JP2007100723A - ディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】 液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキにおいて、低圧の液圧源によって作動可能とする。
【解決手段】 シリンダ７内に送りネジ１３及びロックナット１４を挿入し、送りネジ１３に駆動機構２０を連結する。液圧供給ポート１２に増圧ユニット３１及びバイパス通路３２を介して液圧ユニット２８を接続する。常用ブレーキとして使用する場合、電磁開閉弁３１Ａを閉じ電磁開閉弁３２Ａを開いてバイパス通路３２によって液圧ユニット２８からの液圧を直接、シリンダ７へ供給する。駐車ブレーキとして使用する場合、電磁開閉弁３１Ａを開き電磁開閉弁３２Ａを閉じて液圧ユニット２８からの液圧を増圧ユニット３１によって増圧してシリンダ７へ供給し、制動力を増大させる。駆動機構２０によって送りネジ１４を回転させ、ロックナット１４でピストン９を押圧して制動状態を保持する。
【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、車両停止時に液圧によらず制動状態を維持することができる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、液圧を供給して制動力を発生させた後、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、ピストンの位置を保持することにより、その後、液圧を解除しても制動力を保持することができる。
特表平５−５０６１９６号公報

上記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ついて説明すると、駐車ブレーキとして使用する際、液圧ポンプ等の液圧供給源によってシリンダ内に液圧を供給し、ピストンを推進してブレーキパッドをディスクロータに押し付けた後、電動モータによってロック機構を作動させてピストンを制動状態で保持するようにした液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えている。これにより、電動モータの負荷を大幅に軽減することができ、電動モータの小型化及び省電力化を達成することができる。

しかしながら、上記従来の液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えたディスクブレーキでは、次のような問題がある。液圧補助式駐車ブレーキ機構を作動させるためには、一般的に２０ＭＰａ程度の高い液圧を必要とするが、例えば車両の走行状態に応じて各車輪に適宜制動力を付与することにより横滑り等を抑制して車両を安定化させる車両運動制御（ＶＤＣ）等に用いられる車載の液圧ポンプでは、通常、駐車ブレーキ機構を作動させるのに充分な高い液圧を得ることができない場合が多い。このため、液圧ポンプを高圧化すると、大型化、重量増の問題に加えて、液圧配管等の耐圧性の確保が必要となり、コストがかかる。
また、低液圧で駐車ブレーキ機構を作動させるためには、ディスクブレーキのピストン径を大径化することが考えられるが、この場合には常用ブレーキでの作動時にピストン推力が大きくなってスリップ等が生じる可能性があり、常用ブレーキの使用に安定性が失われてしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低圧の液圧供給源によって作動可能であり、かつ、常用ブレーキ作動時の安定性を確保することができる液圧補助式駐車ブレーキ機構を備えた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ブレーキパッドと、ピストンをシリンダに摺動可能に嵌合させて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ブレーキ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て電動アクチュエータによって駆動力を発生する駆動機構と、前記シリンダの内部に配置されて前記駆動機構によって駆動されて前記ピストンを前記ブレーキパッドに押圧する押圧機構とを備え、駐車ブレーキ指示信号に応答して、前記液圧源から前記シリンダへの液圧供給と同時又は液圧供給後に前記電動アクチュエータが作動するディスクブレーキにおいて、前記液圧源と前記シリンダとの間に、液圧を調整する調圧機構と、該調圧機構をバイパスするバイパス通路と、前記駐車ブレーキ指示信号に応答して前記調圧機構又は前記バイパス通路の一方を選択的に流通させる切換手段とを設けたことを特徴とするディスクブレーキ。
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、前記調圧機構は、前記液圧源側に受圧面を有する大径部と、前記シリンダ側に受圧面を有する小径部とを有する段付ピストンを備え、前記液圧源から前記シリンダへ供給される液圧を増圧する増圧機構であり、前記切換手段は、前記駐車ブレーキ信号に応答して、前記調圧機構を流通させ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１の構成において、前記調圧機構は、前記液圧源側に受圧面を有する小径部と前記シリンダ側に受圧面を有する大径部と前記液圧源側と前記シリンダ側とを連通させる連通路とを有する段付ピストンと、該段付ピストンの移動によって前記連通路を開閉する弁手段とを備え、前記液圧源から前記シリンダへ供給される液圧を減圧する減圧機構であり、前記切換手段は、前記駐車ブレーキ信号に応答して、前記バイパス通路を流通させ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、切換手段によって、調圧機構を介して又は調圧機構をバイパスして、液圧源からシリンダへ液圧を供給することにより、常用ブレーキ作動時及び駐車ブレーキ作動時に必要なシリンダへの供給液圧を適宜選択することができる。これにより、低圧の液圧源を使用した場合でも駐車ブレーキを作動させることができ、また、常用ブレーキの使用時においても適切なピストン推力を発生させることができる。
請求項２の発明に係るディスクブレーキによれば、常用ブレーキ作動時には、バイパス通路によって、液圧源からシリンダへ直接液圧を供給し、駐車ブレーキ作動時には、増圧機構によって、シリンダへ供給される液圧を増圧することができる。これにより、低圧の液圧源を使用した場合でも駐車ブレーキを作動させることができ、また、常用ブレーキの使用時においても適切なピストン推力を発生させることができる。
請求項３の発明に係るディスクブレーキによれば、常用ブレーキ作動時には、減圧機構によって、シリンダへ供給される液圧を減圧し、駐車ブレーキ作動時には、バイパス通路によって、液圧源からシリンダへ直接液圧を供給することができる。これにより、ディスクブレーキのピストンを大径化した場合でも、常用ブレーキの使用に安定性を確保することができると共に、低圧の液圧源を使用して駐車ブレーキを作動させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１及び図４を参照して説明する。図１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をディスクロータ２の軸方向に沿って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のキャリパ本体６には、一方のブレーキパッド３に対向する部位にシリンダ７が設けられ、また、ディスクロータ２を跨いで他方のブレーキパッド４に対向するツメ部８が形成されている。シリンダ７には、有底円筒状のピストン９がフォールバックシール１０を介して摺動可能に嵌装されている。ピストン９とシリンダ７との間は、ダストシール１１によってシールされている。キャリパ本体６には、シリンダ７に連通する液圧ポート１２が設けられており、液圧ポート１２からシリンダ７に液圧を供給してピストン９を作動させる。

