JP2006283811A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】 駐車ブレーキを備えた液圧式ディスクブレーキにおいて、シール部材の耐久性を向上させる。
【解決手段】 マスタタシリンダから液圧室１２に液圧を供給し、ピストン７を前進させて、ブレーキパッド３、４をディスクロータ２に押圧して制動力を発生させる。このとき、ブレーキパッド３、４の摩耗に追従して、パッド摩耗調整機構１３が伸長して、ピストン１０及びプッシュロッド２２との当接状態を維持する。駐車ブレーキ作動時には、電動モータ２６によって、ウォームギヤ２７を介してボール−ランプ機構２５を作動させ、プッシュロッド２２及びパッド摩耗調整機構１３を介してピストン１０を押圧し、ブレーキパッド３、４をディスクロータ２に押付ける。このとき、プッシュロッド２２が回転しないので、シール部材２３の耐久性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駐車ブレーキ機構を備えた液圧式のディスクブレーキに関するものである。

従来、自動車等の車両に搭載される液圧式のディスクブレーキにおいては、例えば特許文献１に記載されているように、駐車ブレーキ機構を備えたものが知られている。特許文献１に記載されたディスクブレーキは、常用ブレーキとして使用する場合には、液圧によってシリンダ内のピストンを作動させて、ブレーキパッドをディスクロータに押圧して、制動力を発生させる。また、駐車ブレーキとして使用する場合には、電動モータによって、歯車機構を介して、ねじ機構を回転させて、ピストンを作動させて、制動力を発生させる。
特開平８−２４４５９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のディスクブレーキでは、シリンダ内にねじ機構が配置され、その外部に電動モータ及び歯車機構が配置されている。このため、ねじ機構と歯車機構との間で回転力を伝達する回転軸回りをシールする必要がある。しかしながら、回転部分のシールは、直動部分のシールに対して、劣化し易いため、シール部材の耐久性が問題となる。

本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、耐久性に優れ、また、小型化が可能な駐車ブレーキを備えた液圧式のディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ディスクを介して両側に配置される一対のパッドと、ピストンを有底筒状のシリンダに摺動可能に嵌合させると共に液圧源からの液圧供給によって前記ピストンが摺動して前記一対のパッドを前記ディスクに接触させるキャリパと、前記シリンダの外部に配置され、前記ピストンの摺動方向に押圧力を発生する押圧機構と、前記シリンダの底部を摺動可能かつ液密的に貫通して配置され、前記押圧機構によって押圧されて移動するプッシュロッドと、前記シリンダ内に配置され、前記プッシュロッドの一端側に螺合されると共に前記ピストンに当接し、前記プッシュロッドによって押圧されて前記ピストンを押圧するクラッチ部材とを備えたディスクブレーキにおいて、
前記押圧機構は、回転アクチュエータと、該回転アクチュエータによる回転を直線運動に変換して前記プッシュロッドを押圧する回転−直動変換機構を有していることを特徴とする。
請求項２の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項１の構成において、前記回転−直動変換機構は、ボール−ランプ機構であり、該ボール−ランプ機構の回転ディスクの外周部に外歯が形成され、該外歯に前記回転アクチュエータの回転軸に取付けられたウォームが噛合わされていることを特徴とする。
請求項３の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項２の構成において、前記回転ディスクの回転軸と前記回転アクチュエータの回転軸とは直交していることを特徴とする。
請求項４の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項２又は３の構成において、前記ボール−ランプ機構の直動ディスクは、前記プッシュロッドと離間可能に設けられてなり、前記直動ディスクと前記回転ディスクとはその中心部で回動可能に凹凸嵌合していることを特徴とする。
請求項５の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項２乃至４のいずれかの構成において、前記ボール−ランプ機構のボール溝は、回転ディスク及び直動ディスクの外周側から中心側へ延ばされ、外周側が深く、中心側が浅い傾斜を有していることを特徴とする。
請求項６の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項２乃至４のいずれかの構成において、前記ボール−ランプ機構のボール溝は、半径の異なる同心円上に配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明に係るディスクブレーキによれば、液圧によってピストンを移動させて、パッドをディスクに押圧して制動力を発生させ、また、回転アクチュエータによって回転−直動変換機構を介してプッシュロッドを移動させ、クラッチ部材を介してピストンを前進させて、パッドをディスクに押圧して制動力を発生させることができる。このとき、プッシュロッドが回転しないので、シリンダの底部とのプッシュロッドとの間のシール部が劣化しにくい。
請求項２乃至４の発明に係るディスクブレーキによれば、回転ディスクの外周に形成された外歯にウォームが直接、噛合わされるので、軸方向の寸法を小さくすることができる。
請求項５及び６の発明に係るディスクブレーキによれば、ボール溝の長さを長くすることができ、ボール−ランプ機構の出力、ストロークを大きくすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るディスクブレーキ１は、キャリパ浮動型液圧ディスクブレーキであって、車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ２（ディスク）の両側に配置された一対のブレーキパッド３，４（パッド）と、ディスクロータ２を跨ぐキャリパ５と、車両の非回転部分に固定されてブレーキパッド３，４及びキャリパ５を移動可能に支持するキャリア（図示せず）とを備えている。

