JP2006038171A - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力変換機構にカム機構を採用した電動式ブレーキ装置に、駐車ブレーキの作動機構をコンパクトに組み込むことである。
【解決手段】電動モータ５の回転駆動力を減速機構から伝達される筒状回転部材８の軸方向前面側に、その回転運動を軸方向への直線運動に変換して、ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧するカム機構を設け、このカム機構全体を筒状回転部材８の軸方向へ移動可能として、筒状回転部材８の内径面に螺合する筒状ねじ部材１５をカム機構の後面側に当接し、筒状ねじ部材１５の内径側に駐車ブレーキの操作端によって回転駆動される駆動シャフト１７を挿入して、その回転を一方向クラッチ１９を介して筒状ねじ部材１５に伝達することにより、筒状ねじ部材１５を軸方向へ前進駆動して、軸方向へ移動可能なカム機構全体を介して、ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの回転駆動力をねじ機構で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し、特に、駐車ブレーキの作動機構を組み込んだ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して、この直線駆動力でブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである。

前記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としては、ナットとねじ軸が螺合するねじ機構が多く採用され、最近では、軸方向で対向する２つのカム部材のカム面間に、これらの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提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような電動式ブレーキ装置には、電気的制御が不能となったときのバックアップ機能を兼ねて、駐車ブレーキの作動機構をコンパクトに組み込んだものが要望されている。駐車ブレーキの作動機構を組み込んだ電動式ブレーキ装置は、駆動力変換機構にねじ機構を採用したものではいくつか提案されているが（例えば、特許文献２参照）、駆動力変換機構にカム機構を採用したものでは未だ開発されていない。

特開２００３−１５６０８６号公報（第３−５頁、第１−３図） 実用新案登録公報第２５４６３４８号（第２−４頁、第１図）

そこで、本発明の課題は、駆動力変換機構にカム機構を採用した電動式ブレーキ装置に、駐車ブレーキの作動機構をコンパクトに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し、この直線駆動力でブレーキ部材を被制動部材に押圧するとともに、駐車ブレーキの操作端によって駆動される駆動シャフトの回転駆動力を直線駆動力に変換し、この直線駆動力によっても前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧する駐車ブレーキの作動機構を組み込んだ電動式ブレーキ装置において、前記電動モータの回転駆動力をカム機構により直線駆動力に変換し、前記駆動シャフトの回転駆動力をねじ機構により直線駆動力に変換し、これらの直線駆動力への変換を同軸上で行う構成を採用した。

すなわち、電動モータの回転駆動力をカム機構により直線駆動力に変換し、駆動シャフトの回転駆動力をねじ機構により直線駆動力に変換し、これらの直線駆動力への変換を同軸上で行うことにより、駆動力変換機構にカム機構を採用した電動式ブレーキ装置に、駐車ブレーキの作動機構をコンパクトに組み込めるようにした。

前記カム機構とねじ機構による直線駆動力への変換を同軸上で行って、前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧する手段が、前記電動モータの回転駆動力を伝達される筒状回転部材を設けて、この筒状回転部材の軸方向前面側の同軸上に、その回転運動を軸方向への直線運動に変換して前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧するカム機構を設け、このカム機構全体を前記筒状回転部材の軸方向へ移動可能として、筒状回転部材の内径面に設けた雌ねじと螺合する雄ねじを外径面に設けた筒状ねじ部材を前記カム機構の後面側に当接し、この筒状ねじ部材の内径側に、前記筒状回転部材の軸方向後面側から前記駆動シャフトを同軸上に挿入し、この駆動シャフトの回転を一方向クラッチを介して前記筒状ねじ部材に伝達して、筒状ねじ部材を一方向に伝達される回転で軸方向へ前進駆動するねじ機構を設け、このねじ機構による筒状ねじ部材の前進駆動によって、前記軸方向へ移動可能なカム機構全体を介して、前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧するものとすることにより、ブレーキ部材が摩耗すると、その押圧される位置は次第に前方へ移るように変化するが、この押圧位置の変化に伴って、前進駆動される筒状ねじ部材で押圧されるカム機構全体の位置も前方へ変化させ、その待機位置をブレーキ部材の押圧位置近くに保持して、優れたブレーキ効きの応答性を自然に確保することができる。

