(57)【要約】【課題】パーキングブレーキ専用のアクチュエータを不要とした電動パーキングブレーキ機構を提供する。【解決手段】電動モータの回転運動を直線運動に変換する力伝達変換機構を介して摩擦部材を被制動部材に押圧する電動パーキングブレーキであって、前記電動モータＭ側に連接された入力軸３１と、前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧するブレーキ機構側に連接された出力軸１６と、前記入力軸と前記出力軸との間に介在されるカム機構とを備え、前記カム機構は回転中心に対し漸次半径が大きくなるカム面を有する複数のカム部材２５、３０を備え、前記出力軸側のみの駆動時には前記複数のカム部材が共に大径側となるように作動して前記出力軸の回転を阻止することを特徴とする電動パーキングブレーキ機構。【選択図】        図５
2004176773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転運動を直線運動に変換する力伝達変換機構を介して摩擦部材を被制動部材に押圧する電動パーキングブレーキであって、
前記電動モータ側に連接された入力軸と、前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧するブレーキ機構側に連接された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に介在されるカム機構とを備え、
前記カム機構は回転中心に対し漸次半径が大きくなるカム面を有する複数のカム部材を備え、前記出力軸側のみの駆動時には前記複数のカム部材が共に大径側となるように作動して前記出力軸の回転を阻止することを特徴とする電動パーキングブレーキ機構。
【請求項２】
前記カム機構は、内面円形状の非回転部材内に収容されかつ前記出力軸とともに回転可能な回転体と、前記回転体内において半径方向に摺動自在かつ外面が周方向の一方側に拡径する第２カム部材と、前記第２カム部材の内方にあって外面が周方向の他方側に拡径し前記入力軸とともに回転可能な第１カム部材と、前記第２カム部材と前記非回転部材との間に配置される係止部材とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の電動パーキングブレーキ機構。
【請求項３】
前記係止部材は、前記第２カム部材の大径側へ弾性部材によりに付勢されていることを特徴とする請求項２に記載の電動パーキングブレーキ機構。
【請求項４】
前記出力軸は、前記入力軸を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動パーキングブレーキ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ブレーキに組み込み可能な電動パーキングブレーキ機構に関するものであり、特に、電動ブレーキ内の電動モータを駆動源として用い、専用のアクチュエータが不要な電動パーキングブレーキ機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電動モータの回転トルクをブレーキ力に変換する機構（力伝達変換機構）を採用した電動ブレーキとしては、たとえば、ボールネジ、ローラねじ、ボールランプ等を採用した様々なタイプのものが知られている。こうした電動ブレーキをパーキングブレーキにも使用できるようにするには、ブレーキ力を保持するブレーキ力保持機構（以下パーキングブレーキ機構という）が必要となる。  このようなパーキングブレーキ機構を有するブレーキ装置として、特許文献１、特許文献２等に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１０８０５８号公報（図２、作用））
【特許文献２】特表２０００−５１４５４０号公報（請求項１、第８ページ第２６行〜第２９）
【０００４】
特許文献１に記載された電動ブレーキは、電動アクチュエータとブレーキ機構との間に電動アクチュエータからブレーキ機構への動力伝達のみを許容する不可逆機構（ウォームギヤ）を設けるとともに車両の停車状態および走行状態を判別する車両状態検出器を設け、この車両状態検出器の出力信号に基づいて電動モータへの通電を制御してパーキングブレーキとして用いるようにしている。
【０００５】
