を、(b)は側面図を、(c)は底面図をそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の制御構成を示す図である。 ウェッジプレートの作用を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るディスクブレーキ装置の制御を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明を適用した一例としてのディスクブレーキ装置1が車両に搭載された状態を示している。まず、図1〜図18を参照しながら、ディスクブレーキ装置1の全体構成について説明する。なお、以下においては便宜上、車両の左右方向における外側をアウター側、左右方向における内側をインナー側と称し、また、車両の前側を前進側、車両の後側を後進側と称して説明を行う。
ディスクブレーキ装置1は、図1および図2に示すように、制動面4aを有して円盤状に形成されたローター4と、ローター4の制動面4aを挟持するように配設されたキャリア5と、キャリア5に取り付けられたキャリパアッセンブリ10とから構成される。ローター4は、制動対象であるホイール(図示せず)に連結されるとともに、アクスル2に回転自在に支持されている。アクスル2にはサポートプレート3が固定されており、このサポートプレート3にキャリア5が固定されている。
キャリア5は、図3に示すように、インナー側に位置する一対のインナー側枠部15と、アウター側に位置するアウター側枠部18と、枠部15,18を繋ぐ一対の連結枠部21とから構成され、中央部に上下に貫通するローター収容空間22を有する。インナー側枠部15の各々は、上方に向けて立設するインナー側回転方向移動規制部16と、インナー側回転方向移動規制部16の下端部と繋がる平板状のインナー側径方向移動規制部17とを有して構成される。インナー側回転方向移動規制部16の各々には、互いに対向する平らなインナー側回転方向移動規制面16aが形成されており、インナー側径方向移動規制部17の各々には、平らなインナー側径方向移動規制面17aが形成されている。アウター側枠部18は、上方に向けて立設する一対のアウター側回転方向移動規制部19と、アウター側回転方向移動規制部19の下端部と繋がる平板状のアウター側径方向移動規制部20とを有して構成される。アウター側回転方向移動規制部19の各々には、互いに対向する平らなアウター側回転方向移動規制面19aが形成されており、アウター側径方向移動規制部20の各々には、平らなアウター側径方向移動規制面20aが形成されている。
キャリパアッセンブリ10は、図1および図2に示すように、インナーハウジング6aとアウターハウジング6bとを連結して形成されるキャリパ7と、キャリパ7内に配設された制動ユニット11と、キャリパ7内においてローター4の制動面4aに対向して配設されたアウターパッド41およびインナーパッド43と、キャリパ7内に配設された一対のアジャストユニット30と、キャリパ7の内部および外部に配設されたカム駆動ユニット100とを有して構成される。
キャリパ7は、スライドピン8を用いてキャリア5に取り付けられており、ローター4の軸方向にスライド移動可能となっている。このため、キャリパアッセンブリ10(キャリパ7並びにキャリパ7内外に配設された制動ユニット11、アジャストユニット30およびカム駆動ユニット100)は、一体的にローター4の軸方向にスライド移動可能となっている。
制動ユニット11は、図2に示すように、カム部材27と、ベースプレート35と、ベースプレート35に対向して配設されたウェッジプレート37と、円柱状に形成されたローラ36と、ローラ36を保持するケージ45と、ウェッジプレート37を弾性的にインナー側に引き寄せてプレート35,37間にローラ36を挟持させる挟持ユニット39(図5〜図7)とから構成される。
カム部材27は、図4に示すように、インボリュートスプライン軸受け部27aが形成された本体部27bと、インボリュート形状のカム側当接面27cが形成された噛合歯27dとを備えて構成される。
ベースプレート35は、図6および図7に示すように略平板状に形成されており、ウェッジプレート37に対向する面に、ローラ36を嵌め込んで保持するための断面視V字状のウェッジ溝35aが形成されている。
ウェッジプレート37は、図4および図7に示すように略平板状に形成されており、ベースプレート35に対向する面に、ローラ36を嵌め込んで保持するための断面視V字状のウェッジ溝37aが形成されている。図4に示すように、ウェッジプレート37の中央部には、ローター4の軸方向に貫通する挿入空間37bが形成されており、この挿入空間37b内にカム部材27が配設される。ベースプレート35に対してウェッジプレート37が回転方向にスライド移動されたときに、カム部材27の本体部27bとウェッジプレート37とが干渉しないように、挿入空間37bの上部に逃がし部37cが形成されている挿入空間37bの下部には、カム部材27のカム側当接面27cに当接するラック側当接面37dが形成されている。ウェッジプレート37は、図8に示すように、断面視略矩形となってアウター側に突出する一対の結合突起53と、上下に延びるピン受容溝52が形成された一対のプレート保持部51とを備える。
