(57)【要約】【課題】押圧力検出センサを備えたディスクブレーキにおいて、配線用スペースの制約を解消する。【解決手段】電動モータ９のロータ１７の回転を差動減速機構１０によって減速してボールランプ機構１２を駆動し、ピストン１１を前進させて一方のブレーキパッド５をディスクロータ２に押圧し、その反力によって爪部４を介して他方のブレーキパッド６をディスクロータ２に押圧して制動力を発生させる。爪部４にセンサユニット３８を取付け、ディスクロータ２からの反力をピストン部材４０を介して起歪プレート４１に作用させる。起歪プレート４１に生じる曲げ変形を歪ゲージ４２によって検出して、ディスクロータ２の押圧力を得る。爪部４側のスペースを有効利用することができ、また、センサユニット３８がキャリパに対して移動しないので、歪ゲージ４２への配線を容易に行うことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクロータの両側に配置されたブレーキパッドの一方に対向するピストンと、前記ディスクロータを跨いで前記ブレーキパッドの他方に対向する爪部とを備えたキャリパをキャリヤによって移動可能に支持したキャリパ浮動型ディスクブレーキにおいて、
前記ブレーキパッドの前記ディスクロータへの押圧力を検出するための検出手段が前記爪部に設けられていることを特徴とするディスクブレーキ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータへの押圧力の反力を受けて変形する起歪部材と、該起歪部材の歪みを検出する歪検出手段とを備えてい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。
【請求項３】
前記起歪部材は、前記ブレーキパッドと前記爪部との間に設けられて、前記ブレーキパッドからの反力によって曲げ変形を生じる起歪プレートであり、前記歪検出手段は、前記起歪プレートに装着された歪ゲージであることを特徴とする請求項２に記載のディスクブレーキ。
【請求項４】
前記起歪プレートは、前記ブレーキパッドからの反力を２点で受け、前記起歪プレートの前記ブレーキパッドからの反力を受ける２点間に前記歪ゲージが装着されていることを特徴とする請求項３に記載のディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ブレーキパッドの押圧力を検出するセンサを備えたディスクブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータのロータの回転運動をボールねじ機構、ボールランプ機構等の回転−直線運動変換機構を用いてピストンの直線運動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるようにした電動ディスクブレーキ装置が知られている。電動ディスクブレーキは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、コントローラによって、この検出値に基づいて電動モータの回転を制御することより、所望の制動力を得ることができる。
【０００３】
上記のような電動ディスクブレーキにおいては、従来、例えば特許文献１に記載されているように、ピストンの内部にピストンの推力（ブレーキパッドの押圧力）を検出するセンサを備えたものがある。このようなセンサを内蔵した電動ディスクブレーキによれば、センサからの信号によって、ピストンの推力を直接制御系にフィードバックすることができ、運転者からの制動力の要求（ブレーキペダル踏力）に応じて適切なピストン推力を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１１−５１３３３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のピストンの内部にセンサを設けた電動ディスクブレーキでは、次のような問題がある。一般的に、電動ディスクブレーキのピストンは、ブレーキパッドの摩耗に追従するため、最大２０ｍｍ程度のストロークを有している。このため、ピストンに内蔵されるセンサに接続される配線には、このストロークを許容する長さだけ余裕を持たせる必要があるが、電動ディスクブレーキのピストン部には、殆ど余剰スペースがないため、配線が非常に困難であり、配線用のスペースがキャリパ小型化の障害となる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、配線用スペースの制約を解消することができる押圧力検出センサ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ディスクロータの両側に配置されたブレーキパッドの一方に対向するピストンと、前記ディスクロータを跨いで前記ブレーキパッドの他方に対向する爪部とを備えたキャリパをキャリヤによって移動可能に支持したキャリパ浮動型ディスクブレーキにおいて、
前記ブレーキパッドの前記ディスクロータへの押圧力を検出するための検出手段が前記爪部に設けられていることを特徴とする。
このように構成したことにより、爪部側のスペースの有効利用が可能となり、また、キャリパに対して検出手段が移動しないので、検出手段への配線が容易になる。
