(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動用の回転体であるディスクロータと、前記ディスクロータの表面に対向配置されてディスクロータに押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッドと、前記ディスクロータに対して所定の位置に前記摩擦パッドを保持するブレーキキャリパと、前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータと、ブレーキ操作部の操作状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するコントロール・ユニットとを備え、
前記アクチュエータの発生する押圧力を加減することで、所望の制動力を得るディスクブレーキ装置であって、
前記ディスクロータは、一対の円盤状のロータ部材を、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結した構成からなり、
また、前記アクチュエータは、前記ディスクロータの一対のロータ部材間に挟持されるように装備され、磁界が加えられると伸長して前記ロータ部材間の間隔を広げて前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付ける超磁歪素子と、前記ブレーキキャリパ上に装備されて入力電流に応じた磁界を前記ブレーキキャリパを介して前記超磁歪素子に加える電磁コイルとを具備し、
前記コントロール・ユニットは、前記電磁コイルの入力電流を制御して、前記ブレーキ操作部の操作状態に応じた制動力を発生させることを特徴としたディスクブレーキ装置。
【請求項２】
前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置に固定装備されると共に、前記ディスクロータは、前記ブレーキキャリパ上に装備された一対の摩擦パッド間で、前記ディスクロータの回転軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とした請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
【請求項３】
前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置で前記ディスクロータの回転軸方向にのみ移動可能に装備されると共に、前記ディスクロータを構成している一方のロータ部材が、回転軸方向の位置が固定されていることを特徴とした請求項１に記載のディスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制動に使用される電動式のディスクブレーキ装置に関し、更に詳述すると、摩擦パッドをディスクロータに押し付ける電動式のアクチュエータとして超磁歪素子を利用した構成のディスクブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、油圧を駆動源として車両に使用されるブレーキ装置は、油圧配管装備や、油圧調整機構のために、構成部品点数が増大して、構成が複雑化するという問題があった。
また、最近は、アンチロックブレーキシステムの装備や、トラクションコントロールシステムの装備など、ブレーキ機能のインテリジェント化が活発に行われているが、このようなインテリジェント化に際して、油圧駆動式の従来のブレーキ装置の場合、車輪のロック状態やスリップ状態に応じて所定の電気信号を油圧アクチュエータの機械的動作に変換する電気−油圧制御回路を付加しなければならない。そのため、制御系が複雑化した。
【０００３】
そこで、このような背景から、近年では、前記駆動源としては回転モータを使用し、回転−直線変換機構や減速機構等を介して摩擦材を制動用の回転体に押し付けることによって所定の制動力を生じさせる電動式のブレーキ装置（特開昭６４−２１２２９号公報参照）や、駆動源として圧電セラミックスを利用する電動式のブレーキ装置（特開昭６０−１３６６２９号公報参照）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように駆動源として回転モータや圧電セラミックスを利用する電動式のブレーキ装置では、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化が図り易くなる。
【０００５】
しかし、駆動源として回転モータを利用するブレーキ装置では、回転−直線変換機構や減速機構等の装備のために、ブレーキ装置が大型化になるという問題があった。
一方、駆動源として圧電セラミックスを利用するブレーキ装置では、摩擦材の進退動作に必要な直線運動を駆動源から直接得ることができ、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化することが可能であるが、圧電セラミックスは大電圧を発生するための装置が必要となるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化が図り易く、しかも、装置の小型化に適し、かつ、応答性の点で優れたディスクブレーキ装置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】