ピストン９内には、押圧機構を構成する送りネジ１３及びロックナット１４が挿入されている。送りネジ１３は、ピストン９内に挿入された先端部にネジ部１５が形成され、基端部がシリンダ７に底部に液密的かつ回転可能に挿通されてキャリパ本体６の外部へ延出されている。送りネジ１３の中間部には、鍔部１６が一体に形成されており、鍔部１６とシリンダ７の底部との間にスラストベアリング１７が設けられている。

ロックナット１４は、送りネジ１３のネジ部１５に螺合され、その一端部がピストン９の底部に当接している。ロックナット１４には、回り止め１８が設けられており、回り止め１８をピストン９に係合させることにより、ロックナット１４は、ピストン９に対して、軸方向に移動可能かつ軸回りの回転が防止されている。なお、ピストン９は、ブレーキパッド３に形成された回り止め１９に係合することにより、キャリパ本体６に対する回転が防止されている。これにより、送りネジ１３を回転させることにより、ロックナット１４を前進又は後退させることができる。

キャリパ本体６のシリンダ７の底部側の端部（シリンダ７の外部）には、駆動機構２０がボルト２１によって取付けられている。駆動機構２０は、電動モータ（電動アクチュエータ）のシャフト２２に取付けられたウォーム２３にウォームホイール２４を噛合わせた構造であり、ウォームホイール２４は、キャリパ本体６から延出された送りネジ１３の基端部に連結されている。これにより、電動モータの回転をウォーム２３及びウォームホイール２４によって減速して送りネジ１３を駆動し、また、電動モータの停止時には、送りネジ１３の回転をロックすることができる。

次に、本実施形態のディスクブレーキ１を使用するブレーキ液圧回路について説明する。
図４に示すように、ブレーキ液圧回路２５は、自動車用のブレーキ液圧回路であって、ブレーキペダル２６が連結されたマスタシリンダ２７が液圧ユニット２８を介して各車輪のディスクブレーキに接続されている。前輪側には、駐車ブレーキ機構を有していない通常のディスクブレーキ２９が接続されているのに対して、後輪側には、駐車ブレーキ機構を備えた本実施形態のディスクブレーキ１が接続されている。後輪側に接続される本実施形態のディスクブレーキ１は、一般的に後輪にかかる荷重が前輪にかかる荷重に対して小さいことを考慮して、ピストン９の受圧面積が前輪側のディスクブレーキ２９に対して小さく設定されている。

