JP5252156B2

JP5252156B2 - ディスクブレーキ

Info

Publication number: JP5252156B2
Application number: JP2009251451A
Authority: JP
Inventors: 厚志小平; 邦洋松永
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2011094755A

Description

本発明は、車両の制動に用いられるディスクブレーキに関する。

ディスクブレーキでは、ボールアンドランプ機構によりモータの回転力を直動運動に変換して、押圧部材を推進し、ディスクへブレーキパッドを押圧するように構成する場合がある（特許文献１参照）。

特開２００３−４２２００号公報

上記従来技術では、例えば３個のボールを有するボールアンドランプ機構が用いられる。この場合、1個のボールが受け持つ荷重が大きくなり、面圧が高くなってランプ部材若しくはボールの寿命が短くなる虞があった。本発明は、耐久性の向上を図ることができるディスクブレーキを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、ディスクへブレーキパッドを押圧する押圧部材と、回転力を直動運動に変換して前記押圧部材を推進するボールアンドランプ機構とを有するディスクブレーキにおいて、前記ボールアンドランプ機構は、径方向断面が弧状で複数形成された第１の傾斜溝と、該第１の傾斜溝に対して周方向および径方向にずれて設けられ、径方向断面が弧状で複数形成された第２の傾斜溝と、を有し、前記第１の傾斜溝と前記第２の傾斜溝とは、一方の径方向断面の弧状端部が他方の径方向断面の弧状最深部に達しない範囲で径方向に重なって形成されている。

請求項１記載の発明によれば、ディスクブレーキの耐久性の向上を図ることができる。

一実施形態であるディスクブレーキの全体構造を示す断面図である。図１の直動ディスクを示す斜視図である。図２の直動ディスクを示す平面図である。図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。（Ａ）は図３のＢ−Ｂ線、（Ｂ）は図３のＣ−Ｃ線、（Ｃ）は図３のＤ−Ｄ線に夫々沿う断面図である。図３の一部を拡大した部分平面図である。図２の直動ディスクに代わる他の直動ディスクを示す斜視図である。図６の直動ディスクを示す平面図である。

以下、一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、電動のキャリパ浮動型ディスクブレーキであって、車輪と共に回転するディスクロータ２と、サスペンション部材等の車体側の非回転部分（図示せず）に固定されるキャリア３と、ディスクロータ２の両側に配置されてキャリア３によって支持される一対のブレーキパッド４、５と、ディスクロータ２を跨ぐように配置されて図示しない一対のスライドピンによってキャリア３に対してディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持された電動キャリパ７とを備えている。

電動キャリパ７は、キャリパ本体８と、ピストンユニット９と、モータユニット１０とを有している。キャリパ本体８には、ディスクロータ２の一側に対向して開口する貫通穴を有する筒状のシリンダ部１１と、シリンダ部１１からディスクロータ２を跨いで反対側へ延びる爪部１２と、シリンダ部１１から略直径方向に延びて前記一対のスライドピンがそれぞれ取付けられる図示しない一対の腕部とが形成されている。シリンダ部１１の内周面には、ピストンユニット９のピストン１４が摺動可能に嵌合される案内ボア１５と、ピストンユニット９に取付けられた調整スクリュ１６の雄ねじ１７が螺合される雌ねじ１８とが形成されている。

ピストンユニット９は、有底筒状のピストン１４と、ピストン１４の内部に収容されたボールアンドランプ機構１９及び差動減速機構２０と、パッド摩耗補償機構２１とを一体化したものである。ピストン１４は、キャリパ本体８の案内ボア１５に摺動可能に嵌合されて一方のブレーキパッド５に当接し、図示しない回り止め部材によって回り止めされている。ピストン１４と案内ボア１５との間は、ダストシール２２及びシールリング２３によってシールされている。本実施形態では、ピストン１４が押圧部材を構成している。