上記目的を達成するための本発明に係るディスクブレーキ装置は、制動用の回転体であるディスクロータと、前記ディスクロータの表面に対向配置されてディスクロータに押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッドと、前記ディスクロータに対して所定の位置に前記摩擦パッドを保持するブレーキキャリパと、前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータと、ブレーキ操作部の操作状態に応じて前記アクチュエータの動作を制御するコントロール・ユニットとを備え、前記アクチュエータの発生する押圧力を加減することで、所望の制動力を得るディスクブレーキ装置であって、前記ディスクロータは、一対の円盤状のロータ部材を、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結した構成からなり、また、前記アクチュエータは、前記ディスクロータの一対のロータ部材間に挟持されるように装備され、磁界が加えられると伸長して前記ロータ部材間の間隔を広げて前記摩擦パッドを前記ディスクロータに押し付ける超磁歪素子と、前記ブレーキキャリパ上に装備されて入力電流に応じた磁界を前記ブレーキキャリパを介して前記超磁歪素子に加える電磁コイルとを具備し、前記コントロール・ユニットは、前記電磁コイルの入力電流を制御して、前記ブレーキ操作部の操作状態に応じた制動力を発生させることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記のディスクブレーキ装置において、前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置に固定装備されると共に、前記ディスクロータは、前記ブレーキキャリパ上に装備された一対の摩擦パッド間で、前記ディスクロータの回転軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、上記のディスクブレーキ装置において、前記ブレーキキャリパは前記ディスクロータの周囲の定位置で前記ディスクロータの回転軸方向にのみ移動可能に装備されると共に、前記ディスクロータを構成している一方のロータ部材が、回転軸方向の位置が固定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、以上の構成において、ブレーキ操作がなされると、コントロール・ユニットが、その時のブレーキ操作部の操作状態に応じた大きさの電流を、電磁コイルに入力する。そして、前記電磁コイルが、入力電流に応じた磁界を形成する。電磁コイルの形成した磁界は、ブレーキキャリパを介して、ディスクロータの一対のロータ部材間に装備されている超磁歪素子に加わる。この磁界の印加によって前記超磁歪素子は伸長し、一対のロータ部材間の間隔を広げ、相対的に、ディスクロータと摩擦パッドとの間の間隙が狭められる。従って、超磁歪素子の伸長量が一定以上になると、ディスクロータと摩擦パッドとの間の間隙がなくなって、摩擦パッドがディスクロータに押し付けられた状態となって、制動力が働く状態になる。
一方、ブレーキ操作が解除されると、コントロール・ユニットが電磁コイルへの電流印加を停止するため、超磁歪素子を伸長させていた磁界が解消され、超磁歪素子が元の状態に縮長して、一対のロータ部材間の間隔が狭まるため、制動状態が解除される。
【００１１】
即ち、本発明のディスクブレーキ装置は、磁界を加えると伸長する超磁歪素子をディスクロータに内蔵し、前記超磁歪素子の伸長によってディスクロータの厚みを増大させることによって、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるようにしたもので、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるために必要となる摩擦パッドとディスクロータとの間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子から直接得ることができる。
【００１２】
また、超磁歪素子の伸長動作は、ブレーキキャリパに装備した電磁コイルへの印加電流によって電気的に直接制御できる。さらに、超磁歪素子における伸長量は、超磁歪素子に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイルの印加電流を高めることで容易に増大させることができる。
【００１３】
しかも、駆動原としての超磁歪素子はディスクロータ内に内蔵されるため、ブレーキキャリパには駆動原を装備するための加工等が不要になり、また、ディスクロータ側にも入力信号線の接続等が必要とならない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディスクブレーキ装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図６は本発明に係るディスクブレーキ装置の一実施形態を示したもので、図１は一実施形態のディスクブレーキ装置の要部断面図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図５は図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図６は一実施形態のディスクブレーキ装置におけるブレーキキャリパの配置を示す概略図である。
