JP4424234B2 - ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両に制動装置として装備されるディスクブレーキ装置に関するものである。

ディスクロータの外周部側面にブレーキパッドを押圧して両者の摩擦接触により制動力を得るディスクブレーキ装置においては、ディスクロータの熱変形などに伴なう外周部側面の面振れやブレーキパッドの偏摩耗に起因して、いわゆるブレーキ振動やブレーキ鳴き現象が発生することがある。

そこで、このような問題を解決するため、ブレーキパッドの偏摩耗を防止するように、ブレーキパッドを複数のパッドピースで構成し、各パッドピースを独立変位自在に構成してディスクロータの外周側面に均一に押圧されるようにしたディスクブレーキ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ブレーキ振動を低減するため、ディスクロータの外周部の厚さの変動に応じてブレーキパッドの押圧力を制御する技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
実開昭６２−１１４２２６号公報 特開２００１−８８６６９号公報

ところで、特許文献１に記載された従来技術においては、ブレーキパッドを構成する複数のパッドピースが単に独立変位自在に構成されているに過ぎないため、ディスクロータの外周部側面に面振れがあると、各パッドピースの押圧力が周期的に変動してブレーキ振動が発生する虞がある。

そこで、本発明は、ディスクロータに対するブレーキパッドの押圧力が周期的に変動する際にもブレーキ振動を抑制しつつ充分な制動力を確保することができるディスクブレーキ装置を提供することを課題とする。

第１の発明に係るディスクブレーキ装置は、ブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧するキャリパの押圧部とブレーキパッドとの間に付設され、ブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧可能な複数の加圧手段と、ディスクロータの面振れによるブレーキパッドの押圧力の周期的変動量を検出する押圧力変動量検出手段と、この押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量に基づき、制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力を設定する加圧力設定手段とを備え、加圧力設定手段は、押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量の増大に応じて、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力を大きく設定するように構成されていることを特徴とする。

第１の発明に係るディスクブレーキ装置では、ディスクロータの面振れによってブレーキパッドの押圧力が周期的に変動すると、その周期的変動量に基づき制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力が設定され、複数の加圧手段がブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧するため、制動要求量に応じた充分な制動力が確保される。その際、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力は、ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量の増大に応じて大きく設定されるため、ブレーキ振動が抑制され、制動有効半径の大きい充分な制動力が確保される。

また、第２の発明に係るディスクブレーキ装置は、ブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧するキャリパの押圧部とブレーキパッドとの間に付設され、ブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧可能な複数の加圧手段（圧電素子）と、ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量を検出する押圧力変動量検出手段と、この押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量に基づき、制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力を設定する加圧力設定手段とを備え、この加圧力設定手段は、押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量が所定値を超えたとき、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力をディスクロータの回転中心からの半径距離が短い位置に配置された加圧手段の加圧力に較べてより大きく設定するように構成されていることを特徴とする。

第２の発明に係るディスクブレーキ装置では、ディスクロータの面振れによってブレーキパッドの押圧力が周期的に変動すると、その周期的変動量に基づき制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力が設定され、複数の加圧手段がブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧するため、制動要求量に応じた充分な制動力が確保される。そして、ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量が所定値を超えると、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力がディスクロータの回転中心からの半径距離が短い位置に配置された加圧手段の加圧力に較べてより大きく設定されるため、ブレーキ振動が確実に抑制され、制動有効半径の大きい充分な制動力が確実に確保される。

第１の発明に係るディスクブレーキ装置によれば、ディスクロータの面振れによってブレーキパッドの押圧力が周期的に変動すると、その周期的変動量に基づき制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力が設定され、複数の加圧手段がブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧するため、制動要求量に応じた充分な制動力を確保することができる。その際、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力は、ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量の増大に応じて大きく設定されるため、ブレーキ振動を抑制しつつ、制動有効半径の大きい充分な制動力を確保することができる。