前記カム機構としては、前記筒状回転部材の内径側で筒状回転部材と共回りし、軸方向へ移動可能で前面側に第１カム面を設けた第１カム部材と、この第１カム部材の前面側の同軸上で軸方向へ移動可能に配置され、後面側に前記第１カム面と対向する第２カム面を設けた第２カム部材と、前記第１カム面と第２カム面との間でこれらのカム面と係合し、前記第１カム部材の回転運動を第２カム部材の軸方向への直線運動に変換する複数の転動体とから成るものを採用することができる。

前記転動体にテーパころを用いることにより、大きな直線駆動力に対する負荷容量を確保できるとともに、転動体とカム面との相対滑りをなくすことができる。

前記筒状ねじ部材の雄ねじを、筒状ねじ部材の前面側を向くねじ山前面のフランク角が、ねじ山後面のフランク角よりも小さい鋸歯状ねじとすることにより、駆動シャフトから伝達される一方向の回転によって、筒状ねじ部材を軸方向へスムーズに前進駆動することができる。

前記駆動シャフトの外径面に円筒部材を軸方向へ移動可能にスプラインで嵌合し、前記筒状ねじ部材に一方向への回転を伝達する一方向クラッチをこの円筒部材に外嵌することにより、よりスムーズに筒状ねじ部材を軸方向へ前進駆動することができる。

前記筒状回転部材を支持する軸受の１つのみを、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持するものとし、残りの他の軸受をラジアル荷重だけを支持するものとすることにより、ラジアル荷重とスラスト荷重を負荷される筒状回転部材の軸受を安価なもので構成することができる。

前記電動モータの回転駆動力を、減速機構を介して前記筒状回転部材に伝達することにより、電動モータを小容量で小型のものとすることができる。

前記減速機構としては、ウォームギヤを用いることができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転駆動力をカム機構により直線駆動力に変換し、駐車ブレーキの操作端によって駆動される駆動シャフトの回転駆動力をねじ機構により直線駆動力に変換し、これらの直線駆動力への変換を同軸上で行うようにしたので、駆動力変換機構にカム機構を採用した電動式ブレーキ装置に、駐車ブレーキの作動機構をコンパクトに組み込むことができる。

前記カム機構とねじ機構による直線駆動力への変換を同軸上で行って、ブレーキ部材を被制動部材に押圧する手段を、電動モータの回転駆動力を伝達される筒状回転部材を設けて、この筒状回転部材の軸方向前面側の同軸上に、その回転運動を軸方向への直線運動に変換してブレーキ部材を被制動部材に押圧するカム機構を設け、このカム機構全体を筒状回転部材の軸方向へ移動可能として、筒状回転部材の内径面に設けた雌ねじと螺合する雄ねじを外径面に設けた筒状ねじ部材を前記カム機構の後面側に当接し、この筒状ねじ部材の内径側に、筒状回転部材の軸方向後面側から駆動シャフトを同軸上に挿入し、この駆動シャフトの回転を一方向クラッチを介して筒状ねじ部材に伝達して、筒状ねじ部材を一方向に伝達される回転で軸方向へ前進駆動するねじ機構を設け、このねじ機構による筒状ねじ部材の前進駆動によって、軸方向へ移動可能なカム機構全体を介して、ブレーキ部材を被制動部材に押圧するものとすることにより、ブレーキ部材が摩耗すると、その押圧される位置は次第に前方へ移るように変化するが、この押圧位置の変化に伴って、前進駆動される筒状ねじ部材で押圧されるカム機構全体の位置も前方へ変化させ、その待機位置をブレーキ部材の押圧位置近くに保持して、優れたブレーキ効きの応答性を自然に確保することができる。

前記カム機構を、軸方向で対向するカム面に複数の転動体を係合させるものとする場合は、前記転動体にテーパころを用いることにより、大きな直線駆動力に対する負荷容量を確保できるとともに、転動体とカム面との相対滑りをなくすことができる。

