(57)【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る一対のブレーキパッドと、前記一対の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またいで前記一対のブレーキパッドの他方に対向する爪部と、ロータを回転させる電動モータと、前記ロータの回転運動を直線運動に変換して前記ピストンを前記電動モータに対して進退動させる第１ボールランプ機構と前記ロータの回転運動を直線運動に変換して前記爪部を前記電動モータに対して進退動させる第２ボールランプ機構とを備えていることを特徴とする電動ディスクブレーキ。
【請求項２】
前記第１および第２ボールランプ機構は、１ピッチ未満のねじ溝にボールが装填されていることを特徴とする請求項１に記載の電動ディスクブレーキ。
【請求項３】
前記ボールランプ機構と前記ピストンとの間に調整ねじを設け、該調整ねじと前記ロータとの間に、前記ロータの所定範囲を超える回転変位のみを伝達する伝達機構および一方向クラッチを介装して、前記ロータの制動時の回転が所定範囲を超えたとき、制動解除時の回転を前記調整ねじに伝達して前記ピストンを前記ディスクロータ側へ前進させるパッド摩耗補償機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ディスクブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車等の車両の制動装置として、ブレーキ液を使用せず、電動モータの出力によって制動力を発生させるようにした所謂「ドライブレーキ」装置が知られている。
【０００３】
ドライブレーキ装置としては、例えば特開昭60−206766号公報に開示されているように、電動モータの回転運動をボールねじ機構によってピストンの進退動に変換し、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ある。この種の電動ディスクブレーキ装置は、運転者による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、この検出に応じて電動モータの回転を制御して、所望の制動力を得るようにしている。
【０００４】
また、上記のような電動ディスクブレーキ装置においては、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、コントローラによってこれらの検出に基づいて電動モータ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比較的簡単に組み込むことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボールねじ機構を利用した電動ディスクブレーキ装置では、次のような問題があった。ピストンの推力を大きくして充分大きな制動力を得るためには、モータの出力を大きくするか、あるいは、ボールねじ機構のリードを小さくして倍力比を大きくする必要がある。ところが、モータの出力を大きくした場合、モータが大型化するとともに、消費電力が大きくなるという問題を生じる。一方、ボールねじのリードを小さくする場合は、ボールの直径によって、小リード化にも限界があるため、充分な効果が得られないという問題があった。
【０００６】
また、上記のような電動ディスクブレーキでは、ボールねじ機構、モータ等の設置スペース上の制約から、一方のブレーキパッドをディスクロータに押圧させ、その反力によってキャリパを移動させて他方のブレーキパッドをディスクロータに押圧させるキャリパ浮動型の構造がとられている。このため、制動解除時に他方のブレーキパッドが戻りにくくなり、ブレーキパッドの引きずりが生じやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、倍力比を大きくすることができ、また、ブレーキパッドの引きずりを防止することができる電動ディスクブレーキを提供することを目的とする。
【０００８】
【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の電動ディスクブレーキは、ディスクロータの両側に配置される一対のブレーキパッドと、前記一対の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またいで前記一対のブレーキパッドの他方に対向する爪部と、ロータを回転させる電動モータと、前記ロータの回転運動を直線運動に変換して前記ピストンを前記電動モータに対して進退動させる第１ボールランプ機構と前記ロータの回転運動を直線運動に変換して前記爪部を前記電動モータに対して進退動させる第２ボールランプ機構とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成したことにより、電動モータのロータを回転させると、第１および第２ボールランプ機構によってピストンおよび爪部が電動モータに対して移動してブレーキパッドをディスクロータに押圧させる。
【００１０】
