電動ディスクブレーキ
【課題】ブレーキパッドの熱収縮に起因する押付け力の低下を、あまりピストンの推力を上げずに機械的に補填できるようにする。
【解決手段】モータの回転を直線運動に変換してピストンに伝達する回転−直動変換機構とモータの制動解除方向への回転をロック・アンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備えた電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に遊星歯車減速機構を設け、該減速機構のインターナルギヤ５５の外周に、キャリパ本体１０に設けた移動路５９の範囲内で移動可能な突片５６を形成し、通常ブレーキ時には、突片５６に係合するギヤレバー６４によってインターナルギヤ５５を位置固定し、駐車ブレーキ時には、ギヤレバー６４を離脱させてインターナルギヤ５５を回転させ、突片５６に連結したトーションばね６０にピストン推進方向の力を蓄えて、該トーションばね６０にブレーキパッドの熱収縮分の変位を補填させる。
【解決手段】モータの回転を直線運動に変換してピストンに伝達する回転−直動変換機構とモータの制動解除方向への回転をロック・アンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備えた電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に遊星歯車減速機構を設け、該減速機構のインターナルギヤ５５の外周に、キャリパ本体１０に設けた移動路５９の範囲内で移動可能な突片５６を形成し、通常ブレーキ時には、突片５６に係合するギヤレバー６４によってインターナルギヤ５５を位置固定し、駐車ブレーキ時には、ギヤレバー６４を離脱させてインターナルギヤ５５を回転させ、突片５６に連結したトーションばね６０にピストン推進方向の力を蓄えて、該トーションばね６０にブレーキパッドの熱収縮分の変位を補填させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのトルクによって制動力を発生する電動ディスクブレーキに係り、特に駐車ブレーキ機能を付加した駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキとしては、ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような電動ディスクブレーキでは、モータのロータの回転に応じてピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構の作動により制動力（押付け力）を保持するようになっている。
【０００３】
ところで、上記した駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキでは、ブレーキパッドが熱膨張している高温時に駐車ブレーキを作動させると、その後の温度低下に伴うブレーキパッドの収縮で、ピストンの押付け力が低下してしまう。そこで従来、前記温度低下による押付け力の低下を見込んで、ピストンの推力を予め大きくする対策を採ったり、あるいは車両停止後も制御部を立ち上げておいて駐車ブレーキをかけ直す、いわゆるリクランプする対策（例えば、特許文献２参照）を採っていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２１９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したピストンの推力を予め大きくする対策では、耐久性の観点から構成部品の強度を上げなければならず、その分、サイズ面および重量面で不利が生じる、という問題があった。一方、リクランプする対策では、車両停止後も制御部を立ち上げておく必要があるため、消費電力の増大が避けられず、その上、制御部が複雑となって信頼性の面で不安が残る、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、駐車ブレーキ時におけるブレーキパッドの熱収縮に起因する押付け力の低下を、あまりピストンの推力を上げずに機械的に補填できるようにし、もって小型、軽量化はもちろん、消費電力の低減や制御部の簡素化に大きく寄与する電動ディスクブレーキを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの、制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記ピストンを推進して、ブレーキパッドをディスクロータに押し付