前記筒状ねじ部材の雄ねじを、筒状ねじ部材の前面側を向くねじ山前面のフランク角が、ねじ山後面のフランク角よりも小さい鋸歯状ねじとすることにより、駆動シャフトから伝達される一方向の回転によって、筒状ねじ部材を軸方向へスムーズに前進駆動することができる。

前記駆動シャフトの外径面に円筒部材を軸方向へ移動可能にスプラインで嵌合し、筒状ねじ部材に一方向への回転を伝達する一方向クラッチをこの円筒部材に外嵌することにより、よりスムーズに筒状ねじ部材を軸方向へ前進駆動することができる。

前記筒状回転部材を支持する軸受の１つのみを、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持するものとし、残りの他の軸受をラジアル荷重だけを支持するものとすることにより、ラジアル荷重とスラスト荷重を負荷される筒状回転部材の軸受を安価なもので構成することができる。

前記電動モータの回転駆動力を、減速機構を介して前記筒状回転部材に伝達することにより、電動モータを小容量で小型のものとすることができる。

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乃至図３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の後端側に取り付けられたケーシング４に、電動モータ５が出力軸５ａをディスクロータ２へのパッド押圧方向と直角に向けて取り付けられ、電動モータ５の回転駆動力が、減速機構としてのウォーム６とギヤ７の噛み合いで、ギヤ７の内径にスプライン結合された筒状回転部材８に伝達されるようになっている。

前記筒状回転部材８は、軸方向をパッド押圧方向に向けて、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持する深溝玉軸受９ａと、ラジアル荷重のみを支持する針状ころ軸受９ｂによって、キャリパ１の内径面に回転自在に支持され、その前端側の大径部内径面に、前面側に第１カム面１０ａを設けた第１カム部材１０が、軸方向へ移動可能にスプライン８ｓで嵌合されている。また、第１カム部材１０と同軸上の前面側には、後面側に第２カム面１１ａを設けた第２カム部材１１が、キャリパ１の内径面に取り付けられた回り止め部材１２に軸方向へ移動可能にスプライン１２ｓで嵌合されている。なお、第２カム部材１１には、キャリパ１の後端側とケーシング４内をシールするブーツ１３が取り付けられている。

前記第１カム面１０ａと第２カム面１１ａは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、円周方向で複数箇所に対向して設けられて、これらの対向するカム面１０ａ、１１ａの間に、各カム面１０ａ、１１ａと係合する複数の転動体としてのテーパころ１４が配され、電動モータ５から伝達される第１カム部材１０の回転運動を第２カム部材１１の直線運動に変換するカム機構が形成されている。

したがって、この電動式ブレーキ装置では、電動モータ５の回転駆動力が、ウォーム６およびギヤ７から成る減速機構を介して筒状回転部材８に伝達され、その回転運動が、第１カム部材１０、第２カム部材１１および複数のテーパころ１４から成るカム機構で直線運動に変換され、直線運動する第２カム部材１１によって、各ブレーキパッド３がディスクロータ２に押圧される。

図１乃至図３に示すように、前記筒状回転部材８の小径部内径面には雌ねじ８ａが設けられ、この雌ねじ８ａと螺合する雄ねじ１５ａを外径面に設けられた筒状ねじ部材１５が、第１カム部材１０の後端面に当接されている。この筒状ねじ部材１５の内径側には、筒状回転部材８の後端側から駐車ブレーキ用レバー１６で回転駆動される駆動シャフト１７が同軸上に挿入され、その先端側外径面に円筒部材１８が軸方向へ移動可能にスプライン１７ｓで嵌合されて、駆動シャフト１７と共回りする円筒部材１８の回転が一方向クラッチ１９を介して筒状ねじ部材１５に伝達されるようになっている。

前記一方向クラッチ１９は、筒状ねじ部材１５を第１カム部材１０側へ前進駆動する方向へのみ駆動シャフト１７の回転を伝達し、筒状ねじ部材１５は円筒部材１８および一方向クラッチ１９と一緒に前方へ移動する。前記筒状回転部材８の雌ねじ８ａと螺合する筒状ねじ部材１５の雄ねじ１５ａは、筒状ねじ部材１５がスムーズに前進駆動されるように、前面側を向くねじ山前面のフランク角が、ねじ山後面のフランク角よりも小さい鋸歯状ねじとされている。

