JP2006038173A - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式ブレーキ装置に課せられたコンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価にブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことである。
【解決手段】電動モータのロータ６にねじ機構としてのボールねじのナット８を内嵌して、直動部材としてのねじ軸９の前端側に、ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する押圧部材１１を取り付け、ねじ軸９の後端に螺着したボルト１６の段付き部１６ａに、ねじ軸９の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度でロータ６の内径面に接触し、ねじ軸９の直線運動を前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチとしての止め輪部材１７を取り付けることにより、コンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価にブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換して、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。

車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができ、コンパクトに設計できる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構によって直動部材に直線駆動力を伝達し、直動部材の直線運動でブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである。

通常、電動式ブレーキ装置は車両のばね下に取り付けられるので、コンパクトで軽量な設計が可能なことが望まれる。このような設計を可能とするために、電動式ブレーキ装置の駆動力変換機構には、電動モータで回転駆動される回転体に直動部材を螺合したねじ機構が多く採用され、ねじ機構としては摩擦抵抗が小さく駆動力の変換ロスが少ないボールねじが多く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。一部には、軸方向で対向する２つのカム部材のカム面間にカム面と係合する複数の転動体を配したカム機構を採用したものもある。

これらの電動式ブレーキ装置では、ブレーキ部材の摩耗に伴って直動部材によるブレーキ部材の押圧位置が前方へ移動するように変化する。このため、ブレーキ効きの応答性を確保するためには、このブレーキ部材の摩耗に伴う押圧位置の変化に応じて、直動部材の待機位置を前方へ徐々に変化させる必要がある。

特許文献１に記載されたものでは、制動時に電動モータを正回転させてブレーキ部材押圧側へ前進させた直動部材としてのボールねじのねじ軸を、制動解除時に電動モータを逆回転させてブレーキ部材から後退させたのち、再び電動モータを正回転させてねじ軸を待機位置に戻すようにしているが、ブレーキ部材の摩耗を補償するように待機位置を変化させることはしていない。

また、特許文献２に記載されたものは、駆動力変換機構と直動部材としてのピストンの間に調整ねじを設け、この調整ねじと電動モータのロータとの間に、ロータの所定範囲を越える回転変位のみを伝達するリミッタと一方向クラッチとを設け、ロータの制動時の回転変位が所定範囲を越えたとき、ロータの制動解除時の逆回転変位を一方向クラッチを介して調整ねじに伝達して、ピストンを被制動部材であるディスクロータ側へ前進させ、ブレーキ部材であるブレーキパッドの摩耗を補償するようにしている。

特開２００２−２１３５０５号公報（第２−４頁、第１−２図） 特開２０００−２８３１９５号公報（第２−５頁、第１−４図）

特許文献１に記載の電動式ブレーキ装置でブレーキ部材の摩耗を補償するためには、ブレーキ部材の摩耗量を検出し、制動解除後に再び電動モータを正回転させてねじ軸を待機位置に戻すときに、検出したブレーキ部材の摩耗量に応じて待機位置を変化させればよいが、別途のセンサや余分の制御アルゴリズムを必要とし、装置が複雑なものとなる。

一方、特許文献２に記載されたものは、別途のセンサや制御アルゴリズムを必要とせずに、ブレーキパッドの摩耗を補償することができるが、そのパッド摩耗補償機構が複雑で部品点数も多いので、電動式ブレーキ装置に課せられるコンパクトで軽量な設計が難しく、かつ、製造コストも高価なものとなる問題がある。

また、特許文献１および２に記載されたものは、いずれも制動解除時に電動モータを逆回転させる必要があるので、制動解除のタイミングが遅れ、運転者に違和感を与える問題もある。

そこで、本発明の課題は、電動式ブレーキ装置に課せられたコンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価にブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことである。

上記の課題を解決するために、本発明は、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記直動部材の直線運動を前記ブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けた構成を採用した。

すなわち、直動部材の直線運動をブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けることにより、少ない部品点数の追加で、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに保持できるようにし、コンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価にブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込めるようにした。

前記駆動力変換機構を、前記電動モータの回転駆動力によって回転する筒状回転部材の内径側に設けたねじ機構とし、このねじ機構によって直線駆動力を伝達される前記直動部材が、前記筒状回転部材の内径側でその軸方向に直線運動するようにし、前記直動一方向クラッチを前記直動部材側に回転可能に取り付けられ、前記筒状回転部材の内径面に係合するものとすることにより、コンパクトな設計に適したねじ機構を駆動力変換機構に採用して、ブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができる。