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構により前記モータのロータを制動位置に保持する電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に、３つの基本軸からなる減速機構を設け、該減速機構の、前記モータおよび前記回転−直動変換機構の双方に対してフリーである第３の軸を所定範囲内で回動可能とし、かつ前記駐車ブレーキ機構が作動するときに前記第３の軸に係合し該第３の軸の回転に応じてピストン推進方向への力を蓄えるばね手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成した電動ディスクブレーキにおいては、駐車ブレーキ時に減速機構の第３の軸が回転することで、ブレーキパッドの熱膨張分の押付け力に相当する力が、前記第３の軸に係合するばね手段に蓄えられ、これによって駐車ブレーキ時のブレーキパッドの熱収縮分の押付け力低下を補填することがきる。また、ピストン推力を低く抑えることが可能になり、結果として構成部品の強度を上げる必要はなくなる。
【０００９】
本発明において、上記ばね手段は、セットトルクをもって配設される捩りばねとすることができる。また、上記３つの基本軸からなる減速機構は、遊星歯車減速機構とすることができる。
【００１０】
本発明は、上記駐車ブレーキ機構の動作と連動し前記第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を備えている構成とすることができる。このように構成した場合は、前記係止手段により第３の軸を位置固定することで、通常制動時には従来の電動ディスクブレーキと同様の制動特性を得ることができ、違和感が生じることはなくなる。また、この場合、上駐車ブレーキ機構の駆動源であるソレノイドを、前記係止手段の駆動源として共用するのが望ましく、これによりコストを上昇させずに高機能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、ピストン推力をそれほど増大させることなくブレーキパッドの熱収縮分の押付け力低下を補填することができるので、小型、軽量化を達成できる。また、リクランプをしないので、消費電力の低減を図ることができ、しかも制御部の簡素化も可能になって装置に対する信頼性が向上する。
【００１２】
また、駐車ブレーキ機構の動作と連動し減速機構の第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を設けた場合は、通常制動時には従来の電動ディスクブレーキと同様の制動特性を得ることができるので、違和感が生じることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜６は、本発明の一つの実施形態としての駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキの全体的構造を示したものである。本実施形態としての電動ディスクブレーキは、キャリパ浮動型として構成されており、車輪と共に回転するディスクロータ１と、サスペンション部材等の車体側の非回転部に固定されたキャリア２と、ディスクロータ１の両側に位置してキャリア２に支持された一対のブレーキパッド３，４と、キャリア２に対して一対のスライドピン５，５によってディスクロータ１の軸方向に移動可能に支持された電動キャリパ６とを備えている。
【００１５】
電動キャリパ６は、キャリパ本体１０と、車両内側のブレーキパッド（インナパッド）４の背面に当接可能なピストン１１と、モータ１２と、モータ１２の回転を直線運動に変換してピストン１１に伝えるボールねじ機構（回転−直動変換機構）１３と、モータの回転を減速してトルクを増幅する多軸減速機構１４と、多軸減速機構１４の回転をさらに減速してトルクを増幅し、ボールねじ機構１３へ伝える遊星歯車機構（３つの基本軸から減速機構）１５と、駐車ブレーキ機構１６と、モータ１２および駐車ブレーキ機構１６の作動を制御する駆動制御装置１７とから概略構成されている。
【００１６】
キャリパ本体１０は、上記ピストン１１およびボールねじ機構１３を納めたボア部２０と上記多軸減速機構１４、遊星歯車減速機構１５、駐車ブレーキ機構１６並びに駆動制御装置１７を納めた収納部２１とを有するシリンダ部２２と、シリンダ部２２からディスクロータ１を跨いで車体外側へ延ばされたつめ部２３とからなっている。シリンダ部２２には、前記一対のスライドピン５を摺動可能に嵌入させるための一対のボス部２４が一体に形成されており、また、シリンダ部２２の後端にはカバー２５が被蓋されている。