ボールアンドランプ機構１９は、相対向して配置される一対のランプ部材を備えている。一対のランプ部材のうち一方のランプ部材である直動ランプ部材２４Ａは、ピストン１４の内底面に当接してピストン１４と共に軸方向に移動可能とされている。また、他方のランプ部材である回転ランプ部材２４Ｂは、モータユニット１０から差動減速機構２０を介して伝達される回転力により回転方向に移動可能となっている。直動ランプ部材２４Ａ及び回転ランプ部材２４Ｂを合わせて、適宜、単にランプ部材２４と総称する。ボールアンドランプ機構１９は、さらに、直動ランプ部材２４Ａ及び回転ランプ部材２４Ｂの互いの対向面に形成されたボール溝２６、２７（傾斜溝）間に装入された６個のボール２８を備えている。

回転ランプ部材２４Ｂは、複数のウエーブワッシャまたは一体のコイルドウエーブワッシャ２９によって直動ランプ部材２４Ａ側へ常時付勢されている。そして、直動ランプ部材２４Ａと回転ランプ部材２４Ｂとを相対回転させると、傾斜されたボール溝２６、２７間でボール２８が転動することにより、直動ランプ部材２４Ａと回転ランプ部材２４Ｂとがその相対回転量に応じて軸方向に相対移動する。これにより、ボールアンドランプ機構１９は、回転運動を直線運動に変換することができる。

直動ランプ部材２４Ａに形成されるボール溝２６と回転ランプ部材２４Ｂに形成されるボール溝２７とは、略対称をなすように構成されている。ここでは、ボール溝２６、２７についてボール溝２６を例にして図２乃至６により詳細に説明する。直動ランプ部材２４Ａは、図２及び図３に示すように、回転ランプ部材２４Ｂに対する対向面が、平面視で、点Ｔを中心にした円形をなしている。そして、直動ランプ部材２４Ａに形成されるボール溝２６は、点Ｔを中心として径寸法が大小異なる円弧状の各３条の外側ボール溝２６Ｓ，内側ボール溝２６Ｕからなっている。

３条の外側ボール溝２６Ｓを、以下、便宜上、適宜、第１，第２，第３外側ボール溝ともいう。３条の外側ボール溝２６Ｓは、夫々、直動ランプ部材２４Ａの周方向に沿って同様の曲率半径を有した円弧状に形成されている。また、３条の外側ボール溝２６Ｓは、図３及び図4に示すように、一端部２６Ｓａ（図３時計方向の先方側）から他端部２６Ｓｂ（図３時計方向の基端側）になる（図４では左から右になる）に従い、深さ寸法が小さくなるように傾斜がついている。図５に示すように、この傾斜の傾斜角ｒが、いわゆるリード角であり、このリード角によって、一端部側底部２６Ｓｃから他端部側底部２６Ｓｄまでの平面距離である転動距離ｌ１に対する変位量ｘが既定されるようになっている。そして、３条の外側ボール溝２６Ｓは、図５に示すように径方向断面が弧状とされている。この外側ボール溝２６Ｓが本実施形態における第１の傾斜溝を構成している。

３条の内側ボール溝２６Ｕ（第２の傾斜溝に相当する。）を、以下、便宜上、適宜、第１，第２，第３内側ボール溝ともいう。３条の内側ボール溝２６Ｕは、夫々、直動ランプ部材２４Ａの周方向に沿って同様の曲率半径を有した円弧状に形成されており、この内側ボール溝２６Ｕの曲率半径は、外側ボール溝２６Ｓの曲率半径はよりも小さくなっており、このため、内側ボール溝２６Ｕの転動距離ｌ２が外側ボール溝２６Ｓの転動距離ｌ１よりも小さくなっている。また、３条の内側ボール溝２６Ｕは、一端部２６Ｕａ（図３時計方向の先方側）から他端部２６Ｕｂ（図３時計方向の基端側）になるに従い、深さ寸法が小さくなるように傾斜がついている。この内側ボール溝２６Ｕのリード角は、外側ボール溝２６Ｓのリード角よりも大きくなっている。このため、内側ボール溝２６Ｕの転動距離ｌ２が外側ボール溝２６Ｓの転動距離ｌ１よりも小さいが、両者の変位量ｘは略同一になっている。３条の内側ボール溝２６Ｕは、図５に示すように、外側ボール溝２６Ｓと同様に径方向断面が弧状とされている。なお、３条の外側ボール溝２６Ｓ及び３条の内側ボール溝２６Ｕは、直動ランプ部材２４Ａの周方向に沿って円弧状に形成されているが、これに限らず、直動ランプ部材２４Ａの中心からずれた位置に中心を有する円弧状に形成しても良いし、曲率が変化する曲線状に形成しても良い。