キャリパ５には、一方のブレーキパッド３の裏金６に対向する位置に有底のシリンダ７が形成されている。また、キャリパ５には、ディスクロータ２を跨いで他方のブレーキパッド４の裏金８に当接する爪部９が形成されている。シリンダ７の開口側には、有底円筒状のピストン１０がフォールバックシール１１を介して摺動可能に嵌装されている。このピストン１０の底部は、ブレーキパッド３の裏金６に当接している。シリンダ７及びピストン１０の内部には、液圧室１２が形成されている。この液圧室１２の内部には、パッド摩耗調整機構１３が設けられている。また、液圧室１２には、油圧源であるマスタシリンダ（図示せず）が接続される。シリンダ７の底部側には、駐車ブレーキ機構１４（押圧機構）が取付けられている。

パッド摩耗調整機構１３は、調整ナット１５（クラッチ部材）及び調整ねじ１６（プッシュロッド）を備えている。調整ナット１５は、ピストン１１内に回転可能に嵌合され、ピストン１１に摩擦係合する摩擦面１７を有している。また、調整ナット１５は、皿ばね１８及びスラストワッシャ１９によって、摩擦面１７がピストン１０に押圧されている。調整ねじ１６は、一端部が調整ナット１５に螺合し、他端部がシリンダ７に摺動可能に案内されて、その軸回りの回転が規制されている。また、調整ネジ１６は、コイルばね２０によってシリンダ７の底部側へ付勢されて、プッシュロッド２２の一端部に当接している。プッシュロッド２２の他端部は、シリンダ７の底部に摺動可能かつ液密的に貫通されて、駐車ブレーキ機構１４側へ延ばされている。シリンダ７の底部とプッシュロッド２２との間は、シール部材２３によってシールされている。

調整ナット１５と調整ねじ１６とは、多条ねじによって互いに螺合しており、回転−直線運動の変換が相互に可能となっている。また、調整ナット１５及び調整ねじ１６のねじ部には、所定の隙間（バックラッシュ）が設けられており、相対回転することなく、隙間の分だけ相互に直線移動できるようになっている。調整ナット１５は、調整ねじ１６よりも液圧室に対する受圧面積が大きく、また、コイルばね２０のばね力が皿ばね１８のばね力よりも大きくなっている。

駐車ブレーキ機構１４は、シリンダ４の背部に取付けられたケース２４内に、ボール−ランプ機構２５（回転−直動変換機構）と、ボール−ランプ機構２５を駆動する電動モータ２６（回転アクチュエータ）と、これらの間に介装されたウォームギヤ２７とを備えている。

ボール−ランプ機構２５は、軸受ブッシュ２８及びスラストベアリング２９によってケース２４に回転可能に支持されて軸方向に固定された回転ディスク３０と、軸方向に移動可能に支持されて、回り止め部３１によって回転方向に固定された直動ディスク３２と、これらの対向面それぞれに３つずつ形成されたボール溝３３、３４と、これらのボール溝３３、３４間に装入された３つのボール３５（鋼球）とを備えている。回転ディスク３０と直動ディスク３２とは、直動ディスクの軸部３２Ａを回転ディスクに嵌合させることによって、互いに同心上に回転可能に支持されている。ボール溝３３、３４は、図２に示すように、回転ディスク３０及び直動ディスク３２の外周側から中心側へ円弧状に延ばされており、これらのボール溝３３、３４を同心円上に配置する場合に比して、各ボール溝の長さを長く（中心角を大きく）できるように配置されている（直動ディスクのみを図３に示す）。各ボール溝３３、３４は、図４に示すように、外周側の起点３３Ａ、３４Ａから中心側の終点３３Ｂ、３４Ｂにかけて徐々に浅くなるように傾斜されている。これにより、回転ディスク３０が回転すると、ボール３５が傾斜したボール溝３３、３４内を転動することにより、回転ディスク３０の回転角度に応じて直動ディスク３２が軸方向に移動するようになっている。