前記直動一方向クラッチを、前記直動部材の軸方向へのガタ隙間を設けて取り付けることにより、制動後の直動部材をこの軸方向へのガタ隙間分だけブレーキ部材から逃がし、非制動時のブレーキ部材の引きずりを防止することができる。

前記直動一方向クラッチを、環状で円周上の一箇所が切断され、内径縁が前記直動部材側と非接触で、外径縁が前記筒状回転部材の内径面と、前記直動部材の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触する止め輪部材とすることにより、直動一方向クラッチをシンプルで軽量なものとすることができる。

前記止め輪部材をばね鋼で形成することにより、直動一方向クラッチの効きに緩衝性を持たせることができる。

前記直動一方向クラッチが係合する筒状回転部材の内径面を粗面とすることにより、直動一方向クラッチの効きを良好に確保することができる。

前記粗面とした筒状回転部材の内径面の表面粗さＲａは６．３〜５０μｍとするのが好ましい。表面粗さＲａが６．３μｍ未満では直動一方向クラッチの効きを十分に確保できず、５０μｍを超えると直動部材が前進するときの摩擦抵抗が大きくなるからである。

前記ねじ機構をボールねじとすることにより、駆動力変換機構における駆動力の変換ロスを少なくすることができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、直動部材の直線運動をブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けたので、少ない部品点数の追加で、ブレーキ部材が摩耗しても制動後の直動部材を常にブレーキ部材の押圧位置近くに保持でき、コンパクトで軽量な設計を損なうことなく、かつ、安価にブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができる。

前記駆動力変換機構を、電動モータの回転駆動力によって回転する筒状回転部材の内径側に設けたねじ機構とし、このねじ機構によって直線駆動力を伝達される直動部材が、筒状回転部材の内径側でその軸方向に直線運動するようにし、直動一方向クラッチを直動部材側に回転可能に取り付けられ、筒状回転部材の内径面に係合するものとすることにより、コンパクトな設計に適したねじ機構を駆動力変換機構に採用して、ブレーキ部材の摩耗補償機構を組み込むことができる。

前記直動一方向クラッチを、直動部材の軸方向へのガタ隙間を設けて取り付けることにより、制動後の直動部材をこの軸方向へのガタ隙間分だけブレーキ部材から逃がし、非制動時のブレーキ部材の引きずりを防止することができる。

前記直動一方向クラッチを、環状で円周上の一箇所が切断され、内径縁が直動部材側と非接触で、外径縁が筒状回転部材の内径面と、直動部材の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触する止め輪部材とすることにより、直動一方向クラッチをシンプルで軽量なものとすることができる。

前記止め輪部材をばね鋼で形成することにより、直動一方向クラッチの効きに緩衝性を持たせることができる。

前記直動一方向クラッチが係合する筒状回転部材の内径面を粗面とすることにより、直動一方向クラッチの効きを良好に確保することができる。

前記ねじ機構をボールねじとすることにより、駆動力変換機構における駆動力の変換ロスを少なくすることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この電動式ブレーキ装置は、図１に示すように、キャリパ１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパ１と一体に形成したケーシング４の内径面に、電動モータのステータ５が固定されるとともに、筒状回転部材としてのロータ６が軸受７ａ、７ｂで回転自在に支持されている。ロータ６の軸方向前端側には、駆動力変換機構であるねじ機構としてのボールねじのナット８が内嵌されて、直動部材としてのねじ軸９がボール１０を介してナット８に螺合され、ねじ軸９の前端側に、ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する別体の押圧部材１１が取り付けられて、ボルト１２で結合されたねじ軸９と押圧部材１１が回り止めキー１３で回り止めされている。なお、ケーシング４の前端側は、キャリパ１と押圧部材１１間に取り付けられたブーツ１４でシールされ、後端側は蓋１５で閉塞されている。

図２（ａ）に示すように、前記ボールねじのねじ軸９の後端にはボルト１６が螺着され、このボルト１６に設けられた段付き部１６ａに、直動一方向クラッチとしての止め輪部材１７が取り付けられている。この止め輪部材１７はばね鋼で形成され、図３に示すように、環状で円周上の一箇所に切断部１７ａを設けたものである。また、後述するブレーキパッド３の交換時に、縮径してロータ６の内径面から取り外すために、切断部１７ａの両側に工具の爪を引っ掛ける孔１７ｂが設けられている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記止め輪部材１７は、内径縁がボルト１６の段付き部１６ａと非接触で段付き部１６ａの回りに回転可能とされ、外周に屈曲部１７ｃが設けられて、外径縁がロータ６の内径面に対して、ねじ軸９の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触するようになっており、ねじ軸９の直線運動を前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する。なお、止め輪部材１７の外径縁が接触するロータ６の内径面は、止め輪部材１７の外径縁との摩擦抵抗を適度に確保するために、表面粗さＲａが６．３〜５０μｍの粗面とされている。