ケージ45は、図5に示すように、略平板状に形成されたベース部45aと、ローラ36を収容保持するための一対のローラ保持部45bと、中央部に形成されたガイド用開口部45cとを有して構成される。
挟持ユニット39は、図5〜図7に示すように、ウェッジプレート37に取り付けられたベース部材39aと、ベース部材39aに取り付けられた支持部材39bと、圧縮ばね39cと、ばね押さえ39dとから構成される。ベース部材39aは、ケージ45のガイド用開口部45cに嵌合しており、ガイド用開口部45cにガイドされて車両の前後方向にスライド移動可能となっている。挟持ユニット39の組み立て構成について説明する。図6に示すように、まず、ベース部材39aのインナー側にベースプレート35を配置して、支持部材39bに圧縮ばね39cを挿通させる。次に、支持部材39bの先端部にばね押さえ39dを取り付けて、圧縮ばね39cが圧縮状態に保持されて組み立てられる。これにより、ウェッジプレート37にインナー側への力を常時作用させて、ローラ36が、ウェッジプレート37(ウェッジ溝37a)とベースプレート35(ウェッジ溝35a)との間に弾性的に挟持される。
アウターパッド41(摩擦材とも称される)は、図2に示すように、アウター側にシュープレート42を備えて構成される。アウターパッド41は、一対の制動面4aのうち、アウター側の制動面4aと対向するように配設される。インナーパッド43は、インナー側にシュープレート44を備えて構成される。インナーパッド43は、一対の制動面4aのうち、インナー側の制動面4aと対向するように配設される。なお、パッドにシュープレートを取り付けたものを、単にパッド(摩擦パッド)と称する場合もある。
図9に示すように、シュープレート44のインナー側には、断面視略矩形となって上下に延びてウェッジプレート37の結合突起53と嵌合可能な一対の結合溝44aが形成されている。シュープレート44における結合溝44aに隣接する部分に、ピン取付孔44bが形成されている。ピン取付孔44bには、図4に示す結合ピン70が取り付けられる。結合ピン70は、図10(c)および図10(d)に示すように、円盤状のばね荷重受容部71と、ばね荷重受容部71に繋がる連結軸部72と、連結軸部72に繋がって連結軸部72よりも大径の挿入軸部73と、ねじ部74とから構成される。結合ピン70は、ねじ部74がシュープレート44のピン取付孔44bに締結されて、シュープレート44に取り付けられる。
インナーパッド43をウェッジプレート37に装着する際には、図4に示す結合クリップ60が用いられる。結合クリップ60は、図10(a)および図10(b)に示すように、弾性変形可能な平板金属材料を用いて形成されており、スリット部62を有して湾曲するように形成されたベース部61と、ベース部61の上端部を折り曲げて形成された上側係止部63と、ベース部61の下端部を折り曲げて形成された下側係止部64とを備える。
結合クリップ60を用いて、インナーパッド43をウェッジプレート37に装着する手順について説明する。図11(a)に示すように、まずシュープレート44の結合溝44aをウェッジプレート37の結合突起53に嵌合させて、インナーパッド43を下方にスライド移動させ、シュープレート44の結合ピン70をウェッジプレート37のピン受容溝52に受容させる(図11(b)参照)。次に、図11(b)に示すように、ばね荷重受容部71とプレート保持部51との隙間に、上方から結合クリップ60を挿入して取り付けると、プレート保持部51の下端部に下側係止部64が係止されるとともに、プレート保持部51の上端部に上側係止部63が係止される。結合クリップ60を用いてウェッジプレート37にインナーパッド43を装着すると、ベース部61のばね力により、インナーパッド43をウェッジプレート37に弾性的に押し付けて装着することができる。このため、インナーパッド43をウェッジプレート37と一体的に移動させることができるので、インナーパッド43を回転方向および径方向に精度良く移動制御可能になる。また、インナーパッド43による引き摺りトルク等の発生も抑えられる。
ウェッジプレート37にインナーパッド43を装着した後、図1に示すように、上下に弾性変形可能なリーフスプリング9aをシュープレート44の上部に取り付け、このリーフスプリング9aを上側から押えるようにリテーナプレート9bを取り付ける。このようにして、インナーパッド43は、リーフスプリング9aのばね力により、アウターハウジング6bから抜け出ないように弾性的に保持される。