直動ディスク３２は、プッシュロッド２２の先端部に当接し、ケース２４に取付けられた止輪３６によって支持されたウエーブワッシャ３７によって、回転ディスク３０側へ向って付勢されている。

ボール−ランプ機構２５の回転ディスク３０は、外周部に外歯３８が設けられて、ウォームホイールを形成している。この外歯３８には、電動モータ２６の回転軸３９に取付けられたウォーム４０が噛合わされている。そして、外歯３８及びウォーム４０によってウォームギヤ２７が構成されている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
マスタシリンダから液圧室１２へ液圧を供給すると、ピストン１０は、フォールバックシール１１を撓ませながら前進して、一方のブレーキパッド３をディスクロータ２に押圧する。また、ピストン１０は、その反力によってキャリパ５を移動させ、爪部９を介して他方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧する。これにより、ブレーキパッド３、４によってディスクロータ２を挟みつけて制動力を発生させる。マスタシリンダからの液圧を解除すると、ピストン１０は、フォールバックシール１１の弾性によって原位置まで後退して、制動が解除される。このとき、ブレーキパッド３、４の摩耗がない場合には、ピストン１０は、調整ナット１５と調整ねじ１６とのねじ部の隙間の範囲内で進退動するので、パッド摩耗調整機構１３は作動しない。

ブレーキパッド３、４が摩耗している場合には、制動時にピストン１０は、調整ナット１５と調整ねじ１６とねじ部の隙間の範囲を超えて前進する。すると、ピストン１０とフォールバックシール１１との間に滑りが生じ、また、調整ナット１５の摩擦面１７とピストン１１との摩擦係合が緩んで調整ナット１５が回転する。これにより、パッド摩耗調整機構１３が伸長してピストン１０及びプッシュロッド２２と当接した状態を維持する。なお、制動時に液圧室１２に大きな液圧が作用して、爪部１０の撓み等によって、ピストン１１がねじ部の隙間Ｃを超えて変位することがある。この場合は、調整ナット１５と調整ねじ１６の受圧面積差及び皿ばね１８とコイルばね２０のばね力の差によって、調整ねじ１５の摩擦面１７がピストン１１に押付けられて、これらの摩擦係合が維持され、調整ねじ１５が回転しないことにより、パッド摩耗調整機構１３の過調整が防止されている。

次に、駐車ブレーキ機構１４の作動について説明する。
運転者が駐車ブレーキスイッチ（図示せず）等を操作する、コントローラ（図示せず）は、電動モータ２６に通電し、回転軸３９を回転させる。これにより、ウォームギヤ２７掛け移転し、ボール−ランプ機構２５の回転ディスク３０が回転することで、直動ディスク３２が前進して、プッシュロッド２２を押圧する。これにより、プッシュロッド２２は、パッド摩耗調整機構１３を介してピストン１０を押圧し、ブレーキパッド３、４をディスクロータ２に押圧して制動力を発生させる。このとき、液圧室１２に液圧を供給して、駐車ブレーキ機構１４による制動を補助し、電動モータ２６の負荷を軽減するようにしてもよい。その後、電動モータ２６への通電を停止しても、ウォームギヤ２７は、非可逆性を有しているため、回転ディスク３０の回転位置が維持されるので、制動状態を維持することができる。そして、電動モータ２６に通電して回転軸３９を逆回転させることにより、ピストン１０を後退させて制動を解除することができる。このとき、パッド磨耗調整機構１３は、上述のように、液圧による制動時に、ブレーキパッド３、４の摩耗に追従して伸長して、ピストン１１及びプッシュロッド２２との当接状態を常に維持しているので、ブレーキパッド３、４の摩耗を補償することができる。

