JP2013217468A

JP2013217468A - ディスクブレーキ倍力機構

Info

Publication number: JP2013217468A
Application number: JP2012089818A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Maehara; 利史前原; Hidenori Kakizaki; 英紀柿崎
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: JP5466259B2

Abstract

【課題】自動隙間調整機能も有する螺子機構を容易に倍力機構とともにサブアッセンブリ化でき、応答性と組付け性に優れてパッドの偏摩耗にも対応させる。
【解決手段】自動隙間調整機能を有する螺子機構１１、２７と倍力機構７、８がケース１０、１４内に収容され、押圧スプリング１０、１３にて軸方向に挟圧されたアジャストスクリュ１１とナット２７との螺子部Ａの螺合摩擦力をスクリュ４とプラグナット５との螺子部Ｂの螺合摩擦力より小さくしたことにより、自動隙間調整機構と倍力機構をとともにサブアッセンブリ化でき、組付け性に優れて部品の管理が容易で、倍力機構により低出力の電動モータにても大きな制動力が得られる上に、倍力機構の両側に配置される螺子部の螺合摩擦力の差により、制動反力の発生の前後で自動隙間調整機能と倍力機能を分割できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータギヤユニットにより駆動される回転軸とパッド側のピストンとの間にて自動隙間調整機能を有するアジャストスクリュとナットとの螺合を介してパッドが押し出されてブレーキロータを押し付けて制動を行うディスクブレーキ装置であって、前記回転軸とナットとの間に放射状の複数個のリンクで構成される倍力機構を配置したディスクブレーキ倍力機構に関する。

従来、ブレーキを搭載する車両において、ケーブルの配設が不要でコスト低減化が図れることから、サービスブレーキを油圧で行い、パーキングブレーキを電動モータ等のモータギヤユニットで作動させることが近年多用されてきている。このような電動式パーキングブレーキを利用したものとして下記特許文献１に記載されたものが提案された。

特開２００３−６５３６６号公報（公報要約書参照）特開２０１０−１９０３４８号公報（公報要約書参照）

特許文献１に開示された従来の電動式パーキングブレーキを図７を用いて簡単に説明すると、車体に支持されるサポート１０１にインナ、アウタパッド１０２、１０３がブレーキロータ（図示省略）を挟む形態にて配設され、アクチュエータケース１０８内に組み込まれたカムローラ式の動力変換装置１０９は、図示省略の電動モータの回転駆動力を軸方向の推力に拡大して変換し、該推力を隙間調整装置１１０を介してピストン１０７に伝達してインナパッド１０２をブレーキロータに押圧するとともに、キャリパ１０４およびキャリパ爪１０５を介して、アウタパッド１０３をブレーキロータの反対側から押圧して制動が行われる。かくして、パーキングブレーキは電動モータのスイッチを操作するだけで容易に行えることとなった。

しかしながら、このような従来の電動式パーキングブレーキにあって、カムローラ式の動力変換装置１０９によってある程度の倍力された推力は得られるものの、大きなブレーキ力を得るためには、電動モータとして大出力のものを採用するか、倍力比率の大きな倍力機構を採用する必要があった。そこで、本件出願人等は前記特許文献２に記載されたような倍力（増力）機構を採用した電動式パーキング機構付きディスクブレーキを提案した。前記特許文献２に記載された電動式パーキング機構付きディスクブレーキを図８を用いて簡単に説明すると、制動初期には、図示しない電動モータにより回転駆動される駆動杆２２６はピン２２８を介してインプットスクリュ２１７を回転させ、プリセットスプリング２１８を介して連れ回るアジャスタスクリュ２１６とともに回転して、アジャスタプラグ２１５に対して螺合前進して、放射状に配置された分配レバー２１９からなる増力機構２３７およびプラグ部材２３８を介して図示省略のインナパッドをブレーキロータに押し付けて制動を開始する。