【００１５】
このディスクブレーキ装置１は、車両用のディスクブレーキとして設けられ、制動用の回転体であるディスクロータ２と、このディスクロータ２の表面に対向配置されディスクロータ２に押し付けられることで制動力を発揮する摩擦パッド３と、前記ディスクロータ２に対して所定の位置に前記摩擦パッド３を保持する構造物であるブレーキキャリパ１０と、前記摩擦パッド３を前記ディスクロータ２に押し付けるために必要な押圧力を発生する電動式のアクチュエータ４と、ブレーキ操作部であるブレーキペダル６の操作状態に応じてアクチュエータ４の動作を制御するコントロール・ユニット（ＥＣＵ）８とを備えて構成される。
【００１６】
前記ディスクロータ２は、一対の円盤状のロータ部材２ａ，２ｂを、回転軸方向（図１では、左右方向）にのみ相対移動可能に連結した構成をなしている。
一対のロータ部材２ａ，２ｂは、いずれも、ステンレスやアルミニウムなどの常磁性材料で形成されたもので、図５に示すように、互いに重ね合わせた状態で、それぞれに形成された回転軸方向の凹凸５ａ，５ｂが嵌合することで、回転軸方向にのみ相対移動可能に連結されている。
凹凸５ａ，５ｂは、ロータ部材２ａ，２ｂ相互が、回転軸方向に滑らかに相対移動できるように、周方向に所定の間隔で、適宜数装備されている。
【００１７】
摩擦パッド３は、ディスクロータ２を挟むように一対装備されている。それぞれの摩擦パッド３は、断面形状が略コ字状のブレーキキャリパ１０の両内側のそれぞれに固定装備されている。
【００１８】
アクチュエータ４は、磁界が加えられると磁歪によって長さが増大する棒状の超磁歪素子１２と、入力電流に応じた磁界を前記超磁歪素子１２に加える電磁コイル１４とを備えている。
ここに、超磁歪素子１２は、軸方向をディスクロータ２の回転軸方向に向けて、前記一対のロータ部材２ａ，２ｂに挟持されるように、一対のロータ部材２ａ，２ｂ間に内蔵されており、磁界が加えられると伸長して一対のロータ部材２ａ，２ｂ間の間隔を広げることで、摩擦パッド３をディスクロータ２に押し付ける。
前記超磁歪素子１２は、前記超磁歪素子１２の伸長によるロータ部材２ａ，２ｂの間隔の拡大がディスクロータ２の周方向のどの位置でも同様になるように、図４に示すように、ディスクロータ２の周方向に均等に分散配備されている。
【００１９】
なお、この一実施形態では、ブレーキキャリパ１０の周方向の両端では、摩擦パッド３が装備されている中央部と比較すると、図２および図３に示すように、ブレーキキャリパ１０の側壁部１０ａとディスクロータ２との間の間隙Ｓを最小限にするように、両側壁部１０ａ間の間隔を狭めて、ブレーキキャリパ１０を介して超磁歪素子１２に加える磁束の漏洩を防止している。
【００２０】
電磁コイル１４は、前記ブレーキキャリパ１０に固定装備されていて、図１に点線で示した磁気回路９をブレーキキャリパ１０上に形成して、ブレーキキャリパ１０を介してディスクロータ２内の超磁歪素子１２に磁界をかける。
【００２１】
この一実施形態の場合、前記ブレーキキャリパ１０は、前記ディスクロータ２の周囲の定位置に固定装備されている。そして、前記ディスクロータ２は、一方のロータ部材（アウターロータ）２ａが、前記ブレーキキャリパ１０上に装備された一対の摩擦パッド３間で、前記ディスクロータ２の回転軸方向に移動可能に支持されている。
また、この一実施形態の場合、図６に示すように、ブレーキキャリパ１０は、ディスクロータ２の周方向の３箇所に、等間隔で３つ装備されている。これは、超磁歪素子１２の伸長によるロータ部材２ａ，２ｂの間隔の拡大を、できるだけディスクロータ２の全周に亘って均等にするためである。
【００２２】
また、ブレーキペダル６は、運転者によって踏下されると、そのとき踏下されたストロークまたは踏力信号が公知のセンサ１６によってコントロール・ユニット８に入力される。
【００２３】
コントロール・ユニット８は、センサ１６からの信号によって、運転者の制動指令を検知して、アクチュエータ４の動作を制御するもので、ブレーキ操作時にセンサ１６からの信号に応じて、電磁コイル１４の入力電流を制御する。
【００２４】
以上のディスクブレーキ装置１では、磁界が加えられると伸長する超磁歪素子１２をディスクロータ２に内蔵し、前記超磁歪素子１２の伸長によってディスクロータ２の厚みを増大させることによって、摩擦パッド３をディスクロータ２に押し付けるようにしたもので、摩擦パッド３をディスクロータ２に押し付けるために必要となる摩擦パッド３とディスクロータ２との間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子１２から直接得ることができる。
従って、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化することができる。
【００２５】
また、超磁歪素子１２の伸長動作は、ブレーキキャリパ１０に装備した電磁コイル１４への印加電流によって電気的に直接制御できるため、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化も図り易い。
【００２６】
さらに、超磁歪素子１２における伸長量は、超磁歪素子１２に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイル１４の印加電流を高めることで容易に増大させることができ、圧電セラミックスの場合と比較すると、摩擦パッド３をディスクロータ２に押し付けるための変位量を大きくすることができて、摩擦パッド３の摩耗許容能力も高めることができる。