液圧ユニット２８は、ブレーキペダル２６の操作によってマスタシリンダ２７で発生する液圧を各ディスクブレーキ１、２９へ供給する。また、液圧ユニット２８は、液圧ポンプ（液圧源）を備えており、車両の走行状態に応じて各車輪のディスクブレーキ１、２９に液圧供給して適宜制動力を付与することにより横滑り等を抑制して車両を安定化させる車両運動制御（ＶＤＣ）を実行することができる。更に、駐車ブレーキを作動させるために、ディスクブレーキ１の液圧ポート１２に液圧を供給することができる。

ディスクブレーキ１は、液圧ポートに１２に供給される液圧を切り換える液圧切換ユニット３０を備えている。図１に示すように、液圧切換ユニット３０は、増圧機構３１と、この増圧機構３１をバイパスするバイパス通路３２と、バイパス通路３２を開閉する常開の電磁開閉弁３２Ａ（切換手段）と、増圧機構３１の入口側に配置された常閉の電磁開閉弁３１Ａ（切換手段）が配置された構造となっている。増圧機構３１は、液圧ユニット２８側に接続される入口３３に連通する大径ボア３４及び液圧ポート１２側に接続される出口３５に連通する小径ボア３６からなる段付ボアに、大径部３７及び小径部３８を有する段付ピストン３９が摺動可能に嵌装されている。段付ピストン３９は、戻しばね３９Ａによって入口３３側へ付勢されている。

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。
常用ブレーキとして使用する場合には、液圧切換ユニット３０の電磁開閉弁３１Ａ、３２Ａに通電しない状態で、ブレーキペダル２６を操作して、マスタシリンダ２７から液圧ユニット２８を介して前輪側のディスクブレーキ２９及び後輪側のディスクブレーキ１に液圧を供給する。このとき、液圧切換ユニット３０では、常開の電磁開閉弁３２Ａが開き、常閉の電磁開閉弁３１Ａが閉じているので、マスタシリンダ２７からの液圧は、バイパス通路３２を通って直接液圧ポート１２に供給される。

これにより、ピストン９は、フォールバックシール１０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に押圧し、その反力によってキャリパ５が移動して、爪部８によっ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。そして、ブレーキパッド３、４がディスクロータ２を挟みつけて制動力を発生させる。ブレーキペダル２６を解放して液圧の供給を解除すると、ピストン９は、フォールバックシール１０の弾性によって原位置まで後退して、制動が解除される。ブレーキパッド３、４に磨耗が生じた場合、制動時にピストン９とフォールバックシール１０との間に滑りが生じることにより、ブレーキパッド３、４とディスクロータ２とのクリアランスを一定に調整することができる。

駐車ブレーキとして使用する場合には、先ず、通電によって液圧切換ユニット３０の電磁開閉弁３２Ａを閉じ、電磁開閉弁３１Ａを開いた状態で、液圧ユニット２８の液圧ポンプによって後輪側のディスクブレーキ１のみに液圧を供給する。このとき、電磁開閉弁３２Ａが閉じ、電磁開閉弁３１Ａが開いているので、液圧ユニット２８からの液圧は、増圧機構３１を介して液圧ポート１２に供給される。

増圧機構３１では、段付ピストン３９の大径部３７と小径部３８との受圧面積比によって、入口３３側に供給された液圧が増圧されて出口３５側へ伝達される。そして、この増圧された液圧が液圧ポート１２に供給されて、ピストン９を前進させブレーキパッド３，４をディスクロータ２に押圧する。次に、この状態で、駆動機構２０の電動モータのシャフト２２を回転させ、送りネジ１３を回転させてロックナット１４をピストン９の底部に押圧する。その後、液圧ユニット２８の液圧ポンプからの液圧の供給、電磁開閉弁３１Ａ、３２Ａへの通電及び駆動機構２０の電動モータへの通電を停止する。このとき、送りネジ１３のネジ部１５とロックナット１４との間の摩擦力及びウォーム２３とウォームホイール２４との噛合いによって送りネジの回転がロックされる。これにより、ピストン９を制動位置に保持することができ、駐車ブレーキとしての制動力を維持することができる。

このように、ディスクブレーキ１を駐車ブレーキとして使用する場合、液圧ポート１２に供給される液圧を増圧機構３１によって増圧することができるので、液圧ユニット２８の液圧ポンプの負荷を軽減することができ、車両運動制御等に用いられる低圧の液圧ポンプでも必要な液圧を得ることができ、駐車ブレーキとして必要な制動力を確保することができる。なお、駐車ブレーキとして使用する際、液圧ポート１２への液圧の供給と駆動機構２０の電動モータの作動とを同時に行うようにしても良い。