さらに、これらの各部材が前進すると、ブレーキロータからの制動反力がプリセットスプリング２１８のプリセット力より大きくなり、アジャスタスクリュ２１６がアジャスタプラグ２１５との螺合摩擦により回転を停止する。これにより、インプットスクリュ２１７のみが回転を続け、増力機構２３７における分配レバー２１９が、プラグ部材２３８の凹部２４０を支点として内径側端部を所定のレバー比率で揺動して増力させる軸力を発生させる。かくして、簡素な構造にて、大出力の電動モータを用いずとも、大きなパーキング力を得ることが可能となった。

本発明は、本件出願人の提案になるこの電動式パーキング機構付きディスクブレーキをさらに改良して、自動隙間調整機能も有する螺子機構を容易に倍力機構とともにサブアッセンブリ化でき、応答性と組付け性に優れてパッドの偏摩耗にも対応できるディスクブレーキ倍力機構を提供する。

このため本発明は、モータギヤユニットにより駆動される回転軸とパッド側のピストンとの間にて自動隙間調整機能を有するアジャストスクリュとナットとの螺合を介してパッドが押し出されてブレーキロータを押し付けて制動を行うディスクブレーキ装置であって、前記回転軸とナットとの間に放射状の複数個のリンクで構成される倍力機構を配置したディスクブレーキ倍力機構において、前記倍力機構がケース内にてサブアッセンブリされるとともに、前記アジャストスクリュとナットとの螺合による螺子部と前記回転軸に嵌合したスクリュとプラグナットとの螺合による螺子部との軸方向間に押圧スプリングにて挟圧され、前記アジャストスクリュとナットとの螺子部の螺合摩擦力を前記スクリュとプラグナットとの螺子部の螺合摩擦力より小さくしたことを特徴とする。また本発明は、前記各リンクの外径側はアジャストスクリュ端面の凹部およびケースの切欠きにて位置決めされ、前記ナットおよびプラグナットはケースの切欠きに係合してケースと回転を共にするように構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記各リンクの内径側端部は、回転軸側との間にて揺動自在のジョイントを介して当接されたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、請求項１の構成要件である、モータギヤユニットにより駆動される回転軸とパッド側のピストンとの間にて自動隙間調整機能を有するアジャストスクリュとナットとの螺合を介してパッドが押し出されてブレーキロータを押し付けて制動を行うディスクブレーキ装置であって、前記回転軸とナットとの間に放射状の複数個のリンクで構成される倍力機構を配置したディスクブレーキ倍力機構において、前記倍力機構がケース内にてサブアッセンブリされるとともに、前記アジャストスクリュとナットとの螺合による螺子部と前記回転軸に嵌合したスクリュとプラグナットとの螺合による螺子部との軸方向間に押圧スプリングにて挟圧され、前記アジャストスクリュとナットとの螺子部の螺合摩擦力を前記スクリュとプラグナットとの螺子部の螺合摩擦力より小さくしたことにより、自動隙間調整機能も有する螺子機構を容易に倍力機構とともにサブアッセンブリ化でき、組付け性に優れて部品の管理が容易で、押圧スプリングにより応答性も良く、リンクで構成される倍力機構により低出力の電動モータにても大きな制動力が得られる上に、倍力機構の両側に配置される螺子部の螺合摩擦力の差により、制動反力の発生の前後で自動隙間調整機能と倍力機能を分割できる。

また、請求項２の構成要件である、前記各リンクの外径側はアジャストスクリュ端面の凹部およびケースの切欠きにて位置決めされ、前記ナットおよびプラグナットはケースの切欠きに係合してケースと回転を共にするように構成された場合は、簡素な構造にて組付けも容易で、かつ倍力機構である各リンクを径方向および周方向にも確実に位置決めできて安定した動作が得られる。さらに、請求項３の構成要件である、前記各リンクの内径側端部は、回転軸側との間にて揺動自在のジョイントを介して当接された場合は、キャリパ変形や万一のパッド偏摩耗の際に生じるピストンに傾斜等が生じても、球面等から構成された揺動自在のジョイントによって各リンクの内径側端部が当接支持されているので、偏荷重が作用することなく、安定した倍力作用力が円滑に伝達される。