請求項２の電動ディスクブレーキは、上記請求項１の構成に加えて、前記第１および第２ボールランプ機構は、１ピッチ未満のねじ溝にボールが装填されていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成したことにより、第１および第２ボールランプ機構の倍力比を大きくすることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の電動ディスクブレーキは、上記請求項１または２の構成において、前記ボールランプ機構と前記ピストンとの間に調整ねじを設け、該調整ねじと前記ロータとの間に、前記ロータの所定範囲を超える回転変位のみを伝達する伝達機構および一方向クラッチを介装して、前記ロータの制動時の回転が所定範囲を超えたとき、制動解除時の回転を前記調整ねじに伝達して前記ピストンを前記ディスクロータ側へ前進させるパッド摩耗補償機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成したことにより、ブレーキパッドが摩耗して、電動モータのロータの制動時の回転が所定範囲を越えると、制動解除時のロータの回転が調整ねじに伝達されて、ピストンがディスクロータ側へ前進してパッドクリアランスを調整する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１ないし図３に示すように、電動ディスクブレーキ１は、車輪と共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、ディスクロータ２を跨いで反対側まで延びる爪部４が設けられている。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との間および爪部４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おり、キャリパ本体３は、キャリヤ７によってスライドピン８を介してディスクロータ２の軸方向に沿って移動可能に案内されている。
【００１６】
キャリパ本体３の略円筒状のハウジング９内には、電動モータ10、第１ボールランプ機構11、第２ボールランプ機構12、パッド摩耗補償機構13および回転検出器14（例えばレゾルバ）が設けられ、また、大径部および小径部を有する段付の円筒状のロータ部材15がボールベアリング16によって回転可能に支持されている。ハウジング５の後端部には、カバー17が装着されている。
【００１７】
電動モータ10は、ハウジング９の内周部に固定されたステータ18と、ステータ18の内周部に対向させてロータ部材15の外周部に取付けられたロータ19とを備え、コントローラ（図示せず）からの制御信号（電気信号）に応答してロータ19を所望角度だけ回転させることができ、また、所望トルクで回転させられるようになっている。
【００１８】
第１ボールランプ機構11は、ロータ部材15と、その内周に回転方向および軸方向に相対移動可能に嵌合された大径部および小径部を有する段付の円筒状のインナボディ20と、これらの間に介装された複数のボール21（鋼球）とから構成されている。ロータ部材15の大径部の内周面およびインナボディ20の大径部の外周面には、それぞれ互いに対向する部位に円周方向に対して所定の角度をもって平行に延びるねじ溝22，23が形成され、これらのねじ溝22，23間に複数のボール21が装入されている。インナボディ20は、ブレーキパッド５の裏金との間にピン24が挿通されてその回転が規制されている。
【００１９】
ねじ溝22，23およびボール21は左ねじを形成しており、ロータ部材15が原位置から時計回りに回転すると（図１の右方から見て時計回り、以下同じ）、ボール21が両ねじ溝22，23によって形成される空間内を転動してインナボディ20を図１中の左方へ移動させ、インナボディ20に取付けられたピストン25（後述）を介してブレーキパッド５をディスクロータ２へ押圧させるようになっている。
【００２０】
また、第２ボールランプ機構12は、ロータ部材15と、その外周に回転方向および軸方向に相対移動可能に嵌合された略円筒状のアウタボディ26と、これらの間に介装された複数のボール27（鋼球）とから構成されている。ロータ部材15の小径部の外周面およびアウタボディ26の内周面には、上記第１ボールランプ機構11と同様に、ねじ溝28，29が形成され、これらの間に複数のボール27が装入されている。アウタボディ27には、ボルト30によって爪部４が結合されている。ディスクロータ２の外周側において、爪部４に設けられた開口部31にインナボディ20から延出されガイド部32が挿入されており、爪部４に螺着された一対のスライドピン33をガイド部32に摺動可能に挿通させて、インナボディ20と爪部４およびアウタボディ26とが、ディスクロータ２の軸方向に沿って相対移動可能に案内され、かつ、これらの相対回転が規制されている。
【００２１】
ねじ溝28，29およびボール27は右ねじを形成しており、ロータ部材15が原位置から時計回りに回転すると、ボール27が両ねじ溝28，29によって形成される空間内を転動してアウタボディ26を図１中の右方へ移動させ、爪部４を介してブレーキパッド６をディスクロータ２へ押圧させるようになっている。