また、第２の発明に係るディスクブレーキ装置によれば、ディスクロータの面振れよってブレーキパッドの押圧力が周期的に変動すると、その周期的変動量に基づき制動要求量に応じて複数の加圧手段の加圧力が設定され、複数の加圧手段がブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧するため、制動要求量に応じた充分な制動力を確保することができる。そして、ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量が所定値を超えると、ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力がディスクロータの回転中心からの半径距離が短い位置に配置された加圧手段の加圧力に較べてより大きく設定されるため、ブレーキ振動を確実に抑制しつつ、制動有効半径の大きい充分な制動力を確実に確保することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るディスクブレーキ装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の概略構造を示す斜視図、図２は図１に示したディスクブレーキ装置のキャリパ部分の断面構造を模式的に示す部分断面図、図３は図１に示したディスクブレーキ装置を模式的に示す側面図である。

一実施形態に係るディスクブレーキ装置は車両用に構成されており、例えば図１に示すように、車軸のハブ１に固定されて一体に回転するディスクロータ２と、車体のサスペンションパーツ等（図示省略）に支持されてディスクロータ２の外周部を跨ぐように配置されたトルクメンバ（マウンティング）３と、このトルクメンバ３に対しディスクロータ２の軸方向に移動自在に装着されてディスクロータ２の外周部を跨ぐように配置された浮動式のキャリパ４とを備えている。そして、図２に示すように、キャリパ４の内側には、ディスクロータ２の外周縁部の内外両面に対向して一対のブレーキパッド５，５が配置されている。

図２に示すように、キャリパ４は、ディスクロータ２の内面側に臨むシリンダ部４Ａと、ディスクロータ２の外面側に臨む一対の爪部４Ｂ，４Ｂとを有し、シリンダ部４Ａにはピストン４Ｃが嵌挿されている。このピストン４Ｃは、図示しない車両のブレーキ配管を介してシリンダ部４Ａに供給されるブレーキ油圧に応じ、ディスクロータ２の内面に直交する方向に進退するように構成されている。

各ブレーキパッド５は、パット部材５Ａが裏金５Ｂに接合された構造を有し、一方のブレーキパッド５は、パット部材５Ａがディスクロータ２の外周縁部の外面に対面し、裏金５Ｂがキャリパ４の爪部４Ｂに対面している。また、他方のブレーキパッド５は、パット部材５Ａがディスクロータ２の外周縁部の内面に対面し、裏金５Ｂがキャリパ４のシリンダ部４Ａに嵌挿されたピストン４Ｃに対面している。

図３に示すように、各ブレーキパッド５の裏金５Ｂの両端部には係合突部５Ｃ，５Ｃが形成されている。これに対応してトルクメンバ３の両端部のアーム部３Ａ，３Ａには、各ブレーキパッド５の裏金５Ｂの係合突部５Ｃ，５Ｃをそれぞれ嵌合させて受け止める一対の係止溝３Ｂ，３Ｂが形成されている。これら一対の係止溝３Ｂ，３Ｂは、各ブレーキパッド５の裏金５Ｂの係合突部５Ｃ，５Ｃをそれぞれディスクロータ２の軸方向に移動できるように所定のクリアランスを開けて嵌合させている。

このようなディスクブレーキ装置は、車両のブレーキペダルの踏み込み操作に応じたブレーキ油圧により図２に示したキャリパ４のピストン４Ｃが進出して他方のブレーキパッド５の裏金５Ｂを押動すると、その反力によりキャリパ４の爪部４Ｂ，４Ｂが一方のブレーキパッド５の裏金５Ｂを押動するのであり、一対のブレーキパッド５，５のパット部材５Ａ，５Ａがディスクロータ１の外周縁部の内外両面に摩擦接触することでブレーキ力が発生する。