アジャストユニット30は、図2に示すように、押圧力センサー31と、アジャスタ本体部32と、アジャスタ筒状体33と、アジャスト用駆動歯車38とから構成される。押圧力センサー31は、制動面4aにインナーパッド43が押し付けられるときの押圧力を検出するセンサーである。アジャスタ本体部32は、円柱状に形成されており、その外周面に螺旋状の本体側ねじ(図示せず)を備える。アジャスタ筒状体33は、略筒状に形成されており、本体側ねじと噛合する螺旋状の筒側ねじ(図示せず)が内周面に形成された筒部33aと、筒部33aのインナー側端部に形成された調整用従動歯車33bとから構成される。アジャスタ筒状体33は、インナーハウジング6aとの間に設けられた軸受け30a(図18参照)により、インナーハウジング6aに対して回転自在に支持されている。アジャスト用駆動歯車38は、インナーハウジング6aに回転自在に支持されるとともに、一対のアジャストユニット30の各々の調整用従動歯車33bと噛合している。アジャストユニット30により、ブレーキ操作が行われる毎にローター4の制動面4aとインナーパッド43との隙間が所定間隔になるように隙間調整(アジャスト)が行われる。
アジャストユニット30は、アジャストケース34とインナーハウジング6aとの間に配設されている。アジャストユニット30は、アジャスト用駆動歯車38によりアジャスタ筒状体33を回転させ、アジャスタ本体部32をアウター側に押し出すことで、制動ユニット11を介してインナーパッド43をローター4の制動面4aに近づけるように移動させて、隙間調整を行うことができるようになっている。
制動ユニット11は、アジャストケース34のアウター側に設けられている。ベースプレート35は、キャリア5のインナー側径方向移動規制部17に載置されるとともに、キャリア5のインナー側回転方向移動規制部16に挟持されて配設される。図2および図3に示すように、ベースプレート35には、ベースプレート35の回転方向への移動を規制して位置決めするための押圧位置決め部材80が装着されている。押圧位置決め部材80は、図12に示すように、弾性変形可能な平板金属材料を用いて形成されており、撓み量dだけ変形させて形成された板状本体部81と、板状本体部81の上端部を折り曲げて形成された上側係止部82と、板状本体部81の上下方向における中央部を折り曲げて形成された係合部83とを備えて構成される。
カム駆動ユニット100は、図13および図14に示すように、電力供給を受けて回転駆動する電動モータ110と、電動モータ110の回転駆動力が入力される減速機120と、減速機120の出力軸と接続された駆動力伝達軸130と、駆動力伝達軸130と接続された歯車ユニット140と、歯車ユニット140の出力側と接続されたカム駆動軸170とから構成される。
電動モータ110は、電力供給を受けて回転駆動力を発生するモータ本体部111と、モータ本体部111で発生した回転駆動力を出力するためのモータ出力軸112とを有して構成される。電動モータ110には、電動モータ110の回転角を検出する回転角センサー113(例えばエンコーダー)が内蔵されている。本実施形態では、電動モータ110をインナーハウジング6aの外側に取り付けて、電動モータ110の配置の自由度を確保しており、電動モータ110の大型化にも対応できる構成になっている。
減速機120は、モータ出力軸112と接続された第1入力軸121と、図示しないサンギア、プラネタリギアおよびリングギア等を備えて構成される第1遊星歯車ユニット122と、第1遊星歯車ユニット122で減速された回転駆動力が入力される第2入力軸123と、図示しないサンギア、プラネタリギアおよびリングギア等を備えて構成される第2遊星歯車ユニット124とを備えて構成される。減速機120においては、モータ出力軸112の回転駆動力がまず第1遊星歯車ユニット122で減速され、さらに第2遊星歯車ユニット124で減速されて出力される。第2遊星歯車ユニット124の出力軸(リングギア)には、図16(a)に示すようなインボリュートセレーション軸受け部154が形成されている。本実施形態では、2組の遊星歯車ユニット122,124を連ねて構成された減速機120を例示しているが、他の構成の減速機(1組の遊星歯車ユニットからなる減速機)を用いても良い。
駆動力伝達軸130は、図15に示すように、円柱状の軸本体部131と、軸本体部131に形成されて円弧状の断面(図15(b)参照)を有する出力側インボリュートセレーション軸部132と、円弧状の断面(図15(b)参照)を有する入力側インボリュートセレーション軸部133とを有して構成される。入力側インボリュートセレーション軸部133は、第2遊星歯車ユニット124の出力軸に形成されたインボリュートセレーション軸受け部に噛合している。
歯車ユニット140は、入力側平歯車150と、入力側平歯車150と噛合する出力側平歯車160と、これら平歯車150,160を回転自在に保持する歯車保持枠141とから構成される。
入力側平歯車150は、図16に示すように、リング状の歯車本体部151と、歯車本体部151の周縁部に形成された複数の噛合歯152と、歯車本体部151に貫通して形成された軸挿入部153と、軸挿入部153の内周面に形成されたインボリュートセレーション軸受け部154とを備えて構成される。出力側平歯車160は、図14に示すように、リング状の歯車本体部161と、歯車本体部161の周縁部に形成されて噛合歯152と噛合する複数の噛合歯162と、歯車本体部161に貫通して形成された軸挿入部(図示せず)と、軸挿入部の内周面に形成されたインボリュートスプライン軸受け部(図示せず)とを備えて構成される。