【００２２】
図４ないし図６に示すように、第１および第２ボールランプ機構11，12のねじ溝22，23，28，29は、１ピッチ未満すなわち円周上を１周しないように設けられている。これにより、ボール21，27の直径にかかわらず、ねじ溝22，23，28，29の円周方向に対する角度を浅くとることができるので、第１および第２ボールランプ機構11，12は、通常のボールねじ機構ではボールの干渉によって設定不可能なほどリードが充分小さく設定されている。
【００２３】
第１および第２ボールランプ機構11，12において、ねじ溝22，23とねじ溝28，29とは、ロータ部材15およびインナボディ20を段付の円筒状とすることによって直径を等しくし、また、円周方向に対する角度を等しく設定してあり、ブレーキパッド５，６が均等にディスクロータ２へ押圧されるようになっている。また、図４ないし図６中に破線で示すように、ねじ溝22，23およびねじ溝28，29のそれぞれの両端部は、これらに装填された複数のボール21，27がロータ部材15とインナおよびアウタボディ20，26との相対位置にかかわらず移動できるようにした循環路34，35を介して互いに連通されている。
【００２４】
次に、パッド摩耗補償機構13について説明する。ピストン25は、インナボディ20の内周の調整ねじ部36（調整ねじ）に螺合されて、反時計回り（図１の右方から見た反時計回り、以下同じ）に回転させるとブレーキパッド５側へ向かって前進するようになっている。ピストン25の後端部には、円柱状のスライド部材37がボルト38によって同心に一体的に取付けられている。インナボディ20の後端部には、ロータ部材15内に回転可能に挿入された略円筒状の回動部材39が板ばね40によって連結され、回動部材39内に、スライド部材37が一方向クラッチ41を介して嵌合されている。
【００２５】
回動部材39は、図７に示すように、板ばね40によってインナボディ20に回転方向に弾性的に位置決めされており、板ばね40の撓みによってインナボディ20に対して所定の相対回転が許容されている。一方向クラッチ41は、スライド部材37に対する回動部材39の時計回りの回転のみを許容し、回動部材の反時計の回りの回転に対してはスライド部材37を一体に回転させるようになっている。また、スライド部材37は、スプライン42によって一方向クラッチ41に結合されて、回動部材39および一方向クラッチ41に対して軸方向に相対移動できるようなっている。
【００２６】
回動部材39の後端面には、円周方向に沿って所定の中心角の範囲を有する円弧状の係合溝43が形成されている。ロータ部材15内には、回動部材39の後端部に対向する略円筒状のリテーナ44が取付けられている。リテーナ44には、回動部材39の係合溝43に挿入される係合ピン45が取付けられている。そして、ロータ部材15とインナボディ20とが所定範囲内で相対回転する場合には、係合ピン45が係合溝43内を移動し、ロータ部材15とインナボディ20との相対回転が所定範囲を越えると、係合ピン45が係合溝43の端部に当接して回動部材39を回転させるようになっており、係合溝43と係合ピン45とでロータ部材15の所定範囲を越える回転変位のみを伝達する伝達機構を構成している。
【００２７】
回転検出器14は、カバー17に取付けられたブラケット46に固定子47が取付つけられ、固定子47に対向させてリテーナ44に回転子49が取付けられており、固定し47に対する回転子49の回転に応じて生じる起電力または出力周波数に基づいてロータ部材15の回転変位すなわち電動モータ10のロータ19の回転変位を検出できるようになっている。
【００２８】
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。
【００２９】
制動時には、コントローラ（図示せず）からの制御信号を受けて電動モータ10のロータ19すなわちロータ部材15が時計方向に回転すると、第１および第２ボールランプ機構11，12のボール21，27が、それぞれ溝22，23によって形成される空間内および溝28，29によって形成される空間内を転動して、インナボディ20およびアウタボディ26をロータ部材15の軸方向に関して相反する方向へ移動させ、ピストン25および爪部４によってブレーキパッド５，６をディスクロータ２へ押圧させて制動力を発生させる。そして、ブレーキパッド５，６に作用する回転力をキャリヤ７で支持し、また、キャリパ本体３がキャリヤ７のスライドピン８に沿って移動することにより、ディスクロータ２の両側の摺動面の振れや、制動前におけるディスクロータ２に対する各ブレーキパッド５，６の離間距離（制動時の始動位置となる）の誤差を吸収する。回転検出器14によって検出したロータ部材15の回転変位に基づいて制動力を制御することができる。
【００３０】
このとき、第１および第２ボールランプ機構11，12は、ボールねじ伝動機構と同様の原理によって回転運動を直線運動に変換するが、回転変位に対するリードが充分小さく設定されているので、倍力比が大きくなり、電動モータ10の出力が小さくてすみ、消費電力の低減およびモータの小型化を図ることができる。