【００１７】
上記ピストン１１は、図２によく示されるように、有底筒状をなしており、シリンダ部２２のボア部１５に、その底部をインナパッド４に向けて摺動可能に嵌装されている。このピストン１１とボア部１５との間は、シールリング２６およびダストシール２７によりシールされており、内部への異物の侵入が防止されている。
【００１８】
上記モータ１２は、図２、３によく示されるように、キャリパ本体１０に固定したハウジング２８内に設けられている。モータ１２は、ハウジング２８の内周部に嵌合固定されたステータ２９と、ステータ２９内に配置されたロータ３０とを備えている。ロータ３０は、その両端部が軸受３１，３１によってハウジング２２に回動可能に支持されると共に、その一端部がキャリパ本体１０の収納部２１内に挿入されている。
【００１９】
上記ボールねじ機構１３は、図２によく示されるように、ピストン１１の後端部に対して固結されたナット３１と、ナット３１に嵌合された回転可能なスピンドル３２と、これらの互いの嵌合面に形成されたボール溝３３の相互間に装入された複数のボール（転動体）３４とからなっている。ナット３１には、ボア部２０の一部に形成された軸方向のキー溝３５に摺動可能に嵌合するキー３６が取付けられており、これによりナット３１は、回転不能にかつ軸方向移動可能にキャリパ本体１０に支持されている。一方、スピンドル３２には、スラスト軸受（ニードルスラスト軸受）３７が取付けられており、スピンドル３２は、このスラスト軸受３７を介してボア部２０の後端を規定する環状フランジ２０ａに突当てられている。このボールねじ機構１３においては、そのスピンドル３２の回転に応じてボール溝３３内でボール３４が転動することで、そのナット３２が直線移動し、その動きに前記ピストン１１が追従する。そして、ナット３２と一体にピストン１１が推進することで、インナパッド４がディスクロータ１に押付けられる。一方、ピストン１１からの反力は、ナット３２からボール３４、スピンドル３２およびスラスト軸受３７を介してキャリパ本体１０に伝達される。
【００２０】
上記多軸減速機構１４は、図２によく示されるように、上記モータ１２のロータ３０の後端部に相対回転不能に同軸に連結された第１シャフト４０に設けらた第１ギヤ４１と、この第１ギヤ４１に噛合わされた第２ギヤ４２と、この第２ギヤ４２に噛合わされた第３ギヤ４３とを備えている。第１シャフト４０は、その後端部が前記カバー２５に取付けた軸受４４（図３）に支持され、ロータ３０と一体に回転するようになっている。第２ギヤ４２は、キャリパ本体１０およびカバー２５に取付けた一対の軸受４５，４５に両端部が支持され、また、第３ギヤ４３は、前記ボールねじ機構１３および遊星歯車減速機構１５と同軸上に配置された第２シャフト４６に圧入固定されている。第２シャフト４６は、その一端部が前記ボールねじ機構１３のスピンドル３２に軸受４７を介して結合される一方で、その他端部が前記カバー２５に軸受４８を介して支持されている。この多軸減速機構３８においては、第１シャフト４０の回転に応じて第１ギヤ４１が回転することで、その回転が第２ギヤ４２および第３ギヤ４３を介して第２シャフト４６に伝達され、第２シャフト４６を所定の減速比で回転させる。
【００２１】
上記遊星歯車減速機構１５は、図２によく示されるように、前記第２シャフト４６の途中に設けられたサンギヤ５０と、このサンギヤ５０の周りに配設された複数個（ここでは、３個）のプラネタリギヤ５１と、各プラネタリギヤ５１を軸受５２を介して回動自在に支持するプラネタリキャリア５３と、キャリパ本体１０に軸受５４を介して回動自在に支持され、各プラネタリギヤ５１に噛合うインターナルギヤ（第３の軸）５５とからなっている。プラネタリキャリア５３は、その一端部が前記ボールねじ機構１３を構成するスピンドル３２の小径端部に圧入固定されている。この遊星歯車減速機構１５においては、サンギヤ５０の回転により、プラネタリギヤ５１がインターナルギヤ５５上を自転しながら公転することで、プラネタリキャリア５３が回転し、スピンドル３２を所定の減速比で回転させる。
【００２２】
しかして、遊星歯車減速機構１５を構成するインターナルギヤ５５の外周には、図１に示されるように、半径外方向へ突出する扇形の突片５６が一体に形成されている。一方、キャリパ本体１０には、前記突片５６の一側端５６ａが当接する第１ストッパ面５７と該突片５６の他側端５６ｂが当接する第２ストッパ面５８とで両端が規定された弧状の移動路５９が形成されている。したがって、インターナルギヤ５５は、その突片５６が前記移動路５９内で移動できる範囲内で回転できるようになっている。
【００２３】