本発明のディスクブレーキ倍力機構の要部縦断面図である。同、ディスクブレーキ倍力機構の全体縦断面図である。同、ディスクブレーキ倍力機構の全体斜視図である。同、自動隙間調整機構および倍力機構の分解斜視図である。同、倍力機構の分解斜視図である。同、図４の自動隙間調整機構および倍力機構のケースによるサブアッセンブリ前後の斜視図である。従来の電動式パーキングブレーキの説明図である。本発明の前提技術である電動式パーキング機構付きディスクブレーキの説明図である。

以下、本発明のディスクブレーキ倍力機構を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明のディスクブレーキ倍力機構は、図１に示すように、モータギヤユニット１５により駆動される回転軸１とパッド１８側のピストン２１との間にて自動隙間調整機能を有するアジャストスクリュ１１とナット２７との螺合を介してパッド１８が押し出されてブレーキロータを押し付けて制動を行うディスクブレーキ装置であって、前記回転軸１とナット２７との間に放射状の複数個のリンク７、８で構成される倍力機構を配置したディスクブレーキ倍力機構において、前記倍力機構がケース１０、１４内にてサブアッセンブリされるとともに、前記アジャストスクリュ１１とナット２７との螺合による螺子部Ａと前記回転軸１に嵌合したスクリュ４とプラグナット５との螺合による螺子部Ｂとの軸方向間に押圧スプリング９、１３にて挟圧され、前記アジャストスクリュ１１とナット２７との螺子部Ａの螺合摩擦力を前記スクリュ４とプラグナット１３との螺子部Ｂの螺合摩擦力より小さくしたことを特徴とするものである。

以下、本発明のディスクブレーキ倍力機構の実施例について説明する。図の全体縦断面である図２に示すように、適宜のサポート１７を介してキャリパボディ１６が車体静止部に固定され、該キャリパボディ１６に収納設置された電動モータおよび適宜の歯車列からなる減速機構からなるモータギヤユニット１５からの回転駆動力は、モータギヤユニット１５の回転軸と平行な回転軸を有する回転軸１に伝達され、該回転軸１の回転力は、その出力端部近傍にスプラインあるいは６角嵌合によって回転を共にするスクリュ４に伝達される。スクリュ４からは詳細は後述する軸力変換ユニット２０に含まれる倍力機構を介してアジャストスクリュ１１を回転駆動させ、これに螺合するナット２７を軸方向に前進させて、ピストン２１を介してインナパッド１８を前進させ、キャリパボディ１６を介して背面側に位置するアウタパッド１９との間にて図示省略のブレーキロータの両側面を挟圧して制動力が得られる。図３は本発明のディスクブレーキ倍力機構の全体斜視図で、減速機構を含むモータギヤユニット１５やサポート１７、キャリパボディ１６および各パッド１８、１９の配置関係が明瞭に理解される。

図２における回転軸１からインナパッド１８までを拡大した要部縦断面図である図１により、本発明のディスクブレーキ倍力機構を詳細に説明する。軸力変換ユニット２０とは、回転軸１の回転軸の周りの回転力を軸方向の軸力に変換するもので、回転軸１と回転を共にするスクリュ４に対して螺合するプラグナット５の軸方向移動、リンク７、８の揺動による軸力の発生、アジャストスクリュ１１に対して螺合するナット２７の軸方向移動を伴う機構を含む。モータギヤユニット１５から回転駆動力が伝えられた回転軸１の出力側端部に、スプラインあるいは６角嵌合によって回転軸１と回転をともにするスクリュ４が嵌合され、そのスクリュ４の出力側端面の凹部には球面等により揺動自在なジョイント６が収容される。スクリュ４の外周にはプラグナット５が螺合されて螺子部Ｂを構成している。プラグナット５は第２ケース１４内に収容された押圧スプリング１３によって螺子部Ｂの螺合摩擦力が設定される。