前記駆動シャフト１７は、筒状回転部材８との間の深溝玉軸受２０ａと、一方向クラッチ１９と一体化された針状ころ軸受２０ｂとによって回転自在に支持され、止め輪２１で抜け止めされている。また、後述するブレーキパッド３の交換作業用に、駆動シャフト１７の後端面には六角穴１７ａが設けられ、外径面に爪部材２２が取り付けられるとともに、筒状ねじ部材１５の後端には、爪部材２２が嵌まり込む切欠き溝１５ｂが設けられている。

前記駐車ブレーキ用レバー１６は、駆動シャフト１７のセレーション１７ｂが切られた後端部を抱くアーム部が両側からボルト２３で締め付けられて取り付けられ、駐車ブレーキの操作端に接続されたワイヤ２４で回動されるようになっており、ケーシング４に取り付けられたストッパ２５で戻し位置を規制されている。なお、レバー１６が戻されるときの駆動シャフト１７の回転は、一方向クラッチ１９で遮断されるので、筒状ねじ部材１５には伝達されない。

したがって、この駐車ブレーキの作動機構は、レバー１６で回転駆動される駆動シャフト１７の回転を円筒部材１８と一方向クラッチ１９を介して筒状ねじ部材１５に伝達し、回転する筒状ねじ部材１５を、螺合する雄ねじ１５ａと雌ねじ８ａのリード角によって前進駆動して、その先端に当接された第１カム部材１０を押圧し、各スプライン８ｓ、１２ｓの嵌合で軸方向へ移動可能とされた第１カム部材１０と第２カム部材１１を含むカム機構全体を前方へ移動させて、各ブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧するものとなっている。

図５は、前記ブレーキパッド３が摩耗した状態を示す。ブレーキパッド３が摩耗すると、その押圧される位置は前方へ移るように変化するが、上述したように、駐車ブレーキを作動することにより前進駆動される筒状ねじ部材１５が、ブレーキパッド３の摩耗の進行に伴って、軸方向へ移動可能とされた第１カム部材１０と第２カム部材１１を含むカム機構全体を徐々に前方へ押し出し、その待機位置をブレーキパッド３の押圧位置近くに保持するので、電動式ブレーキと駐車ブレーキの両方に対して、優れたブレーキ効きの応答性を自然に確保することができる。

つぎに、前記ブレーキパッド３が摩耗したときの交換作業方法を説明する。図５に示したように、ブレーキパッド３が摩耗すると、第１カム部材１０と第２カム部材１１を含むカム機構全体と筒状ねじ部材１５とが、かなり前方へ移動する。この状態で、図６に示すように、駆動シャフト１７からレバー１６と止め輪２１を取り外して、駆動シャフト１７を円筒部材１８の奥まで押し込み、外径面に取り付けられた爪部材２２を筒状ねじ部材１５の後端に設けられた切欠き溝１５ｂに嵌め込む。

こののち、六角レンチ２６を後端面に設けられた六角穴１７ａに差し込んで、図６中に矢印で示すように、駆動シャフト１７を駐車ブレーキ作動時の回転方向と逆方向に回転させ、爪部材２２と切欠き溝１５ｂとの係合で筒状ねじ部材１５を逆回転させて、筒状ねじ部材１５を初期の位置に引き戻す。この状態で、前記カム機構全体を指等で後方へ押し戻し、ブレーキパッド３を新しいものと交換する。なお、駆動シャフト１７はドライバ等で逆回転させてもよい。

上述した実施形態では、カム機構の転動体にテーパころを用いたが、円筒ころやボールを用いることもできる。また、電動モータの回転駆動力の減速機構と、この回転駆動力を直線駆動力に変換するカム機構は、それぞれ実施形態のウォームギヤ方式のものや、転動体係合方式のものに限定されることはなく、他の方式のものを採用することもできる。

