JP2007085541A - 駐車機能を備えたディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】電気モーターの動作により駐車装置が動作することで、駐車装置を容易に操作できるディスクブレーキを提供する。
【解決手段】シリンダー部内に回転可能に設置され、雄ネジ部を備えた作動軸と、前記作動軸の回転によって進退しながら、前記ピストンの加圧または加圧解除のために前記ピストン内に設置され、前記作動軸の雄ネジ部に結合される雌ネジ部を備えた加圧スリーブと、前記作動軸を回転するための電気モーター２５と、前記電気モーターの回転力を前記作動軸に伝達するための多段減速ギア装置４０と、を含んでおり、前記多段減速ギア装置の中心軸線と前記電気モーターの中心軸線とが食い違っており、前記多段減速ギア装置の軸と前記電気モーターの軸が動力連結装置６０を通して連結される、駐車機能を備えたディスクブレーキを構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、駐車機能を備えたディスクブレーキに関するもので、詳しくは、電気モーターの動作によって駐車機能を実現できる駐車機能を備えたディスクブレーキに関するものである。

車両駐車のための駐車機能を備えたディスクブレーキは、技術分野でよく知られたもので、例えば、特許文献１に開示されたディスクブレーキがある。この特許文献１に開示されたディスクブレーキは、運転者のブレーキペダル操作によって油圧が生じたとき、この油圧によりピストンがディスク側の摩擦パッドを加圧することで制動を行う通常の油圧制動機能と、駐車のために運転席の駐車レバーを引くとき、ディスクブレーキと一緒に構成された駐車装置の動作により制動を行う駐車機能と、を備えている。
上記のようなディスクブレーキの駐車装置は、運転席の駐車レバーにケーブルを通して連結される作動レバーと、この作動レバーに連結されたカム軸と、このカム軸の動作によってピストンの加圧方向に進退するロッドと、ピストンとロッドとの間に設けられる自動間隙調節装置と、を含む。駐車装置においては、運転者が駐車レバーを引くとき、作動レバーが回動し、作動レバーの動作によってカム軸が回動しながらロッドを進退可能に加圧し、このロッドによって加圧されるピストンが摩擦パッドを加圧することで車両の制動が行われる。

しかしながら、上記のようなディスクブレーキの駐車装置は、駐車の際、運転者が駐車レバーを力一杯引くべきであるため、老弱者にとっては使用が困難であり、操作が煩雑であるという問題があった。また、駐車装置を使用するためには、体積及び動作ストロークの大きい駐車レバーを車両の室内に設置すべきであるため、車両の室内空間を活用するのに制限があった。

日本公開特許公報特開２００２−２３５７７９号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、電気モーターの動作により駐車装置を動作させることで、駐車装置を容易に操作できるディスクブレーキを提供することにある。
また、小型電気モーターの採用により駐車機能を実現できるディスクブレーキを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る駐車機能を備えたディスクブレーキは、ディスクの制動のための摩擦パッドを加圧するピストンと、前記ピストンを進退可能に収容し、内部に制動のための油圧が加えられるシリンダー部を備えたキャリパーハウジングと、前記シリンダー部内に回転可能に設置され、雄ネジ部を備えた作動軸と、前記作動軸の回転によって進退しながら、前記ピストンの加圧または加圧解除のために前記ピストン内に設置され、前記作動軸の雄ネジ部に結合される雌ネジ部を備えた加圧スリーブと、前記作動軸を回転するための電気モーターと、前記電気モーターの回転力を前記作動軸に伝達するための多段減速ギア装置と、を含んでおり、前記多段減速ギア装置の中心軸線と前記電気モーターの中心軸線とが食い違っており、前記多段減速ギア装置の軸と前記電気モーターの軸が動力連結装置を通して連結されることを特徴とする。

また、前記多段減速ギア装置は、複数の遊星ギアユニットが連続的に連結されてなることを特徴とする。
また、前記各遊星ギアユニットは、駆動源に連結される太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に噛み合わされる複数の遊星ギアと、前記遊星ギアの外側に噛み合わされる内接ギアと、前記遊星ギアを回転可能に支持し、前記太陽ギアと同軸的に回転するように設置されて回転動力を出力するキャリアと、を含むことを特徴とする。
また、前記各遊星ギアユニットの太陽ギア及び前記作動軸は、同軸的に配置されることを特徴とする。
また、前記電気モーターが前記多段減速ギア装置の側方に設置され、前記多段減速ギア装置の中心軸線と前記電気モーターの中心軸線とが平行に配置されることを特徴とする。
また、前記動力連結装置は、前記電気モーターの軸に結合される駆動ギアと、前記多段減速ギア装置の軸に連結される被動ギアと、前記駆動ギアと前記被動ギアとを連結する中間ギアと、前記駆動ギアと前記被動ギアとの軸間距離を維持するとともに、前記中間ギアの軸を支持するフレームと、を含むことを特徴とする。