プラグナット５の出力側には、順次、スラストプレート１２、放射状の複数のリンク７および８、アジャストスクリュ１１が配設され、アジャストスクリュ１１にはピストン２１と回転を共にして軸方向移動が可能なナット２７が螺合して螺子部Ａを構成している。螺子部Ａの螺合摩擦力は押圧スプリング９の押圧力が作用しないように設定される。自動隙間調整機構を構成するアジャストスクリュ１１に対するナット２７の螺合の螺子部Ａは、押圧スプリング９による大きなばね力によってアジャストスクリュ１１を進行方向とは逆方向に付勢されており、螺子部Ａの螺合摩擦力を低減させている。これに対して、前記螺子部Ｂでは、押圧スプリング１３による小さなばね力によってプラグナット５が前進方向に付勢されている。したがって、螺子部Ａの螺合摩擦力が螺子部Ｂのものより小さいために、制動初期においては、螺子部Ａにおいて螺進して相対的にナット２７が前進して自動隙間調整機能を発揮しつつ前進することになる。

図４は上述した各部材を分解した状態の斜視図で、第１ケース１０と第２ケース１４との間に各部材がサブアッセンブリされることがよく理解される。ナット２７はアジャストスクリュ１１に螺合されるが、最終的には第１ケースの軸方向の外側に位置することになる（図６参照）。図５の分解斜視図にてよく理解されるように、倍力機構を構成する放射状の複数のリンク７、８の外径側はアジャストスクリュ１１端面の凹部１１Ｂに係止されて径方向および軸方向にも確実に位置決めされる。そして、図６にて理解されるように、リンク７、８の外径側は同時に第１ケース１０における軸方向の切欠き１０Ｃに係合して周方向の位置決めがなされる（第１ケース１０と回転をともにするが、第２ケース１４とはフリーである。図６（Ａ）参照）。図４に示すように、プラグナット５はその円周上の切除面５Ａに第２ケース１４の切起片１４Ａが当接するので、プラグナット５も第２ケース１４と回転をともにする。

一方、前記リンク７、８の外径側が収容係止されたアジャストスクリュ１１の入力側の径大部には突起１１Ａが形成されており、図６にて理解されるように、該突起１１Ａが前記第１ケース１０の切欠き１０Ｃおよび第２ケース１４の切欠き１４Ｃに係合して周方向の位置決めがなされる（したがって、アジャストスクリュ１１は第１ケース１０および第２ケース１４と回転をともにする）。これらの第１ケース１０と第２ケース１４とは軸方向に分割構成されていてサブアッセンブリする際の組付けを容易にしているが、各部材の突起等のケースの切欠きへの係止が解決されれば、ケース端部の切起片の活用等にて各ケースを１つの部材で構成することを排除するものではない。図６に示すように、ナット２７の外周に２条の突起２７Ａが形成されているが、これはアジャストスクリュ１１に螺合するナット２７をピストン２１の対応する軸方向の凹溝に収容されて、ピストン２１と回転をともにして軸方向のみ移動可能にするものである。

このように構成された本発明のディスクブレーキ倍力機構は、以下のように動作する。図４〜６を参照しつつ、図１に示すように、前述したように、制動初期においては、電動モータおよび適宜の歯車列からなる減速機構からなるモータギヤユニット１５からの回転駆動力により回転軸１が回転し、その出力端部にスプラインあるいは６角嵌合によって回転を共にするスクリュ４に伝達される。スクリュ４の回転はこれに螺合するプラグナット５との間の螺子部Ｂに相対回転を引き起こそうとするが、前述したように、該螺子部Ｂの螺合摩擦力は前記アジャストスクリュ１１とナット２７との螺子部Ａの螺合摩擦力より大きいので螺子部Ａのみが動作し、アジャストスクリュ１１の回転により相対回転してナット２７が螺進すべく、前記スクリュ４の回転に伴ってプラグナット５が連れ回り、該プラグナット５の切除面５Ａと第２ケース１４の切起し片１４Ａとの係合によって第２ケース１４も回転軸１と回転をともにする。