電動式ブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 図１の側面図 図１のIII−III線に沿った断面図 ａは図1のカム機構の部分を示す断面図、ｂはａのカム面の部分展開図 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５の摩耗したブレーキパッドを交換する作業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 電動モータ
５ａ 出力軸
６ ウォーム
７ ギヤ
８ 筒状回転部材
８ａ 雌ねじ
８ｓ スプライン
９ａ、９ｂ 軸受
１０、１１ カム部材
１０ａ、１１ａ カム面
１２ 回り止め部材
１２ｓ スプライン
１３ ブーツ
１４ テーパころ
１５ 筒状ねじ部材
１５ａ 雄ねじ
１５ｂ 切欠き溝
１６ レバー
１７ 駆動シャフト
１７ａ 六角穴
１７ｂ セレーション
１７ｓ スプライン
１８ 円筒部材
１９ 一方向クラッチ
２０ａ、２０ｂ 軸受
２１ 止め輪
２２ 爪部材
２３ ボルト
２４ ワイヤ
２５ ストッパ
２６ 六角レンチ

Claims (9)

1. 電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換し、この直線駆動力でブレーキ部材を被制動部材に押圧するとともに、駐車ブレーキの操作端によって駆動される駆動シャフトの回転駆動力を直線駆動力に変換し、この直線駆動力によっても前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧する駐車ブレーキの作動機構を組み込んだ電動式ブレーキ装置において、前記電動モータの回転駆動力をカム機構により直線駆動力に変換し、前記駆動シャフトの回転駆動力をねじ機構により直線駆動力に変換し、これらの直線駆動力への変換を同軸上で行うようにしたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。
2. 前記カム機構とねじ機構による直線駆動力への変換を同軸上で行って、前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧する手段が、前記電動モータの回転駆動力を伝達される筒状回転部材を設けて、この筒状回転部材の軸方向前面側の同軸上に、その回転運動を軸方向への直線運動に変換して前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧するカム機構を設け、このカム機構全体を前記筒状回転部材の軸方向へ移動可能として、筒状回転部材の内径面に設けた雌ねじと螺合する雄ねじを外径面に設けた筒状ねじ部材を前記カム機構の後面側に当接し、この筒状ねじ部材の内径側に、前記筒状回転部材の軸方向後面側から前記駆動シャフトを同軸上に挿入し、この駆動シャフトの回転を一方向クラッチを介して前記筒状ねじ部材に伝達して、筒状ねじ部材を一方向に伝達される回転で軸方向へ前進駆動するねじ機構を設け、このねじ機構による筒状ねじ部材の前進駆動によって、前記軸方向へ移動可能なカム機構全体を介して、前記ブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである請求項１に記載の電動式ブレーキ装置。
3. 前記カム機構が、前記筒状回転部材の内径側で筒状回転部材と共回りし、軸方向へ移動可能で前面側に第１カム面を設けた第１カム部材と、この第１カム部材の前面側の同軸上で軸方向へ移動可能に配置され、後面側に前記第１カム面と対向する第２カム面を設けた第２カム部材と、前記第１カム面と第２カム面との間でこれらのカム面と係合し、前記第１カム部材の回転運動を第２カム部材の軸方向への直線運動に変換する複数の転動体とから成るものである請求項２に記載の電動式ブレーキ装置。
4. 前記転動体にテーパころを用いた請求項３に記載の電動式ブレーキ装置。
5. 前記筒状ねじ部材の雄ねじを、筒状ねじ部材の前面側を向くねじ山前面のフランク角が、ねじ山後面のフランク角よりも小さい鋸歯状ねじとした請求項２乃至４のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
6. 前記駆動シャフトの外径面に円筒部材を軸方向へ移動可能にスプラインで嵌合し、前記筒状ねじ部材に一方向への回転を伝達する一方向クラッチをこの円筒部材に外嵌した請求項２乃至５のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
7. 前記筒状回転部材を支持する軸受の１つのみを、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持するものとし、残りの他の軸受をラジアル荷重だけを支持するものとした請求項２乃至６のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
8. 前記電動モータの回転駆動力を、減速機構を介して前記筒状回転部材に伝達するようにした請求項１乃至７のいずれかに記載の電動式ブレーキ装置。
9. 前記減速機構がウォームギヤを用いたものである請求項８に記載の電動式ブレーキ装置。

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