また、前記多段減速ギア装置、前記電気モーター及び前記動力連結装置の外部を覆う外部ハウジングを含んでおり、前記中間ギアは、前記中間ギアの手動回転によって制動を解除できるように、前記中間ギアから前記外部ハウジングの外側に延長された手動調節軸を含むことを特徴とする。
また、前記手動調節軸は、前記手動調節軸を回転するための工具が結合される工具結合部を含むことを特徴とする。
また、前記動力連結装置により、前記電気モーターの回転が前記多段減速ギア装置に減速して伝達されることを特徴とする。
また、本発明は、前記電気モーターが動作しないとき、前記多段減速ギア装置の減速比により前記作動軸の回転が制限されることで、制動状態が維持されることを特徴とする。

また、本発明は、相互対応して接するように、前記ピストンの内面と前記加圧スリーブ外面との間に設けられるテーパー型結合面と、前記結合面が相互接する方向に前記加圧スリーブが移動するように加圧し、前記摩擦パッドと前記ディスクとの間の間隙を調節するために前記ピストンの内面と前記加圧スリーブの外面との間に介在される間隙調節スプリングと、をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記作動軸を支持し、前記作動軸の軸方向移動を制限するように前記シリンダー部内に設置される支持スプリングと、前記支持スプリングを支持するために前記シリンダー部内に固定されるスプリング支持部材と、をさらに含むことを特徴とする。
また、前記作動軸の雄ネジ部及び前記加圧スリーブの雌ネジ部は、前記ピストンを加圧する油圧が解除されるとき、制動解除方向に前記ピストンの移動を所定区間だけ許容する遊隔を備えることを特徴とする。

本発明に係る駐車機能を備えたディスクブレーキにおいては、電気モーターの動作により駐車装置が動作するため、運転者が駐車装置を容易に操作できるという効果がある。
また、本発明においては、電気モーターの回転を作動軸に減速して伝達する多段減速ギア装置が備わるため、電気モーターを小型化しながらも、大きな力で作動軸を回転することで制動を行えるという効果がある。
また、本発明においては、電気モーターが多段減速ギア装置の側方に設置されるため、ディスクブレーキの全体長さを減少することで、設置空間の狭い車両にも容易に適用できるという効果がある。
また、本発明においては、多段減速ギア装置が大きな減速比を備えるため、作動軸の逆転が防止され、電気モーターが停止しても制動状態を維持できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るディスクブレーキは、図１に示すように、車輪と共に回転するディスク１の両側に配置される第１及び第２摩擦パッド１１，１２と、これら摩擦パッド１１，１２を加圧するためのキャリパーハウジング１３及びピストン１４と、を備えている。
キャリパーハウジング１３は、ピストン１４を進退可能に収容するシリンダー部１５が備わった本体部１６と、この本体部１６から反対側の第１摩擦パッド１１側に延長される連結部１７と、第１摩擦パッド１１の背面を支持するために連結部１７から延長された支持部１８と、を備えている。また、本体部１６には、シリンダー部１５の内部に制動のための油圧が加えられるように、ブレーキオイルが流入されるオイルポート１９と、オイルの漏れを防止するために、ピストン１４の外面とシリンダー部１５の内面との間に設置されたパッキング２０と、が備わる。

したがって、シリンダー部１５の内部に制動のための油圧が加えられると、ピストン１４は、第２摩擦パッド１２側に前進して第２摩擦パッド１２を加圧し、キャリパーハウジング１３は、支持部１８が第１摩擦パッド１１を加圧するようにピストンと反対方向に動作することにより、ディスク１の制動が行われる。
このとき、制動のための油圧は、通常のブレーキシステムのマスターシリンダー（図示せず）から生じた油圧、または、ＡＢＳ（ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ）やブレーキトラクションシステム（ｂｒａｋｅ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ：ＢＴＣＳ）が適用された車両の場合、油圧発生のための油圧ポンプ２１の動作によって生じた油圧である。

また、本発明は、車両の駐車を目的としてディスク１を制動するための駐車装置を含んでいる。この駐車装置は、図１及び図２に示すように、キャリパーハウジング１３のシリンダー部１５内に回転可能に設置される作動軸２３と、この作動軸２３の回転により進退しながら、ピストン１４の加圧または加圧解除のためにピストン１４の内側に設置される加圧スリーブ２４と、作動軸２３を回転するための電気モーター２５と、この電気モーター２５の回転力を作動軸２３に伝達する多段減速ギア装置４０と、この多段減速ギア装置４０の軸と電気モーター２５の軸とを連結する動力連結装置６０と、を含む。