ここで、図２に示すように、ブレーキパッド５，５をディスクロータ２に向けて押圧するキャリパ４の押圧部、すなわち、ピストン４Ｃの先端面および爪部４Ｂの内面には、ディスクロータ２の回転中心からの半径距離が異なる多点位置にてブレーキパッド５，５を加圧可能な複数の圧電素子群６Ａ，６Ｂが加圧手段として植設されている。

圧電素子群６Ａは、図４に示すように、ピストン４Ｃの先端面の円周方向に沿って配列された例えば８個の圧電素子６Ａ１〜６Ａ８で構成されている。ここで、圧電素子６Ａ１〜６Ａ３はディスクロータ２の回転中心からの半径距離が長い位置に配置されており、圧電素子６Ａ５〜６Ａ７はディスクロータ２の回転中心からの半径距離が短い位置に配置されている。そして、圧電素子６Ａ４，６Ａ８はディスクロータ２の回転中心からの半径距離が中位の位置に配置されている。

一方、圧電素子群６Ｂは、図５に示すように、キャリパ４の各爪部４Ｂの内面に例えば４個づつ配置された圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ８で構成されている。ここで、圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ４はディスクロータ２の回転中心からの半径距離が長い位置に略一列に配置されており、圧電素子６Ｂ５〜６Ｂ８はディスクロータ２の回転中心からの半径距離が短い位置に略一列に配置されている。

加圧手段としての圧電素子群６Ａ，６Ｂは、例えば図６に示す制御手段７によって駆動が制御される。この制御手段７は、車両に搭載されている図示しないＥＣＵ（Electric Control Unit）等のマイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成されており、入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ（Read OnlyMemory）、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを実行するＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等をハードウェアとして備えている。

ここで、制御手段７には、押圧力変動量検出手段としての押圧力変動量検出部７Ａと、加圧力設定手段としての圧電素子駆動信号設定部７Ｂとがソフトウェアとして構成され、圧電素子駆動回路７Ｃがハードウェアとして構成されている。押圧力変動量検出部７Ａにはブレーキ油圧センサ８およびロータ回転センサ９からの検出信号がそれぞれ入力され、圧電素子駆動信号設定部７Ｂにはストロークセンサ１０からの検出信号が入力されるようになっている。そして、圧電素子駆動回路７Ｃから圧電素子群６Ａ，６Ｂに所定の駆動電圧が供給されるようになっている。

ブレーキ油圧センサ８は、図示しない車両のブレーキ配管を介してキャリパ４のシリンダ部４Ａに供給されるブレーキ油圧を検出してその検出信号を押圧力変動量検出部７Ａに出力する。また、ロータ回転センサ９は、図１に示したディスクロータ２の回転を検出してその検出信号を押圧力変動量検出部７Ａに出力する。そして、ストロークセンサ１０は、図示しない車両のブレーキペダルの踏込ストロークを制動要求量として検出し、その検出信号を圧電素子駆動信号設定部７Ｂに出力する。

押圧力変動量検出手段としての押圧力変動量検出部７Ａは、ブレーキ油圧センサ８およびロータ回転センサ９からそれぞれ入力される検出信号に基づき、ディスクロータ２の１回転中のブレーキ油圧の変動量をブレーキパッド５の押圧力の周期的変動量として検出し、その検出信号を圧電素子駆動信号設定部７Ｂに出力するように構成されている。

加圧力設定手段としての圧電素子駆動信号設定部７Ｂは、押圧力変動量検出部７Ａおよびストロークセンサ１０からそれぞれ入力される検出信号に基づき、制動要求量を満足する加圧力として、圧電素子群６Ａ，６Ｂを構成する各圧電素子の駆動信号をそれぞれ設定するように構成されている。また、圧電素子駆動回路７Ｃは、圧電素子駆動信号設定部７Ｂから駆動信号が入力されると、その駆動信号のレベルに応じた駆動電圧を圧電素子群６Ａ，６Ｂを構成する各圧電素子に供給してこれらを膨張させるように構成されている。