前記ねじ軸９が前進する制動時には、図２（ａ）に示すように、止め輪部材１７はロータ６に追随して回転しながら、ボルト１６の頭部に当接してねじ軸９と一緒に前進方向へ移動する。また、電動モータの回転が停止する制動解除時には、図２（ｂ）に示すように、ボールねじの遊び分だけねじ軸９が後退すると、止め輪部材１７は段付き部１６ａに沿ってねじ軸９の後端側へ相対移動し、ねじ軸９の後端面に係止されて、それ以上のねじ軸９の後退を阻止する。このため、段付き部１６ａの長さに相当する止め輪部材１７の取り付けの軸方向へのガタ隙間分だけ、制動後のねじ軸９は僅かに後退を許容されるので、非制動時のブレーキパッド３の引きずりは生じない。

以上のように、この電動式ブレーキ装置は、制動時に電動モータを一方向へ回転させ、制動解除時は電動モータを停止するのみであり、止め輪部材１７のロータ６の内径面への係合位置が、制動時のブレーキパッド３の摩耗の進行に伴って少しずつ前方へ移動し、制動後のねじ軸９の待機位置が前方へ移動するように自然に変化する。図４は、ブレーキパッド３が摩耗した状態であり、ねじ軸９と止め輪部材１７は、少しずつの前方への移動の積み重ねによって、かなり前方まで移動している。

つぎに、前記摩耗したブレーキパッド３の交換方法を説明する。図４に示したように、ねじ軸９と止め輪部材１７がかなり前方へ移動した状態で、図５に示すように、ケーシング４から蓋１５を取り外したのち、止め輪部材１７を工具で縮径してロータ６の内径面から取り外す。こののち、電動モータを逆転してねじ軸９を初期の位置まで後退させ、ブレーキパッド３を新しいものと交換する。

上述した実施形態では、直動一方向クラッチとしての止め輪部材の外周縁を、ねじ軸の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度でロータの内径面に接触させるために、その外周部を屈曲させたが、外周部を湾曲させて傾斜した角度で接触させるようにしてもよい。また、直動一方向クラッチは実施形態の止め輪部材に限定されることはなく、駆動力変換機構もボールねじを用いたものに限定されることはない。

電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の要部を拡大して示す断面図 図２の止め輪部材を示す平面図 図１のブレーキパッドが摩耗した状態を示す縦断面図 図４の摩耗したブレーキパッドの交換方法を説明する縦断面図

符号の説明

１ キャリパ
２ ディスクロータ
３ ブレーキパッド
４ ケーシング
５ ステータ
６ ロータ
７ａ、７ｂ 軸受
８ ナット
９ ねじ軸
１０ ボール
１１ 押圧部材
１２ ボルト
１３ 回り止めキー
１４ ブーツ
１５ 蓋
１６ ボルト
１６ａ 段付き部
１７ 止め輪部材
１７ａ 切断部
１７ｂ 孔
１７ｃ 屈曲部

Claims (8)

1. 電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を備え、この駆動力変換機構によって直線駆動力を伝達される直動部材の直線運動で、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記直動部材の直線運動を前記ブレーキ部材を押圧する前進方向へは許容するが、後退方向へは阻止する直動一方向クラッチを設けたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
2. 前記駆動力変換機構を、前記電動モータの回転駆動力によって回転する筒状回転部材の内径側に設けたねじ機構とし、このねじ機構によって直線駆動力を伝達される前記直動部材が、前記筒状回転部材の内径側でその軸方向に直線運動するようにし、前記直動一方向クラッチを前記直動部材側に回転可能に取り付けられ、前記筒状回転部材の内径面に係合するものとした請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
3. 前記直動一方向クラッチを、前記直動部材の軸方向へのガタ隙間を設けて取り付けた請求項２に記載の電動式ブレーキ装置。
4. 前記直動一方向クラッチを、環状で円周上の一箇所が切断され、内径縁が前記直動部材側と非接触で、外径縁が前記筒状回転部材の内径面と、前記直動部材の前進方向と反対側へ突っ張るように傾斜した角度で接触する止め輪部材とした請求項２または３に記載の電動式ブレーキ装置。
5. 前記止め輪部材をばね鋼で形成した請求項４に記載の電動式ブレーキ装置。
6. 前記直動一方向クラッチが係合する筒状回転部材の内径面を粗面とした請求項２乃至５のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
7. 前記粗面とした筒状回転部材の内径面の表面粗さＲａを６．３〜５０μｍとした請求項６に記載の電動式ブレーキ装置。
8. 前記ねじ機構をボールねじとした請求項２至７のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。

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