第１，第２，第３外側ボール溝２６Ｓ１，２６Ｓ２，２６Ｓ３は、第１，第２，第３内側ボール溝２６Ｕ１，２６Ｕ２，２６Ｕ３に対して、周方向にずれて配置されている。そのずれ量は、ボール２８が転動するときに外側ボール溝２６Ｓにあるボール２８と内側ボール溝２６Ｕにあるボール２８とが互いにその転動を阻害しないような範囲で設定されており、本実施形態の場合、外側ボール溝２６Ｓが内側ボール溝２６Ｕに対して３５°ずれて配置されている。

また、図５，６に示すように、第１，第２，第３外側ボール溝２６Ｓ１，２６Ｓ２，２６Ｓ３は、第１，第２，第３内側ボール溝２６Ｕ１，２６Ｕ２，２６Ｕ３に対して、径方向にずれて配置されている。外側ボール溝２６Ｓ（一方のボール溝）及び内側ボール溝２６Ｕ（他方のボール溝）は、外側ボール溝２６Ｓの径方向断面の弧状端部２６Ｓｅが、内側ボール溝２６Ｕの径方向断面の弧状最深部２６Ｕｆに達しない範囲で径方向に重なって形成されている。同様に、内側ボール溝２６Ｕの径方向断面の弧状端部２６Ｕｅが、外側ボール溝２６Ｓの径方向断面の弧状最深部２６Ｓｆに達しない範囲で径方向に重なって形成されている。換言すれば、転動径違いで設置したボール２８の外形の軌跡が重なるように外側、内側ボール溝２６Ｓ，２６Ｕが形成されている。このように、外側ボール溝２６Ｓ（第１，第２，第３外側ボール溝２６Ｓ１，２６Ｓ２，２６Ｓ３）及び内側ボール溝２６Ｕ（第１，第２，第３内側ボール溝２６Ｕ１，２６Ｕ２，２６Ｕ３）は、径方向に重なって形成されているが、一方のボール溝の径方向断面の弧状端部が、他方のボール溝の径方向断面の弧状最深部に達しない範囲となっているため、両ボール溝２６Ｓ，２６Ｕに配置されたボール２８，２８がボール溝２６Ｓ，２６Ｕの弧状最深部２６Ｓｆ，２６Ｕｆに接触して転動することができるので、ランプ部材２４Ａ，２４Ｂひいては装置全体の小形化を、耐久性の低下を抑制して達成することが出来る。

差動減速機構２０は、偏心軸３０と、偏心軸３０の偏心部３１にベアリング３１Ａ、３１Ｂによって回転可能に支持されて２つの外歯３２Ａ、３２Ｂを有するリング状の平歯車３２と、ボールアンドランプ機構１９の回転ランプ部材２４Ｂに形成されて平歯車３２の一方の外歯３２Ａに噛合う内歯３３と、偏心軸３０の回転軸に対して回転可能に支持されて平歯車３２の他方の外歯３２Ｂに噛合う内歯３４を有するリングギヤ部材３５とを備えている。偏心軸３０は、一端が回転ランプ部材２４Ｂに回転可能に支持され、他端部がモータユニット１０内へ延ばされて、その先端部に外側スプライン３６が形成されている。リングギヤ部材３５の一端部は、スラストベアリング３７を介して回転ランプ部材２４Ｂの端部に当接している。そして、偏心軸３０を回転させて平歯車３２を公転させることにより、平歯車３２の外歯３２Ａに噛合う内歯３３を有する回転ランプ部材２４Ｂと外歯３２Ｂに噛合う内歯３４を有するリングギヤ部材３５とが差動回転し、これらの一方を固定することによって他方を所定の減速比で減速して回転させることができる。