ここで、圧電素子駆動信号設定部７Ｂは、押圧力変動量検出部７Ａにより検出されたブレーキ油圧の周期的変動量（ブレーキパッド５の押圧力の周期的変動量）が所定値（例えば０．１ＭＰａ）を超えると、ディスクロータ２の回転中心からの半径距離が長い位置に配置された各圧電素子（図４に示した圧電素子６Ａ１〜６Ａ３および図５に示した圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ４）の駆動信号をディスクロータ２の回転中心からの半径距離が短い位置に配置された各圧電素子（図４に示した圧電素子６Ａ５〜６Ａ７および図５に示した圧電素子６Ｂ５〜６Ｂ８）の駆動信号に較べてより大きく設定するように構成されている。

その際、圧電素子駆動信号設定部７Ｂは、押圧力変動量検出部７Ａにより検出されたブレーキ油圧の周期的変動量（ブレーキパッド５の押圧力の周期的変動量）が小さいときよりも大きいとき、ディスクロータ２の回転中心からの半径距離が長い位置に配置された各圧電素子（図４に示した圧電素子６Ａ１〜６Ａ３および図５に示した圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ４）の駆動信号を一層大きく設定するように構成されている。

以上のように構成された一実施形態のディスクブレーキ装置においては、車両の走行中に図示しないブレーキペダルが踏み込まれて制動されると、図６に示したブレーキ油圧センサ８およびロータ回転センサ９からそれぞれ入力される検出信号に基づき、押圧力変動量検出部７Ａがディスクロータ２の１回転中のブレーキ油圧の変動量をブレーキパッド５の押圧力の周期的変動量として検出する。

ここで、車軸のハブ１と共に回転するディスクロータ２の外周部側面に熱変形などに伴なう面振れがあると、ブレーキパッド５の押圧力が周期的に変動し、これに伴ないブレーキ油圧センサ８が検出するブレーキ油圧が周期的に変動することにより、その周期的変動量が押圧力変動量検出部７Ａにより検出される。

すると、押圧力変動量検出部７Ａおよびストロークセンサ１０からそれぞれ入力された検出信号に基づき、圧電素子駆動信号設定部７Ｂが制動要求量を満足する値となるように圧電素子群６Ａ，６Ｂを構成する各圧電素子の駆動信号をそれぞれ設定する。そして、この駆動信号が入力された圧電素子駆動回路７Ｃが駆動信号のレベルに応じた駆動電圧を圧電素子群６Ａ，６Ｂを構成する各圧電素子に供給してこれらを膨張させる。

その結果、図２に示したピストン４Ｃの先端面に植設された圧電素子群６Ａおよび爪部４Ｂの内面に植設された圧電素子群６Ｂが各ブレーキパッド５の裏金５Ｂをディスクロータ２の回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧するようになり、こうして制動要求量に応じた充分な制動力が確保される。

ここで、押圧力変動量検出部７Ａにより検出されたブレーキ油圧の周期的変動量が例えば０．１ＭＰａの所定値を超えると、圧電素子駆動信号設定部７Ｂは、ディスクロータ２の回転中心からの半径距離が長い位置に配置された各圧電素子（図４に示した圧電素子６Ａ１〜６Ａ３および図５に示した圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ４）の駆動信号をディスクロータ２の回転中心からの半径距離が短い位置に配置された各圧電素子（図４に示した圧電素子６Ａ５〜６Ａ７および図５に示した圧電素子６Ｂ５〜６Ｂ８）の駆動信号に較べてより大きく設定する。従って、この場合には、制動有効半径の大きい充分な制動力が確保される。

また、押圧力変動量検出部７Ａにより検出されたブレーキ油圧の周期的変動量が大きくなると、圧電素子駆動信号設定部７Ｂは、図４に示した圧電素子６Ａ１〜６Ａ３および図５に示した圧電素子６Ｂ１〜６Ｂ４の駆動信号を一層大きく設定する。従って、この場合には、制動有効半径が大きく、かつ、加圧力が一層大きい充分な制動力が確保される。