歯車保持枠141は、入力側平歯車150および出力側平歯車160を噛合させた状態で回転自在に保持している。歯車保持枠141は、アウター側に突出する取り付け突起142を備えている。図14に示すように、アジャストケース34には、取り付け孔34aが形成されている。取り付け孔34aに取り付け突起142が挿入されて、歯車ユニット140は、ローター4の軸方向にスライド移動可能となってアジャストケース34に取り付けられる。
カム駆動軸170は、図17に示すように、円柱状の軸本体部171と、軸本体部171に形成された出力側インボリュートスプライン軸部172と、入力側インボリュートスプライン軸部173とを有して構成される。入力側インボリュートスプライン軸部173は、出力側平歯車160のインボリュートスプライン軸受け部と噛合し、出力側インボリュートスプライン軸部172は、カム部材27のインボリュートスプライン軸受け部27aと噛合している。カム駆動軸170は、図13および図14に示すように、軸受け179を介してアジャストケース34に回転自在に支持されている。
図18に示すように、本発明を適用したディスクブレーキ装置1を搭載する車両には、運転者がブレーキ操作をするブレーキペダル92が設けられている。ブレーキペダル92の踏込み力(ブレーキ操作力)は、踏込み力センサー92aで電気信号に変換されて検出される。また車両には、ローター4の回転方向(前進側fまたは後進側r)を検出するための回転方向センサー93が設けられている。電動モータ110の作動を制御するコントローラ91には、押圧力センサー31、踏込み力センサー92a、回転方向センサー93および回転角センサー113の各々で検出された検出結果が入力される。コントローラ91には、踏込み力センサー92aで検出されるブレーキ操作力と、そのブレーキ操作力に対応するインナーパッド43の押圧力とが、予め対応付けられて記憶されている。
以上ここまでは、ディスクブレーキ装置1の全体構成について説明した。以下においてはディスクブレーキ装置1の作動について、図18および図19を参照しながら、図20に示すフローチャートに沿って説明する。なお、以下においては、車両を前進走行させるときに、運転者によってブレーキペダル92が踏込み操作される場合の作動を例示して説明する。
まず、図20に示すステップS10において、回転方向センサー93で検出されたローター4の回転方向(前進側fまたは後進側r)が、コントローラ91に入力される。次にステップS20に進み、踏込み力センサー92aで検出されたブレーキペダル92へのブレーキ操作力を示す信号が、コントローラ91に入力される。続いてステップS30に進み、押圧力センサー31で検出されたインナーパッド43の押圧力を示す信号が、コントローラ91に入力される。
続くステップS40においてコントローラ91は、ステップS10で入力されたローター4の回転方向が前進側fであるか否かの判定を行い、ローター4の回転が前進側fである場合には、前進側fに向かってウェッジプレート37をスライド移動させるように、電動モータ110に駆動信号を出力する(ステップS51)。この駆動信号に基づいて電動モータ110が回転駆動されると、電動モータ110の回転駆動力が減速機120で減速された後、駆動力伝達軸部材130を介して歯車ユニット140に伝達される。歯車ユニット140に伝達された回転駆動力は、入力側平歯車150から出力側平歯車160、さらに出力側平歯車160からカム駆動軸部材170へと伝達されて、電動モータ110の回転駆動に応じてカム部材27が回転駆動される。カム部材27が回転駆動されると、カム部材27のカム側当接面27cによりウェッジプレート37のラック側当接面37dが押圧され、カム部材27の回転方向(この場合は前進側f)にウェッジプレート37がスライド移動される。
このように、インボリュート形状に形成されたカム側当接面27cをラック側当接面37dに当接させて、ウェッジプレート37をスライド移動させる構成なので、カム側当接面27cとラック側当接面37dとの間に生じるすべりを抑えて、カム部材27の回転駆動力を効率良くウェッジプレート37のスライド移動に変換することができる。
図18には、前進側fにスライド移動された状態の各部材を、ウェッジプレート37f、シュープレート44fおよびインナーパッド43fとして示している。図19には、前進側fにスライド移動された状態のウェッジプレート37f、シュープレート44fおよびインナーパッド43fの拡大図を示している。図19から分かるように、ウェッジプレート37が前進側fにスライド移動されると、ローラ36は、V字状のウェッジ溝37aうちで後進側の斜面に押し付けられる。そのため、ウェッジプレート37(ウェッジプレート37と一体になったシュープレート44およびインナーパッド43)が、この斜面の傾斜に沿うように前進側fにスライド移動しながらアウター側に押し出される。
一方、ステップS40において、ローター4の回転方向が後進側rと判定された場合には、後進側rに向かってウェッジプレート37をスライド移動させるように、コントローラ91から電動モータ110へ駆動信号が出力される(ステップS52)。図18には、後進側rにスライド移動された各部材を、ウェッジプレート37r、シュープレート44rおよびインナーパッド43rとして示している。