また特許文献２に記載された電動式のディスクブレーキは、ブレーキキャリパと、このブレーキキャリパに設けられた作動装置と、ブレーキディスクの各１側と共に一体に作動し制限された移動が可能なようにブレーキキャリパーに設けられた２つのフリクションライニングとを有する自動車用の電気機械的に操作されるディスクブレーキであって、フリクションライニングの一方が作動部材によって作動装置を介してブレーキディスクに直接係合されていて、他方のフリクションライニングがブレーキキャリパーによって反力の効果を介してブレーキディスクと係合されていて、また作動装置が、電気モータと作動部材との間に設けられた減速ギヤと同様に作動部材と同軸的に設けられた電気モータを備え、電気モータが付勢された後、電気モータに供給される電流が遮断された場合に、電磁石により電気モータのロータの逆回転を阻止することによりパーキンブブレーキ作用を成すようにしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、ウォームギヤ式の減速機を不可逆機構として使用しているため、機械的効率が悪く、押圧力を充分に大きくするには電動モータを大型化する必要があり、装置全体を小型化することが困難である。
また、特許文献２に記載されたものは、パーキングブレーキを働かすために、パーキングブレーキ専用のアクチュエータ（電磁石）が必要となり、部品点数が多くなるとともに装置の小型化が困難である等の問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、パーキングブレーキ専用のアクチュエータを必要とせず、ブレーキ力発生用モータによってパーキングブレーキの保持・解除を行えるようにするとともに機械的効率が低下するを防ぐことができる電動パーキングブレーキ機構を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
電動モータの回転運動を直線運動に変換する力伝達変換機構を介して摩擦部材を被制動部材に押圧する電動パーキングブレーキであって、
前記電動モータ側に連接された入力軸と、前記摩擦部材を前記被制動部材に押圧するブレーキ機構側に連接された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸との間に介在されるカム機構とを備え、前記カム機構は回転中心に対し漸次半径が大きくなるカム面を有する複数のカム部材を備え、前記出力軸側のみの駆動時には前記複数のカム部材が共に大径側となるように作動して前記出力軸の回転を阻止することを特徴とする電動パーキングブレーキ機構である。
また、前記カム機構は、内面円形状の非回転部材内に収容されかつ前記出力軸とともに回転可能な回転体と、前記回転体内において半径方向に摺動自在かつ外面が周方向の一方側に拡径する第２カム部材と、前記第２カム部材の内方にあって外面が周方向の他方側に拡径し前記入力軸とともに回転可能な第１カム部材と、前記第２カム部材と前記非回転部材との間に配置される係止部材とから構成したことを特徴とする電動パーキングブレーキ機構である。
また、前記係止部材は、前記第２カム部材の大径側へ弾性部材によりに付勢されていることを特徴とする電動パーキングブレーキ機構である。
また、前記出力軸は、前記入力軸を貫通して配置されていることを特徴とする電動パーキングブレーキ機構である。
【０００９】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明すると、図１は本実施形態に係わる電動ブレーキの側断面図、図２は減速機構の正面図、図３は電動ブレーキの平面図、図４はピストンおよび力伝達変換機構の拡大図、図５は電動パーキングブレーキ機構の構成図、図６は電動パーキングブレーキ機構の構成部品の断面図および正面図、図７はブレーキ作動時に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図、図８はブレーキ解除時に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図、図９はパーキングブレーキ作動時に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図である。
【００１０】