第２ケース１４が回転すると、径大部における突起１４Ａが第２ケース１４の切欠き１４Ｃに係合しているアジャストスクリュ１１も第２ケース１４とともに回転し、さらには前記突起１４Ａが第１ケース１０の切欠き１０Ｃにも係合しているので、第１ケース１０もとともに回転を始める。アジャストスクリュ１１の回転駆動に伴い、これに螺子部Ａにて螺合するナット２７を軸方向に前進させる（ナット２７は、ピストン２１に対して軸方向にのみ移動可能であるが回転は不能）。ナット２７の前進によりピストン２１を介してインナパッド１８を前進させ、キャリパボディ１６を介して背面側に位置するアウタパッド１９（図２参照）との間にて図示省略のブレーキロータの両側面を挟圧して制動力が得られる。このとき、パッド１８、１９の摩耗などに起因してストロークが増大した分だけを自動的に埋める自動隙間調整機能がなされる。

ブレーキロータの両側面を挟圧して制動力が得られると、それによって生じた制動反力が発生すると、ピストン２１に入力方向の押圧力を生じ、ナット２７とアジャストスクリュ１１との螺子部Ａに大きな螺合摩擦力が作用してアジャストスクリュ１１の回転が停止するのに伴い、第１ケース１０および第２ケース１４も停止する。しかしながら、依然として回転軸１およびスクリュ４は回転を続けようとし、前記第２ケース１４の切起し片１４Ａとプラグナット５の切除部５Ａとの係合により第２ケース１４と回転をともにするプラグナット５は、第２ケース１４とともに回転しないため、回転軸１の回転により螺子部Ｂが相対回転を引き起こして、スクリュ４を前進させるに到る。

スクリュ４が前進すると、ジョイント６を介して放射状の複数のリンク７、８がアジャストスクリュ１１の凹部１１Ｂを支点として所定のレバー比率すなわち倍力比率で揺動させて倍力された軸力をさらに発生させ、回転停止状態にあるアジャスタスクリュ１１、ナット２７、ピストン２１およびインナパッド１８に軸方向の推力を付与してブレーキロータがさらに大きな制動力により制動される自己倍力機能が達成されることになる。

図２において、２はキャリパボディ１６に対する回転軸１のシール、３、２４、２５はベアリングワッシャ、２２はブーツ、２６は止め輪、２３はキャリパボディ１６に対するピストン２１のシールを示す。また、図１、図４および図６における１０Ａは第１ケース１０の外周に切り起こされた係着切起し片で、第２ケース１４の対応する部位に穿設された係着孔１４Ｂに係着されてサブアッセンブリ化する際の係着具である。なお、詳細な説明は省略されたが、図１におけるピストン２１の入力側端部に設けられた圧力室２８は、主たるサービスブレーキの圧油が作用するためのものである。

かくして、本発明にディスクブレーキ倍力機構によれば、自動隙間調整機能も有するアジャスタスクリュ１１に螺合するナット２７から構成される螺子機構を容易に複数の放射状リンク７、８から構成される倍力機構とともにケース１０、１４によりサブアッセンブリ化でき、組付け性に優れて部品の管理が容易で、押圧スプリング９、１３を適切に選定して応答性を最適にでき、リンク７、８で構成される簡素な構造の倍力機構により低出力の電動モータにても大きな制動力が得られる上に、倍力機構の両側に配置される螺子部の螺合摩擦力の差により、制動反力の発生の前後で自動隙間調整機能と倍力機能を分割できることとなった。