また、圧電セラミックスの場合と比較して、アクチュエータ４として応答性の向上を達成することができる。
【００２７】
しかも、駆動原としての超磁歪素子１２はディスクロータ２内に内蔵されるため、ブレーキキャリパ１０には駆動原を装備するための加工等が不要になり、その分、ブレーキキャリパ１０の構造を単純にして、剛性の向上を図ることができる。また、駆動原としてディスクロータ２内に組込まれた超磁歪素子１２は、ブレーキキャリパ１０上に装備された電磁コイル１４による磁界によって作動するため、ディスクロータ２に入力信号線等を接続する必要もない。
【００２８】
なお、前述の一実施形態では、ブレーキキャリパ１０をディスクロータ２の回転軸方向に固定として、ディスクロータ２は回転軸方向に移動可能にしたが、代りに、前記ブレーキキャリパ１０は前記ディスクロータ２の周囲の定位置でディスクロータ２の回転軸方向にのみ移動可能に装備すると共に、前記ディスクロータ２を構成している一方のロータ部材２ａを回転軸方向に固定した構成としても良い。
【００２９】
図７は、本発明に係るディスクブレーキ装置の他の実施形態の要部断面図である。
この他の実施形態の場合は、ディスクロータ２を構成するロータ部材２ａ，２ｂのそれぞれが、一実施形態の場合と同様に、ステンレスやアルミニウムなどの常磁性材料の鋳造によって形成されているが、超磁歪素子１２を挟持する部位には、強磁性材による受圧壁１５が装備されている。この受圧壁１５は、ロータ部材２ａ，２ｂの鋳込みの際に、所定位置に鋳ぐるみされ、ロータ部材２ａ，２ｂに一体化している。
前記受圧壁１５を装備したこと以外の構成は、前述の実施形態と同様である。
【００３０】
このように、強磁性体製の受圧壁１５が装備されていると、ブレーキキャリパ１０を介してディスクロータ２を通過する磁力線１７を、効率良く超磁歪素子１２に集めることができ、超磁歪素子１２に加えられる磁界強度が、磁束の漏洩によって低下することを防止できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上に記載した通り、本発明のディスクブレーキ装置によれば、磁界を加えると伸長する超磁歪素子をディスクロータに内蔵し、前記超磁歪素子の伸長によってディスクロータの厚みを増大させることによって、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるようにしたもので、摩擦パッドをディスクロータに押し付けるために必要となる摩擦パッドとディスクロータとの間の直線的な相対変位動作を、駆動源である超磁歪素子から直接得ることができる。従って、回転−直線変換機構や減速機構等を使用せずに済むためにブレーキ装置を小型化できる。
また、超磁歪素子の伸長動作は、ブレーキキャリパに装備した電磁コイルへの印加電流によって電気的に直接制御できるため、アンチロックブレーキシステムの装備やトラクションコントロールシステムの装備などのブレーキ機能のインテリジェント化も図り易い。
さらに、超磁歪素子における伸長量は、超磁歪素子に加える磁界を強めること、即ち、電磁コイルの印加電流を高めることで容易に増大させることができ、圧電セラミックスの場合と比較すると、摩擦パッドをディスクロータ２に押し付けるための変位量を大きくすることができて、摩擦パッドの摩耗許容能力も高めることができる。
また、圧電セラミックスの場合と比較して、アクチュエータとして応答性の向上を達成することができる。
しかも、駆動原としての超磁歪素子はディスクロータ内に内蔵されるため、ブレーキキャリパには駆動原を装備するための加工等が不要になり、その分、ブレーキキャリパの構造を単純にして、剛性の向上を図ることができる。また、駆動原としてディスクロータ内に組込まれた超磁歪素子は、ブレーキキャリパ上に装備された電磁コイルによる磁界によって作動するため、ディスクロータに入力信号線等を接続する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるディスクブレーキ装置の要部断面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】図２のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の一実施形態のディスクブレーキ装置におけるブレーキキャリパの配置を示す概略図である。
【図７】本発明に係るディスクブレーキ装置の他の実施形態の要部断面図である。
【符号の説明】
１  ディスクブレーキ装置
２  ディスクロータ
２ａ，２ｂ  ロータ部材
３  摩擦パッド
４  アクチュエータ
５ａ，５ｂ  凹凸
６  ブレーキペダル
８  コントロール・ユニット（ＥＣＵ）
１０  キブレーキキャリパ
１２  超磁歪素子
１４  電磁コイル
１６  センサ
【図１】
0003837183.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003837183.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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