作動軸２３は、シリンダー部１５の後端側に回転可能に支持される支持部２３ａと、この支持部２３ａからピストン１４の内側中心部に向かって所定長さだけ延長される雄ネジ部２３ｂと、を備えている。加圧スリーブ２４は、円筒状からなり、作動軸２３の回転によって軸方向に進退するように、その内面に作動軸２３の雄ネジ部２３ａと締結される雌ネジ部２４ａを備えている。加圧スリーブ２４の外面とピストン１４の内面との間には、相互対応して接するテーパー型結合面２４ｂ，１４ａが備わる。したがって、作動軸２３が正方向または逆方向に回転すると、加圧スリーブ２４の進退が行われ、加圧スリーブ２４がピストン１４を加圧することで制動が行われる。
加圧スリーブ２４の外面とピストン１４の内面との間には、加圧スリーブ２４の結合面２４ｂとピストン１４の結合面１４ａとが常に接触状態を維持するように、加圧スリーブ２４を加圧する間隙調節スプリング２７が設置される。この間隙調節スプリング２７は、弾性を有するウェーブワッシャー（Ｗａｖｅ Ｗａｓｈｅｒ）からなり、外周部が支持リング２８によってピストン１４の内面に支持され、内周部がベアリング２９を介して加圧スリーブ２４の外面に支持される。

上記の構成によると、各摩擦パッド１１，１２の摩耗によってピストン１４がディスク１方向に移動して各結合面１４ａ，２４ｂの間に間隙が生じた場合、間隙調節スプリング２７が加圧スリーブ２４を加圧することで、各結合面１４ａ，２４ｂの接触状態を維持できるようになる。すなわち、油圧によって制動が行われるとき、作動軸２３の回転なしにピストン１４の前進が行われるが、各摩擦パッド１１，１２の摩耗によってピストン１４がディスク１側に移動し、ピストン１４及び加圧スリーブ２４の各結合面１４ａ，２４ｂの間に間隙が生じた場合、間隙調節スプリング２７が加圧スリーブ２４をピストン１４側に移動させることで、各結合面１４ａ，２４ｂが常に接触状態を維持でき、各摩擦パッド１１，１２とディスク１との間の間隙を調節できるようになる。

間隙調節が行われるときは、各結合面１４ａ，２４ｂが離隔された状態であり、作動軸２３が回転しないので、加圧スリーブ２４が間隙調節スプリング２７によって加圧される場合、加圧スリーブ２４は、回転しながらピストン１４側に移動する。上記のような間隙調節を行うためには、加圧スリーブ２４の雌ネジ部２４ａ及び作動軸２３の雄ネジ部２３ｂが多条ねじからなり、相互の締め付け及び取り外しを容易にすることが好ましい。本実施形態では、雌ネジ部２４ａ及び雄ネジ部２３ｂが４条ねじからなる。また、作動軸２３の雄ネジ部２３ｂ及び加圧スリーブ２４の雌ネジ部２４ａは、制動のための油圧が解除されるとき、制動解除方向にピストン１４の移動を許容する所定区間の遊隔を備える。

シリンダー部１５内には、作動軸２３の軸方向移動を制限するために作動軸２３の支持部２３ａを支持する支持スプリング３１と、この支持スプリング３１を支持するためのキャップ状のスプリング支持部材３２と、が設置される。スプリング支持部材３２は、シリンダー部１５内に固定される。
多段減速ギア装置４０は、キャリパーハウジング１３の後端に結合される円筒状のケーシング４５と、このケーシング４５の内部に収容される複数の遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４と、を含む。
各遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４は、多段減速を通して大きな減速比を得られるように、電気モーター２５に連結される動力連結装置６０側から作動軸２３側にまで連続的に連結される第１、第２、第３及び第４遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４からなる。
各遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４は、図１及び図３に示すように、駆動源に連結される太陽ギア５１と、この太陽ギア５１の外側に噛み合わされる複数の遊星ギア５２と、これら遊星ギア５２の外側に噛み合わされてケーシング４５の内側に固定される内接ギア５３と、各遊星ギア５２を回転可能に支持し、太陽ギア５１と同軸的に回転するように設置されて回転動力を出力するキャリア５４と、を含む。