ウェッジプレート37が、カム部材27の回転角度に応じて前進側fまたは後進側rにスライド移動しながらアウター側に押し出され、その結果、インナーパッド43が制動面4aに押し付けられる。そうすると、制動面4aからの反力が、インナーパッド43、シュープレート44、ウェッジプレート37、ローラ36、ベースプレート35、アジャストケース34およびアジャストユニット30を介してキャリパ7(インナーハウジング6a)に作用し、キャリパ7がインナー側に押圧される。
キャリパ7がインナー側に押圧されてスライド移動すると、アウターハウジング6bにより、シュープレート42およびアウターパッド41が一体的にインナー側に押圧される。これにより、アウターパッド41がアウター側の制動面4aに押し付けられて、制動面4aに制動力を作用させることができる。このようにして、アウターパッド41およびインナーパッド43の各々が制動面4aに押し付けられて、ローター4に制動力を作用させる。
ディスクブレーキ装置1は、制動ユニット11により、制動面4aにインナーパッド43を押し付ける押圧力が自動的に増幅される(自己倍力を発生させる)構成となっている。この構成について、図19を参照しながら説明する。なお、以下においては、制動面4aとインナーパッド43との間の摩擦係数をμとして説明を行う。
図19に示すように、制動面4aにインナーパッド43を押圧力Fで押し付ける場合、インナーパッド43には前進側fにF×μの摩擦力が作用する。このとき、インナーパッド43と一体になったウェッジプレート37にも摩擦力F×μが作用し、ウェッジプレート37のウェッジ溝37aとローラ36との当接部分に摩擦力F×μが作用する。この当接部分では、摩擦力F×μの分力のうちで制動面4aに直交する方向への成分が、制動面4aに近づく方向に作用する反力F’としてウェッジプレート37に作用する。そのため、インナーパッド43は、元の押圧力Fにこの反力F’を加えた押圧力で制動面4aに押し付けられ、押圧力(F+F’)に対応する摩擦力(F+F’)×μがインナーパッド43に作用する。
インナーパッド43に作用する摩擦力が、F×μから(F+F’)×μへと増幅されると、それに伴ってインナーパッド43、シュープレート44およびウェッジプレート37が一体的に前進側fにスライド移動される。このように前進側にスライド移動されると、ウェッジプレート37はローラ36からさらに大きな反力を受け、これによりインナーパッド43は、さらに大きな押圧力で制動面4aに押し付けられる。このように、摩擦力によりインナーパッド43が前進側fにスライド移動される作動と、インナーパッド43がより大きな押圧力で制動面4aに押し付けられる作動とが繰り返されるウェッジ効果により、インナーパッド43の押圧力が自動的に増幅されるようになっている。
続いてステップS60に進み、アウターパッド41およびインナーパッド43を制動面4aに押し付けて制動力を作用させているとき、コントローラ91においては、押圧力センサー31で検出されたインナーパッド43の押圧力が、踏込み力センサー92aで検出されたブレーキ操作力に対応する押圧力よりも大きいか否かの判定が行われる。
ステップS60において、押圧力センサー31で検出された押圧力が、ブレーキ操作力に対応する押圧力よりも大きいと判定された場合にはステップS71に進む。前進走行の場合を想定した本実施形態では、ステップS71において、ウェッジプレート37を後進側に移動させて押圧力を弱めるように、コントローラ91から電動モータ110へ駆動信号が出力される。一方、押圧力センサー31で検出された押圧力が、ブレーキ操作力に対応する押圧力よりも小さいと判定された場合にはステップS72に進む。本実施形態の場合にはステップS72において、ウェッジプレート37を前進側に移動させて押圧力を強めるように、コントローラ91から電動モータ110へ駆動信号が出力される。
ステップS60、S71およびS72を繰り返して行うことで、ブレーキペダル92へのブレーキ操作力に対応する押圧力で、制動面4aにインナーパッド43が押し付けられるように電動モータ110の回転駆動制御が行われる。これにより、運転者が意図する制動力をローター4に作用させて、車両を減速させることができる。
以上ここまでは、ディスクブレーキ装置1の作動について説明した。ところで、ディスクブレーキ装置1は、ウェッジ効果を得るために、インナーパッド43を制動面4aに垂直な方向に移動させるときに、インナーパッド43を回転方向にスライド移動させる必要がある。一方、インナーパッド43を制動面4aに押し付けて制動力を作用させるためには、インナーバッド43が制動面4aに押し付けられている状態において、インナーパッド43がローター4と一緒になって回転しないように、インナーパッド43の回転方向への移動を規制する必要がある。