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、前記検出手段は、前記ブレーキパッドの前記ディスクロータへの押圧力の反力を受けて変形する起歪部材と、該起歪部材の歪みを検出する歪検出手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したことにより、歪検出手段によって検出した起歪部材の歪みに基づいて、ブレーキパッドのディスクロータへの押圧力を得ることができる。請求項３の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項２の構成において、前記起歪部材は、前記ブレーキパッドと前記爪部との間に設けられて、前記ブレーキパッドからの反力によって曲げ変形を生じる起歪プレートであり、前記歪検出手段は、前記起歪プレートに装着された歪ゲージであることを特徴とする。
このように構成したことにより、歪ゲージによって検出した起歪プレートの曲げ変形に基づいて、ブレーキパッドのディスクロータへの押圧力を得ることができる。
また、請求項４の発明に係るディスクブレーキは、上記請求項３の構成において、前記起歪プレートは、前記ブレーキパッドからの反力を２点で受け、前記起歪プレートの前記ブレーキパッドからの反力を受ける２点間に前記歪ゲージが装着されていることを特徴とする。
このように構成したことにより、ブレーキパッドからの反力によって起歪プレートに生じる曲げモーメントは、ブレーキパッドからの反力を受ける２点間において一様となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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２を参照して説明する。図１及び図２に示すように、電動ディスクブレーキ１は、車輪（図示せず）とともに回転するディスクロータ２の一側（通常は車体に対して内側）にキャリパ本体３が配置されており、キャリパ本体３には、略Ｃ字形に形成されてディスクロータ２を跨いで反対側へ延びる爪部４がボルト（図示せず）によって一体的に結合されている。ディスクロータ２の両側、すなわち、ディスクロータ２とキャリパ本体３との間およびディスクロータ２と爪部４の先端部との間に、それぞれブレーキパッド５，６が設けられている。ブレーキパッド５，６は、車体側に固定されるキャリヤ７によってディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に支持されて、制動トルクをキャリヤ７で受けるようになっており、また、キャリパ本体３は、キャリパ本体３に取付けられ、キャリヤ７に摺動可能に設けられたスライドピン８によってディスクロータ２の軸方向に沿って摺動可能に案内されている。
【０００９】
キャリパ本体３には、電動モータ９と、電動モータ９の回転を減速する差動減速機構１０と、差動減速機構１０によって減速された電動モータ９の回転運動を直線運動に変換して、ブレーキパッド５に当接するピストン１１を進退動させるボールランプ機構１２と、ブレーキパッド５，６の磨耗に応じてピストン１１の位置を調整するパッド磨耗補償機構１３とが設けられている。
【００１０】
電動モータ９は、キャリパ本体３に固定されたステータ１４と、キャリパ本体３に軸受１５，１６によって回転可能に支持された中空のロータ１７とを備え、コネクタ１８を介して接続されたコントローラ（図示せず）からの駆動電圧によって回転し、ロータ１７に装着されたレゾルバ１９によって、その回転位置が検出され、所望の角度だけ回転させることができる。
【００１１】
差動減速機構１０は、電動モータ９のロータ１７に、中空の偏心軸２０が一体に形成され、偏心軸２０の外周に、円筒状の外歯車部材２１が軸受２２を介して回転可能に取付けられている。外歯車部材２１には、軸方向両側に入力側外歯２３および出力側外歯２４が形成されている。キャリパ本体３には、外歯車部材２１の入力側外歯２３に噛合う内歯を有する固定リングギヤ２５がボルト２６によって固定されている。また、出力側外歯２４は、ボールランプ機構１２の回転ディスク２７に一体に形成されたリングギヤ２８の内歯に噛合わされている。
【００１２】
ここで、外歯車部材２１の入力側外歯２３の歯数Ｚ１、固定リングギヤ２５の内歯の歯数Ｚ２、出力側外歯２４の歯数Ｚ３、リングギヤ２８の内歯の歯数Ｚ４として、本実施形態では、入力側外歯２３の歯数Ｚ１と固定リングギヤ２５の歯数Ｚ２とを等しくして（Ｚ１＝Ｚ２）、偏心軸２０の回転によって入力側外歯２３が自転せずに公転するようになっている。
【００１３】
ボールランプ機構１２は、キャリパ本体３に軸受２９（アキシャル軸受）によって回転可能に支持されて軸方向に固定された回転ディスク２７および軸方向に移動可能に支持された直動ディスク３０に互いに対向するようにボール溝３１，３２（傾斜溝）をそれぞれ形成し、これらのボール溝３１，３２間に転動体であるボール３３を装入したものである。そして、回転ディスク２７が回転すると、ボール３３が傾斜したボール溝３１，３２内を転動することにより、回転ディスク２７の回転角度に応じて直動ディスク３０が軸方向に移動する。
【００１４】
パッド摩耗補償機構１３は、電動モータ９のロータ１７と直動ディスク３０とをこれらの相対回転を一定量に規制するリミッタ３４およびこのリミッタ３４と直動ディスク３０の円筒部３０ａと一体に結合されたスプリングホルダ３５との間を弾性的に結合するコイルばね３６によって連結したものである。これにより、ロータ１７の回転力を直動ディスク３０に伝達し、ブレーキパッド５，６が磨耗してピストン１１との間に隙間が生じたとき、直動ディスク３０を回転させ、直動ディスク３０とピストン１１との間の調整ねじ３７によってピストン１１を前進させて、ブレーキパッド５，６の磨耗により生じるパッドクリアランスの変化を調整する。