動力連結装置６０には、第１遊星ギアユニット４１の太陽ギアが連結され、第１遊星ギアユニット４１のキャリア５４の中心軸には、第２遊星ギアユニット４２の太陽ギアが結合される。各遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４は、上記の方式で連続的に連結されることで、最終的に、第４遊星ギアユニット４４のキャリアが作動軸２３に連結される。各遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４の内接ギアは、一体型に設けられるか、それぞれ別途に設けられる。
この多段減速ギア装置４０は、駆動源である電気モーター２５を小型化しながらも作動軸２３を大きな力で回転するためのもので、駐車のための制動を行った状態で電気モーター２５の動作を停止した場合、多段減速ギア装置４０の大きな減速比により作動軸２３の回転が制限されることで、車両の制動状態が維持される。また、各遊星ギアユニット４１，４２，４３，４４の太陽ギアと作動軸２３とが同軸的に配置されることで、動力伝達損失を最小化し、電力モーターの小型化を実現できる。

電気モーター２５は、図２に示すように、多段減速ギア装置４０の側方に設置され、その中心軸線が多段減速ギア装置４０の中心軸線と平行に配置される。
動力連結装置６０は、図２及び図３に示すように、電気モーター２５の軸に結合される駆動ギア６１と、多段減速ギア装置４０の軸に連結される被動ギア６２と、駆動ギア６１と被動ギア６２との間に介在されてこれらを連結する中間ギア６３と、を備えている。また、動力連結装置６０は、駆動ギア６１、中間ギア６３、被動ギア６２の軸間距離を維持するとともに、中間ギア６３の軸６４を支持するフレーム６５を含む。上記のように動力連結装置６０を構成するとき、駆動ギア６１側から被動ギア６２側にギアの歯数を増加することで、電気モーター２５の回転が多段減速ギア装置４０に減速して伝達されることが好ましい。

上記のように、電気モーター２５の中心軸線と多段減速ギア装置４０の中心軸線とが平行になるように電気モーター２５を多段減速ギア装置４０の側方に配置すると、ディスクブレーキの全体長さが短くなり、ディスクブレーキを設置空間の狭い車両にも容易に適用できる。
多段減速ギア装置４０、電気モーター２５及び動力連結装置６０には、これらの外面を後方から覆う外部ハウジング７０が設置される。また、動力連結装置６０の中間ギア６３には、中間ギア６３から外部ハウジング７０の外側に延長された手動調節軸６６が設けられる。よって、電気モーター２５の故障や車両バッテリー放電などで電気モーター２５が動作しないとき、使用者が手動調節軸６６を直接回転することで制動を解除できる。この手動調節軸６６には、使用者が手動調節軸６６を容易に回転できるように、ドライバーやレンチなどの工具を結合するための工具結合部６７が設けられる。

以下、上記のようなディスクブレーキの駐車のための制動動作を説明する。
運転者が駐車のために車両の運転席側に設けられた操作スイッチを操作すると、電気モーター２５が回転される。電気モーター２５の回転は、動力連結装置６０及び多段減速ギア装置４０を経て減速し、大きな力で作動軸２３を回転する。そして、作動軸２３が回転すると、加圧スリーブ２４が軸方向に移動されてピストン１４を加圧することで、制動動作が行われる。
制動が行われた後は、電気モーター２５の動作が停止する。本発明は、多段減速ギア装置４０が大きな減速比を有するため、作動軸２３の回転が防止される。したがって、電気モーター２５を再び駆動しない限り、制動状態をそのまま維持できる。
運転者が制動を解除するときは、運転席の操作スイッチを操作することで制動を解除する。このとき、電気モーター２５及び作動軸２３が制動時の逆方向に回転するので、加圧スリーブ２４がピストン１４の加圧を解除することで制動が解除される。

また、本発明は、キャリパーハウジング１３のシリンダー部１５の内部に油圧が加えられた状態（油圧によって制動が行われた状態）で駐車装置を動作することもできる。この場合は、車両が制動動作のための油圧ポンプ２１を備えた場合であり、駐車装置は、油圧によってピストン１４が加圧されて制動が行われた状態で動作する。すなわち、運転者が駐車のために操作スイッチを操作すると、まず、油圧ポンプ２１が動作して車両の制動が行われた後、駐車装置が動作する。したがって、電気モーター２５に大きな負荷がかからない状態で、駐車のための制動を行うことができる。
そして、制動が行われた後は、油圧の解除により電気モーター２５の動作が中止されても、加圧スリーブ２４がピストン１４を支持するので、制動状態が維持される。このように、先に油圧を用いて制動を行った後、駐車装置によって制動を維持する場合は、電気モーター２５に大きな負荷がかからなくなり、電気モーター２５の小型化が可能になる。
駐車装置によって制動が行われた状態で、車両バッテリー放電や電気モーター２５の故障で制動が解除されない場合は、使用者が手動調節軸６６を直接回転することで制動を解除できる。