駐車ブレーキを解除する場合には、上述の駐車ブレーキ作動時と同様、液圧切換ユニット３０の電磁開閉弁３１、３３に通電した状態で、液圧ユニット２８の液圧ポンプから液圧を供給して、ピストン９をブレーキパッド３側へ付勢し、ネジ部１５とロックナット１４との間の摩擦力による送りネジ１３の回転のロックを解除する。次に、この状態で、駆動機構２０の電動モータのシャフト２２を逆回転させ、送りネジ１３を逆回転させてロックナット１４を後退させる。その後、液圧ユニット２８の液圧ポンプからの液圧の供給、電磁開閉弁３１Ａ、３２Ａへの通電及び駆動機構２０の電動モータへの通電を停止する。このようにして、駐車ブレーキを解除することができる。なお、電磁開閉弁３１Ａ、３２Ａを１つの三方弁としても良い。

次に、本発明の第２実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。なお、本実施形態は、上記第１実施形態に対して、液圧切換ユニットの構造が異なる以外は、概ね同様の構造であるから、以下、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本実施形態に係るディスクブレーキでは、上記第１実施形態の液圧切換ユニット３０の代りに図２に示す液圧切換ユニット３０Ａが設けられている。図２に示すように、液圧切換ユニット３０Ａは、減圧バルブ４０と、この減圧バルブ４０をバイパスするバイパス通路４１と、バイパス通路４１を開閉する常閉の電磁開閉弁４１Ａ（切換手段）とを備えている。減圧バルブ４０は、液圧ユニット２８側に接続される入口４２側に設けられた弁室４３に連通する小径ボア４４及び液圧ポート１２側に接続される出口４５に連通する大径ボア４６からなる段付ボアに、小径部４７及び大径部４８を有する段付ピストン４９が摺動可能に嵌装されている。段付ピストン４９には、弁室４３と出口４５とを連通させる連通路５０が設けられている。また、段付ピストン４９は、ばね５１によって出口４５側へ付勢されている。弁室４３には、段付ピストン４９の小径部４７の端面に離着座して連通路５０を開閉する弁部材５２（弁手段）及び弁部材５２を段付ピストン４９側へ付勢する弁ばね５３が設けられている。

そして、減圧バルブ４０では、入口４２側の液圧が低い場合は、連通路５０によって入口４２側と出口４５側とが連通されており、出口４５側の液圧は入口４２側と等しくなる。液圧が上昇して所定圧力に達すると、小径部４７と大径部４８の受圧面積差によって段付ピストン４９がばね５１の付勢力に抗して入口４２側へ移動し、弁部材５２が小径部４７の端面に着座して連通路５０を閉じる。その後は、入口側４２の液圧の上昇によって段付ピストン４９が出口４５側へ移動し、この移動によって弁部材５２が小径部４７の端面から離間して連通路５０が開くと、再度、段付ピストン４９が入口４２側へ移動し、この繰り返しによって、出口４５側の液圧の上昇が入口４２側の液圧の上昇より低い比率に抑えられる。減圧バルブ４０の入口４２側の液圧と出口４５側の液圧との関係を図３中に実線で示す。

また、本実施形態では、ディスクブレーキ１のピストン９の受圧面積は、液圧ユニット２８の油圧ポンプからの低い液圧によっても駐車ブレーキとして必要な制動力が得られるように充分大きく設定されている。

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。
常用ブレーキとして使用する場合には、液圧切換ユニット３０Ａの電磁開閉弁４１Ａに通電しない状態で、ブレーキペダル２６を操作して、マスタシリンダ２７から液圧ユニット２８を介して前輪側のディスクブレーキ２９及び後輪側のディスクブレーキ１に液圧を供給する。このとき、液圧切換ユニット３０Ａでは、常閉の電磁開閉弁４１Ａが閉じているので、マスタシリンダ２７からの液圧は、減圧バルブ４０を介して液圧ポート１２に供給される。

これにより、ピストン９は、フォールバックシール１０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に押圧し、その反力によってキャリパ５が移動して、爪部８によっ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。そして、ブレーキパッド３、４がディスクロータ２を挟みつけて制動力を発生させる。

このとき、マスタシリンダ２７からの液圧が所定圧力を超えて上昇すると、図３に示すように、液圧ポート１２に供給される液圧が減圧バルブ４０によって減圧されるので、ピストン９の受圧面積が大きく設定されていても、制動力が過度に増大することがなく、後輪側に適度な制動力が配分されるので、後輪が早期ロックにすることがない。