従って、一実施形態のディスクブレーキ装置によれば、ディスクロータ２の外周部側面に熱変形などに伴なう面振れがあってブレーキパッド５の押圧力が周期的に変動する場合においても、ブレーキ振動を確実に抑制しつつ、充分な制動力を確保することができる。

本発明のディスクブレーキ装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば図６に示したブロック図において、ブレーキパッド５の押圧力としてブレーキ油圧を検出するブレーキ油圧センサ８は、ブレーキパッド５の押圧力に応じた電圧信号を発生する圧電素子群６Ａ，６Ｂに変更してもよい。

また、図２に示したキャリパ４に内蔵される油圧駆動式のピストン４Ｃは、従来公知の電動式のピストンに変更することができる。さらに、キャリパ４は、ディスクロータ２の両面側にピストンが配置された固定式の構造に変更することもできる。

本発明のディスクブレーキ装置は、車両用に限らず、各種機械装置の回転部の制動用として適用することができる。

本発明の一実施形態に係るディスクブレーキ装置の概略構造を示す斜視図である。 図１に示したディスクブレーキ装置のキャリパ部分の断面構造を模式的に示す部分断面図である。 図１に示したディスクブレーキ装置を模式的に示す側面図である。 図２に示したキャリパのピストンに加圧手段として付設された圧電素子の配置状況を示すピストンの正面図である。 図２に示したキャリパの爪部にに加圧手段として付設された圧電素子の配置状況を示す爪部内面の正面図である。 図２に示した加圧手段としての圧電素子の駆動を制御する圧電素子駆動制御手段の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ハブ
２ ディスクロータ
３ トルクメンバ
３Ａ アーム部
３Ｂ 係止溝
４ キャリパ
４Ａ シリンダ部
４Ｂ 爪部
４Ｃ ピストン
５ ブレーキパッド
５Ａ パット部材
５Ｂ 裏金
５Ｃ 係合突部
６Ａ，６Ｂ 圧電素子群（加圧手段）
７ 制御手段
７Ａ 押圧力変動量検出部（押圧力変動量検出手段）
７Ｂ 圧電素子駆動信号設定部（加圧力設定手段）
７Ｃ 圧電素子駆動回路
８ ブレーキ油圧センサ
９ ロータ回転センサ
１０ ストロークセンサ

Claims (3)

1. ブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧するキャリパの押圧部とブレーキパッドとの間に付設され、前記ブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧可能な複数の加圧手段と、前記ディスクロータの面振れによる前記ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量を検出する押圧力変動量検出手段と、この押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量に基づき、制動要求量に応じて前記複数の加圧手段の加圧力を設定する加圧力設定手段とを備え、
   前記加圧力設定手段は、前記押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量の増大に応じて、前記ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力を大きく設定するように構成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
2. ブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧するキャリパの押圧部とブレーキパッドとの間に付設され、前記ブレーキパッドをディスクロータの回転中心からの半径距離が異なる多点位置にて加圧可能な複数の加圧手段と、前記ディスクロータの面振れによる前記ブレーキパッドの押圧力の周期的変動量を検出する押圧力変動量検出手段と、この押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量に基づき、制動要求量に応じて前記複数の加圧手段の加圧力を設定する加圧力設定手段とを備え、
   前記加圧力設定手段は、前記押圧力変動量検出手段により検出された押圧力の周期的変動量が所定値を超えたとき、前記ディスクロータの回転中心からの半径距離が長い位置に配置された加圧手段の加圧力をディスクロータの回転中心からの半径距離が短い位置に配置された加圧手段の加圧力に較べてより大きく設定するように構成されていることを特徴とするディスクブレーキ装置。
3. 前記加圧手段が圧電素子により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のディスクブレーキ装置。
   

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