本発明に係るディスクブレーキの構成を示した断面図である。 本発明に係るディスクブレーキの駐車装置の構成を示した斜視図である。 本発明に係るディスクブレーキの駐車装置の構成を示した分解斜視図である。 図１のIV−IV'線断面図である。

符号の説明

１ ディスク
１１，１２ 摩擦パッド
１３ キャリパーハウジング
１４ ピストン
１５ シリンダー部
２３ 作動軸
２４ 加圧スリーブ
２５ 電気モーター
２７ 間隙調節スプリング
４０ 多段減速ギア装置
４１〜４４ 遊星ギアユニット
６０ 動力連結装置
６１ 駆動ギア
６２ 被動ギア
６３ 中間ギア
６５ フレーム
６６ 手動調節軸

Claims (13)

1. ディスクの制動のための摩擦パッドを加圧するピストンと、前記ピストンを進退可能に収容し、内部に制動のための油圧が加えられるシリンダー部を備えたキャリパーハウジングと、前記シリンダー部内に回転可能に設置され、雄ネジ部を備えた作動軸と、前記作動軸の回転によって進退しながら、前記ピストンの加圧または加圧解除のために前記ピストン内に設置され、前記作動軸の雄ネジ部に結合される雌ネジ部を備えた加圧スリーブと、前記作動軸を回転するための電気モーターと、前記電気モーターの回転力を前記作動軸に伝達するための多段減速ギア装置と、を含んでおり、
   前記多段減速ギア装置の中心軸線と前記電気モーターの中心軸線とが食い違っており、前記多段減速ギア装置の軸と前記電気モーターの軸が動力連結装置を通して連結されることを特徴とする駐車機能を備えたディスクブレーキ。
2. 前記多段減速ギア装置は、複数の遊星ギアユニットが連続的に連結されてなることを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
3. 前記各遊星ギアユニットは、駆動源に連結される太陽ギアと、前記太陽ギアの外側に噛み合わされる複数の遊星ギアと、前記遊星ギアの外側に噛み合わされる内接ギアと、前記遊星ギアを回転可能に支持し、前記太陽ギアと同軸的に回転するように設置されて回転動力を出力するキャリアと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
4. 前記各遊星ギアユニットの太陽ギア及び前記作動軸は、同軸的に配置されることを特徴とする請求項３に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
5. 前記電気モーターが前記多段減速ギア装置の側方に設置され、前記多段減速ギア装置の中心軸線と前記電気モーターの中心軸線とが平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
6. 前記動力連結装置は、前記電気モーターの軸に結合される駆動ギアと、前記多段減速ギア装置の軸に連結される被動ギアと、前記駆動ギアと前記被動ギアとを連結する中間ギアと、前記駆動ギアと前記被動ギアとの軸間距離を維持するとともに、前記中間ギアの軸を支持するフレームと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
7. 前記多段減速ギア装置、前記電気モーター及び前記動力連結装置の外部を覆う外部ハウジングを含んでおり、
   前記中間ギアは、前記中間ギアの手動回転によって制動を解除できるように、前記中間ギアから前記外部ハウジングの外側に延長された手動調節軸を含むことを特徴とする請求項６に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
8. 前記手動調節軸は、前記手動調節軸を回転するための工具が結合される工具結合部を含むことを特徴とする請求項７に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
9. 前記動力連結装置により、前記電気モーターの回転が前記多段減速ギア装置に減速して伝達されることを特徴とする請求項６に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
10. 前記電気モーターが動作しないとき、前記多段減速ギア装置の減速比により前記作動軸の回転が制限されることで、制動状態が維持されることを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
11. 相互対応して接するように、前記ピストンの内面と前記加圧スリーブ外面との間に設けられるテーパー型結合面と、前記結合面が相互接する方向に前記加圧スリーブが移動するように加圧し、前記摩擦パッドと前記ディスクとの間の間隙を調節するために前記ピストンの内面と前記加圧スリーブの外面との間に介在される間隙調節スプリングと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
12. 前記作動軸を支持し、前記作動軸の軸方向移動を制限するように前記シリンダー部内に設置される支持スプリングと、前記支持スプリングを支持するために前記シリンダー部内に固定されるスプリング支持部材と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。
13. 前記作動軸の雄ネジ部及び前記加圧スリーブの雌ネジ部は、前記ピストンを加圧する油圧が解除されるとき、制動解除方向に前記ピストンの移動を所定区間だけ許容する遊隔を備えることを特徴とする請求項１に記載の駐車機能を備えたディスクブレーキ。

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