インナーバッド43が制動面4aに押し付けられている状態においては、制動面4aとインナーパッド43との間で発生する制動力の回転方向成分は、ウェッジプレート37およびローラ36を介してベースプレート35に伝達される。そこで、図2および図3に示すように、キャリア5に一対のインナー側回転方向移動規制部16を設け、これにベースプレート35を挟持させて、制動力の回転方向成分をインナー側回転方向移動規制部16で受け止める構成としている。インナー側回転方向移動規制部16を備えるキャリア5は、図1に示すように、サポートプレート3を介してアクスル2に固定されている。そのため、制動力の回転方向成分を、アクスル2に固定されたキャリア5で受け止めて、インナーバッド43(ベースプレート35)の回転方向への移動を確実に規制できる。特にインナーパッド43の近傍に位置するベースプレート35を、インナー側回転方向移動規制部16により挟持するので、インナーパッド43の回転方向への移動を効果的に規制できる。
一方で、制動面4aとインナーパッド43との間で発生する制動力のうち、ローター4の径方向成分は、インナーパッド43、シュープレート44およびウェッジプレート37の少なくともいずれかが、キャリア5のインナー側径方向移動規制部17に当接して受け止められる。このように、インナーパッド43に作用する回転方向の力および径方向の力の両方が、アクスル2に固定されたキャリア5によってしっかりと受け止められるので、ディスクブレーキ装置1を、剛性を高めた堅牢な構造にすることができる。このような堅牢な構造にすることで、ブレーキ操作に対応した制動力を制動面4aに精度良く作用させることが可能になり、ブレーキ操作の感触を向上させることができる。
また、図2に示すように、インナー側回転方向移動規制部16によってベースプレート35の回転方向への移動が規制されているものの、ウェッジプレート37およびインナーパッド43は回転方向へのスライド移動が許容されている。そのため、インナーパッド43を制動面4aに垂直な方向に移動させるときには、インナーパッド43を回転方向にスライド移動させて、ウェッジ効果により制動力を増幅させることができる。なお、アウターパッド41は、キャリア5に設けられた一対のアウター側回転方向移動規制部19に挟持されて回転方向の移動が規制された状態で、アウター側径方向移動規制部20に載置される。
以上、インナーパッド43を回転方向にスライド移動させながら制動面4aに押し付けることを許容しつつ、制動力を作用させているときにはインナーパッド43の回転方向への移動を効果的に規制できる構成について説明した。
ところで、ウェッジ効果を利用したディスクブレーキ装置1では、インナーパッド43の押圧力を精度良く制御するために、インナーパッド43の回転方向へのスライド移動を精度良く制御することが重要である。インナーパッド43はベースプレート35を基準としてスライド移動されるため、基準となるベースプレート35の回転方向への移動を規制して位置決めをする必要がある。一方、ディスクブレーキ装置1は、一対のインナー側回転方向移動規制部16間にベースプレート35を挿入して組み立てられるため、加工誤差を吸収するための隙間(クリアランス)を設ける必要がある。
このクリアランスを有するために、一対のインナー側回転方向移動規制部16間にベースプレート35を配置すると、ベースプレート35とインナー側回転方向移動規制部16との間に、クリアランスに対応した隙間が生じる。このため、カム部材27を駆動させて、ウェッジプレート37に前進側にスライド移動させようとすると、まず、カム部材27に作用する反力により、ベースプレート35がクリアランス分だけ後進側にスライド移動される。このとき、カム部材27に作用する反力が受け止められていないので、カム部材27を駆動させてもウェッジプレート37は前進側にスライド移動されない。ベースプレート35がクリアランス分だけ後進側にスライド移動されてインナー側回転方向移動規制部16に当接すると、カム部材27に作用する反力がインナー側回転方向移動規制部16で受け止められて、カム部材27の駆動に応じてウェッジプレート37が前進側にスライド移動される。このように、クリアランスがあると、カム部材27に作用する反力によりベースプレート35がスライド移動される分だけ、ウェッジプレート37(インナーパッド43)の駆動遅れが発生する。この駆動遅れは、インナーパッド43の押圧力を制御するために、カム部材27の駆動方向を切り換える度に発生する。
そこで、ディスクブレーキ装置1には、図2および図3に示すように、一対のインナー側回転方向移動規制部16間にベースプレート35を配置した後、ベースプレート35の後進側端部とインナー側回転方向移動規制部16との隙間に、押圧位置決め部材80を上下に挿入して取り付けている。これにより、押圧位置決め部材80を構成する板状本体部81のばね力よって、ベースプレート35の前進側端部をインナー側回転方向移動規制部16に弾性的に押し付けて、ベースプレート35を回転方向に位置決めした状態に保持することができる。このため、カム部材27を駆動するときに、ベースプレート35がスライド移動されることなく、カム部材27に作用する反力が押圧位置決め部材80の板状本体部81で受け止められる。よって、カム部材27の駆動に応じて、ウェッジプレート37を前進側に即座にスライド移動させることができる。このように、ディスクブレーキ装置1は、加工誤差を吸収するためのクリアランスを設けつつ、このクリアランスがあるために発生するウェッジプレート37の駆動遅れを防止できるようにして、インナーパッド43を制御通りにスライド移動させて制動面4aに押し付けることができるように構成されている。なお、クリアランスは、板状本体部81を圧縮させた状態で挿入できる値に設定されている。