また、軸方向に配列された各部材を第１ケース１０および第２ケース１４にて軸方向の両側から抱持する形態にて簡素な構造にて組付けも容易で、かつ倍力機構である各リンク７、８をアジャスタスクリュ１１の凹部１１Ｂによって径方向および周方向にも確実に位置決めできて安定した動作が得られる。さらに、前記各リンク７、８の内径側端部は、回転軸１側との間にて例えば球面支持等の揺動自在のジョイント６を介して当接支持されているので、キャリパ変形や万一のパッド偏摩耗の際に生じるピストン２１に傾斜等が生じても、揺動自在のジョイント６によって各リンク７、８の内径側端部が当設支持されているので、偏荷重が作用することなく、安定した倍力作用力が円滑に伝達される。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、モータギヤユニットにおける電動モータの形状、形式および回転軸への減速機構の介設形態（回転軸と平行な歯車列のほか傘歯噛合やピニオンとウォーム噛合による減速も可能である）、減速機構の減速率、回転軸とスクリュ、およびナットとピストンとの軸方向移動を許容し回転をともにする嵌合形態（相対回転不能なら、軸方向突条と対応する凹溝との嵌合、スプライン、６角嵌合の他、適宜の嵌合形態が採用され得る）、倍力機構を構成する放射状の複数個のリンクの形状、およびその配設個数、アジャストスクリュとナットとの螺子部の螺合摩擦力を回転軸とプラグナットとの螺子部の螺合摩擦力より小さくする形態（実施例の１組の押圧スプリングの配設による各螺子部への押圧による他、螺子部表面に低摩擦処理等を併用させてもよい）、プラグナット、リンク、アジャストスクリュの各ケースへの回止め形態（ケース内周に軸方向の突条を形成し、プラグナット、リンク、アジャストスクリュの対応外周に凹溝を形成する等、その際は各ケース間も突条と凹溝で相対回転不能にされる）、リンクのアジャストスクリュへの凹部における支持形態（実施例の、アジャストスクリュ端面の直線的な長溝凹部による他、リンクの厚みに対応する凹部でもよい）、リンクの内径側端部が当接支持されるジョイントの揺動自在な形態（ジョイントとスクリュの球面同士による支持の他、タンブラー様の点接触によるジョイントのスクリュへの支持等）等については適宜選定できる。また、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明のディスクブレーキ倍力機構は、好適には油圧によるサービスブレーキと併用される電動式パーキングブレーキに採用されるが、電気自動車等における主ブレーキとしても採用可能である。

１回転軸
５プラグナット
７リンク
８リンク
９押圧スプリング
１０第１ケース
１１アジャストスクリュ
１３押圧スプリング
１４第２ケース
１５モータギヤユニット
１８インナパッド
２１ピストン
２７ナット
Ａ螺子部
Ｂ螺子部

Claims

モータギヤユニットにより駆動される回転軸とパッド側のピストンとの間にて自動隙間調整機能を有するアジャストスクリュとナットとの螺合を介してパッドが押し出されてブレーキロータを押し付けて制動を行うディスクブレーキ装置であって、前記回転軸とナットとの間に放射状の複数個のリンクで構成される倍力機構を配置したディスクブレーキ倍力機構において、前記倍力機構がケース内にてサブアッセンブリされるとともに、前記アジャストスクリュとナットとの螺合による螺子部と前記回転軸に嵌合されたスクリュとプラグナットとの螺合による螺子部との軸方向間に押圧スプリングにて挟圧され、前記アジャストスクリュとナットとの螺子部の螺合摩擦力を前記スクリュとプラグナットとの螺子部の螺合摩擦力より小さくしたことを特徴とするディスクブレーキ倍力機構。
前記各リンクの外径側はアジャストスクリュ端面の凹部およびケースの切欠きにて位置決めされ、前記ナットおよびプラグナットはケースの切欠きに係合してケースと回転を共にするように構成され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倍力機構。
前記各リンクの内径側端部は、回転軸側との間にて揺動自在のジョイントを介して当接されたことを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ倍力機構。