図１において、電動ブレーキ装置は公知のようにキャリパ１を備えておりキャリパの爪部１Ａとピストン３との間には被制動部材であるブレーキロータＤに対向する摩擦部材としてのブレーキパッドＰが設けられ、これらブレーキパッドＰがブレーキロータＤの軸方向に移動することによって被制動部材としてのブレーキロータＤを挟持し、ブレーキ力を働かせることができる構成となっている。
キャリパ１内に形成したシリンダ２内にはピストン３が回転不能でかつ摺動自在に配置されており、ピストン３とシリンダ２の間にはダストシール４が配置されている。
【００１１】
図４において、ピストン３はピストンヘッド３Ａ、ピストンケース３Ｂから構成され、ピストン３内には力伝達変換機構としてのボールランプ機構５が配置され、ボールランプ機構５を構成するスクリュウシャフト６が後述のナット部材に螺合する構成となっている。ピストンケースには軸方向に図示せぬ突起が形成され、その突起がシリンダ内に形成した凹部に嵌合することにより、ピストンケースはシリンダに対して回転不能でかつ摺動自在に支持されている。また、ボールランプ機構は、ランププレート７とスクリュウシャフト６と一体に形成したディスク部と、両者間に挟持されるボール１０とから構成されている。
ピストンヘッド３Ａはボールランプ機構５のランププレート７と球面接触しており、ピストンヘッド３Ａがスクリュウシャフト軸に対して傾斜可能な構成となっている。またピストンヘッド３Ａはピストンケース３Ｂの端部３Ｃと係合しており、ピストンケース３Ｂの他端側はスプリング座８を介してスクリュウシャフト６との間に配置したスプリング９と係合している。このような構成とすることにより、図４に示すようにピストンヘッド３Ａ、ピストンケース３Ｂ、ボールランプ機構５はスクリュウシャフト６とスプリング座８との間に設けたスプリング９によって一体に組付けられることになり、ボールランプ機構５がピストン３から脱落することを防止できる。なお、前記ボールランプ機構５は従来のボールランプ機構と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００１２】
図２、図３においてスクリュウシャフト６はナット部材１１と螺合しており、ナット部材１１は中間軸１２に設けた第２ピニオンギヤ１３とかみ合っている。前記中間軸１２には第２ホイールギヤ１４が設けられており、この第２ホイールギヤ１４は第１ピニオンギヤ１５とかみ合っており、第１ピニオンギヤ１５は後述するパーキングブレーキ機構２０を構成する出力軸１６に固定されている。前記出力軸１６はパーキングブレーキ機構２０を介して入力軸（後述する）に取り付けた第１ホイールギヤ１７に連結され、第１ホイールギヤ１７はモータＭの出力軸に取り付けたピニオン１８にかみ合っている。なお、図中１９はスラストベアリングである。
【００１３】
したがってこの構成からなる電動ブレーキでは、モータＭが正転または逆転すると、その回転力は、ピニオン１８→第１ホイールギヤ１７→パーキングブレーキ機構の入力軸→パーキングブレーキ機構の出力軸１６→第１ピニオンギヤ１５→第２ホイールギヤ１４→第２ピニオンギヤ１３→ナット部材１１に伝達され、スクリュウシャフト６を図中、左または右方向に移動してブレーキの作動、解除を行うことができるようになっている。なお、スクリュウシャフト６の移動によりブレーキの作動、解除を行う状態は従来と同様であり、本発明の特徴ではないので詳細な説明は省略する。
【００１４】
以下電動パーキングブレーキ機構２０の詳細を説明する。
〔電動パーキングブレーキ機構〕
図５、図６において電動パーキングブレーキ機構２０は、非回転部材２１を備えており、この非回転部材２１内に回転自在に収納される回転体２２を備えており、この回転体２２には図５、図６に示すように回転体２２の回転中心を通る溝部２３が形成されており、その溝部２３の中心部において、溝部中心に形成した非円形孔２４に出力軸１６の端部１６Ａが回転不能に取りつけられている。なお、出力軸１６には前述したように第１ピニオンギヤ１５が回転不能に取りつけられている。前記溝部２３には図５に示すようにカム機構を構成する２個の第２カム部材２５が摺動自在に配置されている。第２カム部材２５の外側には凹部２６が形成され、その凹部２６の底面がカム面２７として形成されている。カム面２７は回転体２２の回転中心に対し漸次半径が大きくなるとともに非回転部材との間の距離が小から大に次第に変化する形状となっており、このカム面２７と非回転部材２１との間に係止部材（以下ボールという）２８が配置されている。そして、このボール２８は図５に示すように弾性部材（以下スプリングという）２９によって第２カム部材２５の大径側に付勢されるべく構成されている。スプリング２９はコイル状をしており、一端が回転体２２の係合部２２Ａに係合されており、他端がボール２８に係止している。また第２カム部材２５の内側中央には後述するカム機構を構成する第１カム部材２５と係合する突起２５Ａが形成されている。