駐車ブレーキとして使用する場合には、先ず、通電によって液圧切換ユニット３０Ａの電磁開閉弁４１Ａを開いた状態で、液圧ユニット２８の液圧ポンプによって後輪側のディスクブレーキ１のみに液圧を供給する。このとき、電磁開閉弁３９が開いているので、液圧ユニット２８からの液圧は、バイパス通路４１によって減圧バルブ４０をバイパスして、直接、液圧ポート１２に供給される。そして、この液圧によってピストン９が前進してブレーキパッド３，４をディスクロータ２に押圧する。このとき、ピストン９の受圧面積が充分大きく設定されているので、液圧ユニット２８の液圧ポンプによる低い液圧によっても駐車ブレーキとして必要な制動力を発生させることができる。

次に、この状態で、駆動機構２０のモータのシャフト２２を回転させ、送りネジ１３を回転させてロックナット１４をピストン９の底部に押圧する。その後、液圧ユニット２８の液圧ポンプからの液圧の供給、電磁開閉弁４１Ａへの通電及び駆動機構２０の電動モータへの通電を停止する。このとき、送りネジ１３のネジ部１５とロックナット１４との間の摩擦力及びウォーム２３とウォームホイール２４との噛合いによって送りネジの回転がロックされる。これにより、ピストン９を制動位置に保持することができ、駐車ブレーキとしての制動力を維持することができる。なお、駐車ブレーキとして使用する際、液圧ポート１２への液圧の供給と駆動機構２０の電動モータの作動とを同時に行うようにしても良い。

駐車ブレーキを解除する場合には、上述の駐車ブレーキ作動時と同様、液圧切換ユニット３０Ａの電磁開閉弁４１Ａに通電した状態で、液圧ユニット２８の液圧ポンプから液圧を供給して、ピストン９をブレーキパッド３側へ付勢し、ネジ部１５とロックナット１４との間の摩擦力による送りネジ１３の回転のロックを解除する。次に、この状態で、駆動機構２０の電動モータのシャフト２２を逆回転させ、送りネジ１３を逆回転させてロックナット１４を後退させる。その後、液圧ユニット２８の液圧ポンプからの液圧の供給、電磁開閉弁４１Ａへの通電及び駆動機構２０の電動モータへの通電を停止する。このようにして、駐車ブレーキを解除することができる。

本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキを示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るディスクブレーキの液圧切換ユニットを示す概略図である。 図２に示す液圧切換ユニットの減圧バルブの特性を示す図である。 本発明に係るディスクブレーキを適用した自動車の液圧ブレーキシステムを示す概略図である。

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、５ キャリパ、７ シリンダ、９ ピストン、１３ 送りネジ（押圧機構）、１４ ロックナット（押圧機構）、２０ 駆動機構、３１ 増圧機構（調圧機構）、４１ バイパス通路、３１Ａ、３２Ａ 電磁開閉弁（切換手段）

Claims (3)

1. ディスクを介して両側に配置される一対のブレーキパッドと、ピストンをシリンダに摺動可能に嵌合させて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ブレーキ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て電動アクチュエータによって駆動力を発生する駆動機構と、前記シリンダの内部に配置されて前記駆動機構によって駆動されて前記ピストンを前記ブレーキパッドに押圧する押圧機構とを備え、駐車ブレーキ指示信号に応答して、前記液圧源から前記シリンダへの液圧供給と同時又は液圧供給後に前記電動アクチュエータが作動するディスクブレーキにおいて、前記液圧源と前記シリンダとの間に、液圧を調整する調圧機構と、該調圧機構をバイパスするバイパス通路と、前記駐車ブレーキ指示信号に応答して前記調圧機構又は前記バイパス通路の一方を選択的に流通させる切換手段とを設けたことを特徴とするディスクブレーキ。
2. 前記調圧機構は、前記液圧源側に受圧面を有する大径部と、前記シリンダ側に受圧面を有する小径部とを有する段付ピストンを備え、前記液圧源から前記シリンダへ供給される液圧を増圧する増圧機構であり、前記切換手段は、前記駐車ブレーキ信号に応答して、前記調圧機構を流通させ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. 前記調圧機構は、前記液圧源側に受圧面を有する小径部と前記シリンダ側に受圧面を有する大径部と前記液圧源側と前記シリンダ側とを連通させる連通路とを有する段付ピストンと、該段付ピストンの移動によって前記連通路を開閉する弁手段とを備え、前記液圧源から前記シリンダへ供給される液圧を減圧する減圧機構であり、前記切換手段は、前記駐車ブレーキ信号に応答して、前記バイパス通路を流通させ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。
   

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