【００１５】
爪部４の先端部には、センサユニット３８（検出手段）が取付けられている。センサユニット３８は、有底円筒状のケース３９と、ケース３９内に摺動可能に嵌装されたピストン部材４０と、ケース３９内に設けられた起歪プレート４１（起歪部材）と、起歪プレート４１に装着された歪ゲージ４２（歪検出手段）とから構成されている。
【００１６】
ケース３９は、二股状に形成された爪部４の先端部に嵌合され、ケース３９の開口端の外側に突出されたフランジ部４３が爪部４側に形成された段部４４に当接にして、軸方向に支持されており、ピストン部材４０が嵌装されるシリンダボア４５がキャリパ本体側のピストン１１と同心上に配置されている。シリンダボア４５に嵌装されたピストン部材４０の一端部は、爪部４の内面から突出してブレーキパッド６の裏金に当接しており、爪部４がピストン部材４０を介してブレーキパッド６を押圧するようになっている。ピストン部材４０の他端部は、球面状に形成され、その先端が起歪プレート４１の中央部に当接している。ピストン部材４０とシリンダボア４５との間は、Ｏリング４６によってシールされており、ケース３９内への異物の侵入を防止している。
【００１７】
起歪プレート４１は、ケース３９内の底部の両側に形成された支持部４７（段部）に当接して軸方向に支持されており、ピストン部材４０に押圧されたとき、その押圧力によって一定の曲げ変形を生じる。起歪プレート４１のピストン部材４０の当接部とは反対側の面には、歪ゲージ４２が装着されており、歪ゲージ４２によって起歪プレート４１の曲げ変形を検出するようになっている。歪ゲージ４２に接続された信号線４８は、爪部４の表面に形成された溝に沿って配線されて、コネクタ１８まで延ばされており、コネクタ１８を介して、コントローラに接続される。
【００１８】
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、コントローラは、運転者のブレーキペダル踏力（または変位量）をブレーキぺダルセンサによって検出し、この検出値に基づいて、ドライバ回路によって各車輪の電動ディスクブレーキ１の電動モータ９に駆動電圧を出力して、ロータ１７を所定のトルクで所定の回転角だけ回転させる。ロータ１７の回転は、差動減速機構１０によって所定の減速比で減速され、ボールランプ機構１２によって直線運動に変換されて、ピストン１１を前進させる。ピストン１１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３がキャリヤ７のスライドピン８に沿って移動して、爪部４がピストン部材４０を介して他方のブレーキパッド６をディスクロータ２に押圧する。
【００１９】
このとき、ピストン部材４０がブレーキパッド６を押圧する反力によって、起歪プレート４１に曲げ変形が生じる。この曲げ変形を歪ゲージ４２によって検出し、歪ゲージ４２の出力信号をコントローラにフィードバックすることにより、運転者からの制動力の要求（ブレーキペダル踏力）に応じて適切なピストン推力を得ることができ、制動力を正確に制御することができる。
【００２０】
制動解除時には、電動モータ９を逆回転させて、ピストン１１を後退させ、ブレーキパッド５，６をディスクロータ２から離間させて制動解除する。
【００２１】
コントローラは、各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出し、これらの検出に基づいて電動モータ９の回転を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御および車両安定化制御等を実行することができる。
【００２２】
センサユニット３８をキャリパ本体側よりもスペースを確保しやすい爪部４側に配置したことにより、各部のレイアウトの自由度を高めることができる。起歪プレート４１の曲げ変形は僅かであり、また、爪部４には、歪ゲージ４２からコネクタ１８までの間に可動部がないので、信号線４８を殆ど撓ませる必要がなく、配線スペースが小さくてすみ、容易に配線を行うことができる。センサユニット３８を爪部４側に配置したことにより、スライドピン８の摺動不良による爪部４側のブレーキパッド６の引きずりを検出することができ、スライドピンのメンテナンス時期を知ることができる。
【００２３】
なお、上記第１実施形態では、ピストン部材４０とシリンダボア４５との間をＯリング４６によってシールして、ケース３９内への異物の侵入を防止しているが、ケース３９内の空間に弾性を有する合成樹脂、グリス等を充填して異物の侵入を防止することもできる。
【００２４】
また、上記第１実施形態では、起歪プレート４１の曲げ変形を歪ゲージ４２によって検出しているが、起歪プレート４１をケース３９の底部に当接させ、歪ゲージ４２を起歪プレート４１の軸方向側面部に装着して、ブレーキパッド６からの反力による起歪プレート４１の軸方向の圧縮変形を歪ゲージ４２によって検出するようにしてもよい。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。なお、以下の説明において、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付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２６】