【００１５】
回転体２２の溝部中央には、第１カム部材３０が配置されており、第１カム部材３０の中心部に前述した出力軸１６が貫通可能な貫通孔３０Ａが形成され、この第１カム部材３０と一体に入力軸３１が形成され、この入力軸３１には図６に示すように前述した第１ホイールギヤ１７が相互回転不能に取りつけられている。第１カム部材３０はその外周に２個の凹部３０Ｂを有しており（図６参照）、その凹部３０Ｂの底面が点対称のカム面３０Ｃとなっている。カム面３０Ｃは漸次半径が大きくなるような形状となっており、この凹部３０Ｂに前述した第２カム部材２５の突起２５Ａが挿入され、突起２５Ａと第１カム部材３０とがこの凹部３０Ｂで係合できる構成となっている。
【００１６】
〔電動パーキングブレーキ機構の作動〕
以上の構成からなる電動パーキングブレーキ機構では、電動モータが作動し、ピニオン１８→第１ホイールギヤ１７が回転すると、第１ホイールギヤ１７と結合されている入力軸３１がブレーキ作動方向に回転し、第１カム部材３０が一体に回転する（図７参照）。この結果、第１カム部材３０の凹部３０Ｂと第２カム部材２５の突起２５Ａとが係合し、第１カム部材３０と一体に成って第２カム部材２５が回転する。この時、第１カム部材３０ではカム面３０Ｃの半径が大きい部分が第２カム部材２５の突起２５Ａの底面と当接し、さらに第２カム部材２５ではカム面２７の半径の小さい部分にボール２８が移動するためボール２８と非回転部材２１との間に隙間Ｓが発生する。このため、第１カム部材３０および第２カム部材２５はともに図７に示す矢印方向に回転し、さらに第２カム部材２５を摺動自在に配置している回転体２２も同方向に回転し、回転体２２と結合されている出力軸１６および第１ピニオンギヤ１５も回転し、その回転が第１ピニオンギヤ１５→第２ホイールギヤ１６→第２ピニオンギヤ１３→ナット部材１１に伝達され、スクリュウヤフト６を図中、左方向に移動してブレーキの作動を行うことができる。
【００１７】
また、モータが逆転し入力軸３１が前述とは逆方向（ブレーキ解放方向、図８参照）に回転すると、第１カム部材３０の凹部３０Ｂと第２カム部材２５の突起２５Ａとが前述した場合と反対側で係合し、第１カム部材３０と一体に成って第２カム部材２５が回転する。この時、第２カム部材２５では半径の大きい方のカム面側にボール２８が移動する。しかし、第１カム部材３０ではカム面３０Ｃの半径が小さい部分が第２カム部材２５の突起２５Ａと当接するため、ボール２８と非回転部材２１との間に隙間Ｓが発生する。このため、第１カム部材３０および第２カム部材２５はともに図８に示す矢印方向に回転し、さらに第２カム部材２５を摺動自在に配置している回転体２２も同方向に回転し、回転体２２と結合されている出力軸１６および第１ピニオンギヤ１５も回転し、その回転が第１ピニオンギヤ１５→第２ホイールギヤ１６→第２ピニオンギヤ１３→ナット部材１１に伝達され、スクリュウヤフト６を図中、右方向に移動してブレーキの解放を行うことができる。
【００１８】
また、入力軸３１が非回転状態（モータが停止状態）にあるときに、出力軸１６が、図９中、矢印方向に回転すると（即ち、ピストンを戻そうとする力により出力軸１６が回転すると）、出力軸１６と結合された回転体２２が図９に示す方向に回転し、第２カム部材２５が第１カム部材３０の半径の大きいカム面に当接し、さらに、第２カム部材２５と非回転部材２１との間に配置されたボール２８も第２カム部材２５の半径の大きいカム面に移動するため、ボール２８が第２カム部材２５と非回転部材２１との間に挟持されることになり（言い換えるとボールがカム面を駆け登りくさび効果によって）、パーキングブレーキ状態を得ることができる。なお、このパーキングブレーキ状態の解除は、モータＭを逆転することでブレーキを解放することができる。
【００１９】