押圧位置決め部材80を構成する板状本体部81のばね力について、図7を用いて説明する。制動面4aに各パッド41,43を押し付けて制動力を作用させるときには、電動モータ110の回転駆動力を用いてカム部材27を駆動させ、ウェッジプレート37をインナー側に引き寄せる圧縮ばね39cのばね力と制動力とに抗する駆動力F’をウェッジプレート37に作用させて、ウェッジプレート37を前進側にスライド移動させる。ウェッジプレート37を駆動力F’で前進側にスライド移動させると、カム部材27には後進側に向けて反力Fが作用する。押圧位置決め部材80は、板状本体部81を変形させるのに必要なばね力Fが、反力Fよりも大きくなるように構成されている。このため、一対のインナー側回転方向移動規制部16とベースプレート35との間に隙間が生じないように、ベースプレート35の前進側端部をインナー側回転方向移動規制部16に弾性的に押し付けて、回転方向に位置決めした状態を維持することができる。
ところで、インナーパッド43が摩耗したときには、インナーパッド43と制動面4aとの隙間を所定間隔に保つために、インナーパッド43およびベースプレート35を制動面4aに近づくようにアジャストさせる必要がある。インナーパッド43およびベースプレート35を制動面4aに近づけてアジャストさせる場合には、図7に示すように、F×μ(押圧位置決め部材80とインナー側回転方向移動規制部16との間の摩擦係数)の力が、アジャスト力Fに対する抵抗力としてインナー側に向けて作用する。板状本体部81は、F>F×μの関係が成り立つようなばね力Fを有している。このため、ベースプレート35を回転方向に位置決めしたままで、アジャストユニット30により、インナーパッド43を制動面4aに近づけてアジャストさせることができる。
ベースプレート35とインナー側回転方向移動規制部16との隙間に押圧位置決め部材80が挿入されると、係合部83がベースプレート35の後進側端部と係合して、押圧位置決め部材80がベースプレート35に取り付けられる。このため、ベースプレート35とインナー側回転方向移動規制部16との隙間から、押圧位置決め部材80が脱落することを防止できる。
本実施形態に係るディスクブレーキ装置1では、押圧位置決め部材80が、後進側に向けて作用する反力Fを受け止める位置、すなわち、ベースプレート35の後進側端部とインナー側回転方向移動規制部16との隙間に挿入される。このため、後進走行時には制動力によって板状本体部81が変形し、一対のインナー側回転方向移動規制部16とベースプレート35との間に隙間が生じる可能性がある。しかし、後進走行よりも一般的に頻度の高い前進走行を優先し、前進走行時におけるウェッジプレート37の駆動遅れを防止できる構成になっている。
以上、ベースプレート35の回転方向の移動を規制しつつ、制動面4aに近づく方向への移動を許容する構成について説明した。
ところで、電動モータ110の回転駆動力を効率良くカム部材27に伝達するためには、電動モータ110をカム駆動軸170の軸線上に配置する構成が好ましい。しかし、この構成では、ディスクブレーキ装置1を搭載する車両の構成部品と電動モータ110とが干渉して、電動モータ110の配置スペースが制約を受ける虞がある。特に電動モータ110が大型になるに従い、電動モータ110の配置スペースは制約を受けやすい。
そこで、ディスクブレーキ装置1においては、電動モータ110をカム駆動軸170の軸線上に配置するのではなく、カム駆動軸170に対してモータ出力軸112が外周側に位置するように、キャリパ7(インナーハウジング6a)の外周部に電動モータ110を取り付けて構成される。このように、キャリパ7の外周部に電動モータ110を取り付けると、ディスクブレーキ装置1を搭載する車両の構成部品と電動モータ110との干渉を回避しつつ、電動モータ110の配置の自由度を高めることができる。
キャリパ7の外周部に電動モータ110を取り付けると、モータ出力軸112の回転駆動力をカム駆動軸170に伝達するための機構が必要となる。電動モータ110が取り付けられるキャリパ7は、スライドピン8を介してキャリア5に取り付けらており、スライド移動を許容するためのクリアランスを有している。一方、カム駆動軸170は、ベースプレート35を介してキャリア5に位置決めされている。そのため、モータ出力軸112(減速機120の出力軸)の軸線とカム駆動軸170の軸線とが、傾いて位置する場合があり得る。
そのため、駆動力伝達軸130を構成する出力側インボリュートセレーション軸部132、および入力側インボリュートセレーション軸部133は、図15(b)に示すように円弧状の断面を有した構成が好ましい。これにより、駆動力伝達軸130は、モータ出力軸112(減速機120の出力軸)の軸線とカム駆動軸170の軸線との傾きを許容しつつ、軸部と軸受け部との噛合を保持して回転駆動力をスムーズに伝達させることができる。歯車ユニット140は、入力側平歯車150の噛合歯152と、出力側平歯車160の噛合歯162とのバックラッシが極力小さくなるように構成されているので、電動モータ110の回転駆動力を応答性良く且つ効率良く伝達させることができる。