上述のように構成したディスクブレーキにおいては、ウォームギヤ２７及びボール−ランプ機構２５によって、電動モータ２６による駆動力を増大させているので、大きな制動力を得ることができ、電動モータ２６の小型化が可能である。ボール−ランプ機構２５は、図２に示すボール溝３３、３４の配置によってボール溝３３、３４の長さを充分長くすることができるので、ボール溝３３、３４の傾斜を緩やかにして、大きな力を発生することができる。また、ボール溝３３、３４は、回転ディスク３０及び直動ディスク３２の中心側で浅くなっているので、ボール３５がボール溝３３、３４の終端３３Ｂ、３４Ｂに近づくほど、大きな力を発生することができ、効率よく制動力を発生させることができる。ウォームギヤ２７は、回転ディスク３０の外周部に外歯３８を設けてウォーム４０が直接、噛合わされるようにしたので、ディスクブレーキ１の軸方向の寸法を小さくすることができる。更に、駐車ブレーキ機構１４の作動時に、プッシュロッド２２は、回転せず、軸方向に移動するだけであるから、シール部材２３が劣化しにくいので、その耐久性を高めることができる。

なお、ボール−ランプ機構２５のボール溝３３、３４は、図３に示すように、異なる半径の同心円上に配置することによっても、その長さを長くして傾斜を緩やかにすることができ、図２に示すものと同様の作用、効果を奏することができる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。 図１に示すディスクブレーキに使用されるボール−ランプ機構のボール溝の配置を示す直動ディスクの正面図である。 図１に示すディスクブレーキに使用されるボール−ランプ機構のボール溝の他の配置を示す回転及び直動ディスクの正面図である。 図１に示すディスクブレーキに使用されるボール−ランプ機構のボール溝の断面図である。

符号の説明

１ ディスクブレーキ、２ ディスクロータ（ディスク）、３、４ ブレーキパッド（パッド）、５ キャリパ、７ シリンダ、１０ ピストン、１４ 駐車ブレーキ機構（押圧機構）、１５ 調整ナット（クラッチ部材）、１６ 調整ねじ（プッシュロッド）、２２ プッシュロッド２５ ボール−ランプ機構（回転−直動変換機構）、２６ 電動モータ（回転アクチュエータ）

Claims (6)

1. ディスクを介して両側に配置される一対のパッドと、ピストンを有底筒状のシリンダに摺動可能に嵌合させると共に液圧源からの液圧供給によって前記ピストンが摺動して前記一対のパッドを前記ディスクに接触させるキャリパと、前記シリンダの外部に配置され、前記ピストンの摺動方向に押圧力を発生する押圧機構と、前記シリンダの底部を摺動可能かつ液密的に貫通して配置され、前記押圧機構によって押圧されて移動するプッシュロッドと、前記シリンダ内に配置され、前記プッシュロッドの一端側に螺合されると共に前記ピストンに当接し、前記プッシュロッドによって押圧されて前記ピストンを押圧するクラッチ部材とを備えたディスクブレーキにおいて、
   前記押圧機構は、回転アクチュエータと、該回転アクチュエータによる回転を直線運動に変換して前記プッシュロッドを押圧する回転−直動変換機構を有していることを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記回転−直動変換機構は、ボール−ランプ機構であり、該ボール−ランプ機構の回転ディスクの外周部に外歯が形成され、該外歯に前記回転アクチュエータの回転軸に取付けられたウォームが噛合わされていることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ。
3. 前記回転ディスクの回転軸と前記回転アクチュエータの回転軸とは直交していることを特徴とする請求項２に記載にディスクブレーキ。
4. 前記ボール−ランプ機構の直動ディスクは、前記プッシュロッドと離間可能に設けられてなり、前記直動ディスクと前記回転ディスクとはその中心部で回動可能に凹凸嵌合していることを特徴とする請求項２又は３に記載のディスクブレーキ。
5. 前記ボール−ランプ機構のボール溝は、回転ディスク及び直動ディスクの外周側から中心側へ延ばされ、外周側が深く、中心側が浅い傾斜を有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のディスクブレーキ。
6. 前記ボール−ランプ機構のボール溝は、半径の異なる同心円上に配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のディスクブレーキ。
   

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