【００３１】
制動解除時には、電動モータ10を逆回転させ、ロータ部材15を反時計回りに元の位置まで回転させると、第１および第２ボールランプ機構11，12によってインナボディ20およびアウタボディ26とともにピストン25および爪部４が後退して、ディスクロータ２からブレーキパッド５，６が離間して制動が解除される。このとき、第１および第２ボールランプ機構11，12によってピストン25および爪部４を後退させるので、両側のブレーキパッド５，６をディスクロータ２から均等に離間させることができ、ブレーキパッド５，６の引きずりを軽減することができる。
【００３２】
次に、パッド摩耗補償機構13の作用について図８を参照して説明する。ブレーキパッド５，６の摩耗がない場合、または、後述する摩耗の調整が行われた後には、ロータ部材15は、ブレーキパッド５，６の非制動位置と制動位置との間で所定範囲を回動するので、係合ピン45も係合溝43内において非制動位置（図８（Ａ））と制動位置（図８（Ｂ））との間で所定範囲を移動する。
【００３３】
ブレーキパッド５，６が摩耗すると、制動時に摩耗分だけロータ部材15の変位量が増大し、係合ピン45が係合溝43の端部に当接して回動部材39を時計回りに回転させる（図８（Ｃ））。このとき、一方向クラッチ41は、スライド部材37に対する回動部材39の時計回りの回転を許容するので、スライド部材37すなわちピストン25は回転しない。その後、制動が解除されて係合ピン45が非制動位置へ移動するとき、回動部材39が反時計回りに元の回転位置まで回転する。このとき、一方向クラッチ41は、スライド部材37と回動部材39との相対回転を阻止するので、回動部材39と共にスライド部材37すなわちピストン25が反時計方向に回転して（図８（Ｄ））、調整ねじ部36がブレーキパッド５，６の摩耗分だけピストン25をブレーキパッド５へ向かって前進させる。
【００３４】
このようにして、ブレーキパッド５，６の摩耗分だけピストン25を前進させるので、第１および第２ボールランプ機構11，12のストロークが短くても、ブレーキパッド５，６の摩耗を補償することができ、ブレーキパッドの長期間の使用を可能にすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の電動ディスクブレーキによれば、第１および第２ボールランプ機構によって、ピストンおよび爪部を電動モータに対して移動させて、両側のブレーキパッドをディスクロータに均等に押圧、離間させて制動力を発生、解除することができるので、ブレーキパッドの引きずりを防止することができる。
【００３６】
請求項２の電動ディスクブレーキによれば、第１および第２ボールランプ機構の倍力比を大きくすることができるので、電動モータの出力が小さくてすみ、消費電力の低減およびモータの小型化を図ることができる。
【００３７】
また、請求項３の電動ディスクブレーキによれば、パッド摩耗補償機構を設けたことにより、ブレーキパッドが摩耗して、電動モータのロータの制動時の回転が所定範囲を越えると、制動解除時のロータの回転が調整ねじに伝達されて、ピストンがディスクロータ側へ前進してパッドクリアランスを調整するので、第１および第２ボールランプ機構のストロークが短くても、ブレーキパッドの摩耗を補償することができ、ブレーキパッドの長期間の使用を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電動ディスクブレーキの縦断面図である。
【図２】図１の装置の平面図である。
【図３】図１の装置の側面図である。
【図４】図１の装置の第１ボールランプ機構のボールの配置を示す側面図である。
【図５】図１の装置の第１および第２ボールランプ機構のボールの配置を示す正面図である。
【図６】図１の装置の第２ボールランプ機構のボールの配置を示す側面図である。
【図７】図１のＡ−Ａ線によるインナ部材および回動部材の縦断面図である。
【図８】図１の装置のパッド摩耗補償機構の作動を示す説明図である。
【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
10  電動モータ
11  第１ボールランプ機構
12  第２ボールランプ機構
13  パッド摩耗補償機構
19  ロータ
22,23,28,29 ねじ溝
21,27 ボール
25  ピストン
36  調整ねじ部（調整ねじ）
41  一方向クラッチ
43  係合溝（伝達機構）
45  係合ピン（伝達機構）
【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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【図７】
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【図８】
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