パッド摩耗補償機構２１は、ボールアンドランプ機構１９の直動ランプ部材２４Ａと回転ランプ部材２４Ｂとの間に装着されたリミッタ３８と、差動減速機構２０のリングギヤ部材３５に結合された調整スクリュ１６と、調整スクリュ１６に連結されたリングギヤ部材３５とピストン１４との間に介装されたウエーブワッシャ３８Ａとを備えている。リミッタ３８は、捻りバネによって直動ランプ部材２４Ａと回転ランプ部材２４Ｂとの間に一定の遊びをもって戻し方向に付勢力を付与するものである。調整スクリュ１６は、外周部に雄ねじ１７（台形ねじ）が形成され、この雄ねじ１７がキャリパ本体８のシリンダ部１１に形成された雌ねじ１８に螺合されている。調整スクリュ１６は、ウエーブワッシャ３８Ａによって一定の保持力をもって回転しないように保持されており、この保持力に抗して回転させることにより、雄ねじ１７及び雌ねじ１８の相対回転によって軸方向に移動させることができる。また、調整スクリュ１６は、回転ランプ部材２４Ｂからの反力をスラストベアリング３７及びリングギヤ部材３５を介して受けて、雄ねじ１７及び雌ねじ１８を介してキャリパ本体８へ伝達する。

モータユニット１０は、モータ３９（電動モータ）と、モータ３９の回転位置を検出するレゾルバ４０と、モータ３９の回転位置を保持するための駐車ブレーキ機構４１とを一体化したものである。モータ３９は、キャリパ本体８の端部に結合されるベースプレート４３に取付けられてピストンユニット９の調整スクリュ１６に挿入される円筒状のモータケース４４を備え、モータケース４４の内周部にコイル等からなるモータステータ４５が固定されている。モータケース４４は、有底円筒状のモータケース本体４４Ａとその開口を閉じるモータケース蓋４４Ｂとからなり、モータケース本体４４Ａとモータケース蓋４４Ｂとに設けられた開口部に軸受４６、４７が取付けられ、これらの軸受４６、４７によって円筒状のモータロータ４８が回転可能に支持されている。モータケース４４は、キャリパ本体８のシリンダ部１１の内周に当接して径方向に支持されている。モータロータ４８の内周部には、ピストンユニット９の偏心軸３０の外側スプライン３６に係合する内側スプライン４９が形成されており、モータロータ４８と偏心軸３０との間で回転力を伝達するとともに、これらが軸方向に相対移動できるようになっている。

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。
制動時には、運転車のブレーキ操作に基づいてコントローラ（図示せず）からモータ３９へ制御電流を供給してモータロータ４８を制動方向へ回転させる。
モータロータ４８の回転は、差動減速機構２０によって所定の減速比で減速され、ボールアンドランプ機構１９によって直線運動に変換されて、ピストン１４を前進させる。

ピストン１４の前進によって、一方のブレーキパッド５がディスクロータ２に押圧され、その反力によってキャリパ本体８がキャリア３のスライドピンに沿って移動して、爪部１２が他方のブレーキパッド４をディスクロータ２に押圧して制動力を発生させる。また、制動解除時には、モータロータ４８を逆回転させることによってピストン１４を後退させて、ブレーキパッド４、５をディスクロータ２から離間させる。