アジャストユニット30によりインナーパッド43アジャストさせると、カム部材27とカム駆動軸170とが一体となってアウター側に押し出される。一方、カム駆動軸170に回転駆動力を伝達する歯車ユニット140は、インナーハウジング6aに当接して、ローター4の軸方向への移動が規制されている。そこで、カム駆動軸170の入力側インボリュートスプライン軸部173と、出力側平歯車160のインボリュートスプライン軸受け部とを、互いのローター4の軸方向への移動を許容しつつ回転駆動力を伝達できるように噛合させている。そのため、アジャストに応じて、歯車ユニット140に対してカム駆動軸170がアウター側に移動されても、入力側インボリュートスプライン軸部173と出力側平歯車160のインボリュートスプライン軸受け部との噛合が保持される。よって、アジャストを許容しつつ、電動モータ110の回転駆動力を歯車ユニット140を介してカム駆動軸170に伝達することができる。なお、入力側インボリュートスプライン軸部173は、アジャストに対応させて、軸方向に延びて形成されている。
上述の実施形態では、押圧力センサー31を用いてインナーパッド43の押圧力を検出し、この押圧力をフィードバックさせて電動モータ110の回転駆動制御を行う構成例を説明したが、本発明はこの構成例に限定して適用されるものではない。例えば、インナーパッド43の押圧力を検出する代わりに、制動面4aにインナーパッド43を押し付けることにより生じるブレーキトルクを検出したり、車両の減速度を検出したりして、電動モータ110の回転駆動制御を行うように構成しても良い。
上述の実施形態では、インナーパッド43と制動面4aとの間の隙間に応じて、アジャスト用駆動歯車38が自動で回転駆動されて隙間調整される構成例について説明したが、本発明はこの構成例に限定されない。この構成に代えて、アジャスト用駆動歯車38を回転駆動するためのアジャスト用電動モータを別途設け、このアジャスト用電動モータの回転駆動を制御して隙間調整を行うように構成しても良い。
1 ディスクブレーキ装置
2 アクスル(支持部材)
4 ローター
4a 制動面
5 キャリア
7 キャリパ
16 インナー側回転方向移動規制部(回転方向移動規制部)
17 インナー側径方向移動規制部(径方向移動規制部)
27 カム部材(スライド部材移動機構)
35 ベースプレート(ベース部材)
36 ローラ(スライド部材移動機構)
37 ウェッジプレート(スライド部材)
43 インナーパッド(摩擦パッド)
100 カム駆動ユニット(スライド部材移動機構)

Claims (2)

  1. 制動対象となる回転体に連結されて回転する円盤状の制動面を有したローターと、前記回転体を回転自在に支持する支持部材に取り付けられて前記ローターの制動面に対向して配置されたキャリアと、前記キャリアに前記制動面に垂直な方向へ移動可能に取り付けられたキャリパと、前記ローターの制動面に対向して配置される摩擦パッドと、前記キャリパに取り付けられて前記摩擦パッドを前記制動面に押し付ける作動を行わせる制動作動機構とを有して構成されるディスクブレーキ装置であって、
    前記制動作動機構が、前記キャリパに保持されるベース部材と、前記ベース部材に対向配置されて前記摩擦パッドを保持するスライド部材と、前記ベース部材および前記スライド部材の間に設けられ、前記ベース部材に対して前記スライド部材を前記制動面に平行且つ前記ローターの回転方向にスライド移動させながら前記制動面に垂直な方向に移動させるスライド部材移動機構とを備え、
    前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドを前記スライド部材移動機構により前記ローターの回転方向および前記制動面に垂直な方向に移動させて、前記摩擦パッドを前記制動面に押し付けて前記ローターの回転を制動するように構成され、
    前記キャリアが、前記ベース部材と前記ローターの回転方向に対向し、前記ベース部材と前記ローターの回転方向に当接して、前記ローターの回転方向への前記ベース部材の移動を規制する回転方向移動規制部を備え、
    前記ベース部材は、前記回転方向移動規制部により前記ローターの回転方向への移動が規制された状態のままで前記制動面に垂直な方向へ移動可能に前記キャリパに保持されたことを特徴とするディスクブレーキ装置。
  2. 前記キャリアが、前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドの少なくともいずれかと前記ローターの径方向に対向し、前記スライド部材およびこれに保持された前記摩擦パッドの少なくともいずれかと前記ローターの径方向に当接して、前記ローターの径方向への前記摩擦パッドの移動を規制する径方向移動規制部を備えたことを特徴とする請求項1に記載のディスクブレーキ装置。
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