図３に示すように、第２実施形態では、センサユニット４９は、起歪プレート５０の両端部を爪部４の段部によって、ケース５１を介して直接支持し、ブレーキパッド６の裏金に所定の間隔をもって２つの凸部５２を形成し、ピストン部材を省略して、ブレーキパッド６の裏金の２つの凸部５２によって起歪プレート５０を直接押圧するようになっている。
【００２７】
このように構成したことにより、上記第１実施形態と同様、ブレーキパッド６の押圧力の反力によって、起歪部材５０に生じた曲げ変形を歪ゲージ４２によって検出することができる。このとき、図４（Ａ）に示すように、起歪プレート５０を単純梁とし、凸部５２による荷重（集中荷重）をＷ１，Ｗ２、爪部４の段部４４の支点反力をＲ１，Ｒ２とすると、ＢＭＤ（曲げモーメントダイヤグラム）は、図４（Ｂ）に示すようになり、起歪プレート５０の２つの荷重Ｗ１，Ｗ２が作用する部分の間に生じる曲げモーメントが一様であることが分かる。したがって、起歪プレート５０における２つの凸部５２の当接部間に生じる曲げ変形は一様となるので、歪ゲージ４２は、起歪プレート５０における２つの凸部５２の当接部間のどの位置に装着してもよいことになり、歪ゲージ４２の位置決めを容易に行うことができる。
【００２８】
次に、本発明の第３実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第２実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２９】
図５に示すように、本実施形態では、ブレーキパッド６の２つの凸部５２の高さが大きくなっており、起歪プレート５０の２つの凸部５２の当接部間に、歪増幅プレート５３が取付けられている。歪増幅プレート５３は、図６に示すように、板材を凸状に折曲したものであり、起歪プレート５０に結合される２つの脚部５４の剛性がこれらの脚部５４間を連結する頂部５５の剛性よりも高くなっており、頂部５５の中央部に歪ゲージ４２が装着されている。
【００３０】
このように構成したことにより、上記第２実施形態と同様、ブレーキパッド６からの反力によって起歪プレート５０に曲げ変形が生じると、歪増幅プレート５３の頂部５５に曲げ変形が生じるので、頂部５５の曲げ変形を歪ゲージ４２によって検出することより、ブレーキパッド６の反力を得ることができる。
【００３１】
このとき、図６に示すように、起歪プレート５０に曲げ変形が生じると、歪増幅プレート５３の脚部５４が角度θだけ傾斜し、脚部５４の長さａによって頂部５５が距離２ａ・ｓｉｎθだけ圧縮されて、頂部５５に曲げ変形が生じることになり、起歪プレート５０の曲げ変形に対して、歪ゲージ４２によって検出される歪みが増幅されることになる。これにより、曲げ変形の検出精度を高めることができる。上記第２実施形態の場合と同様の理由から、起歪プレート５０における２つの凸部５２の当接部間に作用する曲げモーメントは一様となるので、歪増幅プレート５３の取付位置は、２つの凸部５２の当接部間であればどこでもよい。
【００３２】
なお、上記第１乃至第３実施形態では、一例として本発明を電動ディスクブレーキに適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、ブレーキパッドを爪部を介して押圧するキャリパ浮動型のディスクブレーキであれば、油圧式ディスクブレーキにも同様に適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係るディスクブレーキによれば、爪部側に設けた検出手段によってブレーキパッドのディスクロータへの押圧力を検出することができ、爪部側のスペースの有効利用が可能となり、また、キャリパに対して検出手段が移動しないので、検出手段への配線が容易になる。
請求項２の発明に係るディスクブレーキによれば、歪検出手段によって検出した起歪部材の歪みに基づいて、ブレーキパッドのディスクロータへの押圧力を得ることができる。
請求項３の発明に係るディスクブレーキによれば、歪ゲージによって検出した起歪プレートの曲げ変形に基づいて、ブレーキパッドのディスクロータへの押圧力を得ることができる。
また、請求項４の発明に係るディスクブレーキによれば、ブレーキパッドからの反力によって起歪プレートに生じる曲げモーメントは、ブレーキパッドからの反力を受ける２点間において一様となるので、歪ゲージの位置決めを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディスクブレーキの縦断面図である。
【図２】図１に示すディスクブレーキの横断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るディスクブレーキの要部を示す横断面図である。
【図４】図３に示すディスクブレーキの起歪プレートに生じる曲げモーメントを示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るディスクブレーキの要部を示す横断面図である。
【図６】図５に示す装置の歪増幅プレートが変形した状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
１    電動ディスクブレーキ
２    ディスクロータ
４    爪部
５，６    ブレーキパッド
７    キャリヤ
１１  ピストン
３８  センサユニット（検出手段）
４１，５０    起歪プレート（起歪部材）
４２  歪ゲージ（歪検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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