ボールアンドランプ機構１９は、直動ランプ部材２４Ａ及び回転ランプ部材２４Ｂ間に装入された６個のボール２８を用いて、モータロータ４８の回転運動を直線運動に変換してピストン１４に伝達する。このため、本実施形態では、３個のボールを備えた従来技術に比して、接触面圧が低下し、耐久性が向上してディスクブレーキの信頼性を向上できる。また、外側ボール溝２６Ｓ及び内側ボール溝２６Ｕは、径方向に重なって形成されていることから、ランプ部材２４Ａ，２４Ｂを有するボールアンドランプ機構１９を小型化、ひいてはディスクブレーキ１を小形化することができる。また、本実施形態では、上述した外側ボール溝２６Ｓ及び内側ボール溝２６Ｕは、径方向に重なって形成されているが、一方のボール溝の径方向断面の弧状端部が、他方のボール溝の径方向断面の弧状最深部に達しない範囲となっているため、両ボール溝２６Ｓ，２６Ｕに配置されたボール２８，２８がボール溝２６Ｓ，２６Ｕの弧状最深部２６Ｓｆ，２６Ｕｆに接触して転動することができるので、ランプ部材２４Ａ，２４Ｂひいては装置全体の小形化を、耐久性の低下を抑制して達成することが出来る。

上記第１実施形態では、第１の傾斜溝としての外側ボール溝２６Ｓが３条（２６Ｓ１，２６Ｓ２，２６Ｓ３）で、第２の傾斜溝としての内側ボール溝２６Ｕが３条（２６Ｕ１，２６Ｕ２，２６Ｕ３）である場合を例にしたが、外側ボール溝及び内側ボール溝の合計の溝数が３以上であれば、互いに対向した直動、回転ランプ部材２４Ａ，２４Ｂを平面にて保持できる。このため、上記実施形態に代えて、図６、７に示すように外側ボール溝２６Ｓ及び内側ボール溝２６Ｕについて各２条（２６Ｓ１，２６Ｓ２、２６Ｕ１，２６Ｕ２）としてもよい。この場合、上記第１実施形態に比して、外側ボール溝２６Ｓ及び内側ボール溝２６Ｕをさらに長くすることができる。このため、相対回転角を大きくとることができ、ボールの転動距離が長くできるので、リード角を小さくすることが可能となり、減速機及びモータのトルクを小さくでき、これによりキャリパを小型化することができる。また、大きなトルクを必要としないので、モータ、ひいてはディスクブレーキ全体の小形化を図ることができる。

上記実施形態では、ディスクブレーキとして、電動モータを用いてブレーキペダル操作によるサービスブレーキを行なうためのディスクブレーキ（電動ディスクブレーキ）を例にしたが、電動モータを用いて駐車ブレーキを行なう電動パーキングブレーキ用のディスクブレーキに用いても良いし、電動モータを用いないタイプの機械式ディスクブレーキや駐車ブレーキ機構付きのディスクブレーキに本上記実施形態に示すボールアンドランプ機構を適用しても良い。

１…電動ディスクブレーキ、１９…ボールアンドランプ機構、２６Ｓ（２６Ｓ１，２６Ｓ２，２６Ｓ３）…外側ボール溝（第１，第２，第３外側ボール溝）〔第1の傾斜溝〕、２６Ｕ（２６Ｕ１，２６Ｕ２，２６Ｕ３）…内側ボール溝（第１，第２，第３内側ボール溝）〔第２の傾斜溝〕。

Claims

ディスクへブレーキパッドを押圧する押圧部材と、回転力を直動運動に変換して前記押圧部材を推進するボールアンドランプ機構とを有するディスクブレーキにおいて、
前記ボールアンドランプ機構は、径方向断面が弧状で複数形成された第１の傾斜溝と、該第１の傾斜溝に対して周方向および径方向にずれて設けられ、径方向断面が弧状で複数形成された第２の傾斜溝と、を有し、
前記第１の傾斜溝と前記第２の傾斜溝とは、一方の径方向断面の弧状端部が他方の径方向断面の弧状最深部に達しない範囲で径方向に重なって形成されていることを特徴とするディスクブレーキ。