以上のように本発明では電動パーキングブレーキ機構を電動ブレーキ内に組み込むことにより、パーキングブレーキ専用のアクチュエータを不要とし、ブレーキ力発生用の電動モータによってパーキングブレーキの保持・解除を行なうことができる。なお、力伝達変換機構としては上記実施形態のようなボールランプ機構に代えて、ねじ、ボールねじ、ローラねじ、など回転運動を直線運動に変換できる様々な機構を採用することができる。また、ピストンの構成も上記の構成に限定することなく、ピストン、ピストンケースを一体にした従来型のピストンを使用することもできる。また、電動パーキングブレーキ機構内に配置する係止部材もボールに限定することなくローラ状の回転体を使用することもできる。さらに、電動パーキングブレーキ機構の配置場所も、モータと力伝達変換機構との間であれば設計時において適宜の場所を選定することができ、また入力軸を電動モータに直結することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に述べた如く本発明によれば、電動パーキングブレーキ機構を、モータ側に連結された入力軸と、ブレーキ機構側に連結された出力軸と、入力軸の正転、逆転駆動時には入力軸と出力軸とを結合し、入力軸側が停止した状態で出力軸側の駆動時には出力軸を非回転状態に固定するカム機構とから構成することにより、従来のウォームギヤ式の不可逆機構を採用したパーキングブレーキ機構に比較して機械的効率を向上することができ装置全体を小型化することができる。また電動パーキングブレーキ機構としてカム機構を採用したため耐久性を確保することができ、作動上での安全性を確保することができる。またパーキングブレーキ専用のアクチュエータを使用せず、力発生用の電動モータによってパーキングブレーキの保持・解除を行えるようにしたため、電動ブレーキの構成が簡略化できる、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本実施形態に係わる電動ブレーキの側断面図である。
【図２】図２は減速機構の正面図である。
【図３】電動ブレーキの平面図である。
【図４】ピストンおよび力伝達変換機構の拡大図である。
【図５】電動パーキングブレーキ機構の構成図である。
【図６】電動パーキングブレーキ機構の構成部品の断面図および正面図である。
【図７】ブレーキ作動状態に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図である。
【図８】ブレーキ解放状態に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図である。
【図９】パーキングブレーキ時に於ける電動パーキングブレーキ機構の状態図である。
【符号の説明】
１        キャリパ
２        シリンダ
３        ピストン
４        ダストシール
５        ボールランプ機構
６        スクリュウシャフト
７        ランププレート
８        スプリング座
９        スプリング
１０        ボール
１１        ナット部材
１２        中間軸
１３        第２ピニオンギヤ
１４        第２ホイールギヤ
１５        第１ピニオンギヤ
１６        出力軸
１７        第１ホイールギヤ
１８        ピニオン
１９        スラストベアリング
２０        パーキングブレーキ機構
２１        非回転部材
２２        回転体
２３        溝部
２４        非円形孔
２５        第２カム部材
２５Ａ      突起
２６        凹部
２７        カム面
２８        係止部材
２９        弾性部材
３０        第１カム部材
３１        入力軸
３０Ｂ      凹部
３０Ａ      貫通孔
３０Ｃ      カム面
【図１】
2004176773.tif 000003
【図２】
2004176773.tif 000004
【図３】
2004176773.tif 000005
【図４】
2004176773.tif 000006
【図５】
2004176773.tif 000007
【図６】
2004176773.tif 000008
【図７】
2004176773.tif 000009
【図８】
2004176773.tif 000010
【図９】
2004176773.tif 000011