一方、キャリパ本体１０のボア部２０の周りには、図２にも示されるように捩りばねとしてのトーションばね（ばね手段）６０が配設されており、このトーションばね５０の一端部が、上記インターナルギヤ５５の突片５６に設けた貫通孔６１に固定されている。トーションばね６０は、インターナルギヤ５５に対し、図１に見て反時計回り方向（ピストン推進方向）へ付勢力を加えるようにねじ向きが設定されており、これによりインターナルギヤ５５は、常時はその突片５６の一側端５６ａを一端側のストッパ面５７に当接させる原位置を維持するようになっている。トーションばね６０はまた、前記ストッパ面５７に所定の荷重で突片５６を押付けるようにそのセットトルクが設定されている。
【００２４】
本実施形態において、上記インターナルギヤ５５の突片５６には、係合孔６２が形成されており、この係合孔６２には、後述の係止手段６３（図７）を構成するギヤレバー６４の一端のフック部６４ａが係脱するようになっている。インターナルギヤ５５は、通常ブレーキ時には該フック部６４ａが係合孔６２に挿入されることで、図１に示す原位置を維持する。
【００２５】
上記駐車ブレーキ機構１６は、図７によく示されるように、前記モータ１２のロータ３０と一体に回転する第１シャフト４０に嵌合固定されたラチェット７０と、ラチェット７０の回転を規制するラチェットレバー７１と、このラチェットレバー７１を駆動するソレノイド（駆動源）７２とから概略構成されている。なお、図７は、説明の便宜のため、駐車ブレーキ機構１６に関連した部分のみを示している。
【００２６】
ラチェット７０の外周には複数の歯７３が形成されている。この複数の歯７３の間隔は、ラチェットレバー７１の先端に設けた円柱状の係合突起７１ａが通過できる大きさに設定されている。ラチェットレバー７１は、その長手方向の中間部が、キャリパ本体１０にボルト固定されたブラケット７４に対し、ピン７５により回動自在に支持されている。このピン７５には、係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３から離脱する方向へラチェットレバー７１を付勢する捩りばね７６が巻装されている。一方、前記ブラケット７４には、ラチェットレバー７１の、前記離脱方向への回動を規制するストッパ部７７が設けられており、ラチェットレバー７１は、駐車ブレーキ機構１６の非作動状態においてストッパ部７７に当接させる待機状態を維持するようになっている。
【００２７】
また、ラチェットレバー７１の他端部は、ソレノイド７２のプランジャ７８の移動範囲に位置決めされている。ソレノイド７２のプランジャ７８は、ソレノイド７２に通電しない場合には、その先端をラチェットレバー７１の他端部にわずか接触させる短縮端に位置決めされ、この状態で、ラチェットレバー７１は、その先端の係合突起７１ａをラチェット７０の歯７３から離脱させた、図示（図７）の待機状態を維持する。一方、この待機状態からソレノイド７２に通電すると、図８に示すように、プランジャ７８が突出してラチェットレバー７１がピン７５を中心に傾動し、その先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３に係合可能な位置に進入する。
【００２８】
ここで、ラチェット７０の複数の歯７３の相互に対向する面には、傾斜逃げ面７３ａと凹部７３ｂとが形成されている。図８の状態から、モータ１２により第１シャフト４０がピストン推進方向へ回転するときには、図９に示すように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが傾斜逃げ面７３ａ上を滑動して該歯７３を乗り越え、これによって第１シャフト４０の回転が許容される。一方、図８の状態から、第１シャフト４０が逆方向へ回転するときには、図１０に示すように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが前記歯７３の凹部７３ｂに係合し、これによって第１シャフト４０の回転が規制される。
【００２９】
インターナルギヤ５５を原位置に固定するための上記係止手段６３を構成するギヤレバー６４は、図７に示すように、その長手方向の中間部がピン６５によりキャリパ本体１０に回動自在に支持されている。このギヤレバー６４の、フック部６４ａを設けた側と反対側の他端部は、上記ソレノイド７２のプランジャ７８に係合可能な位置まで延ばされ、この他端部には、プランジャ７８の挿通を許容する二股の係合部６４ｂが形成されている。ソレノイド７２のプランジャ７８には、前記係合部６４ａに下側から当接するつば部７８ａが設けれられており、いま、ソレノイド７２への通電によりプランジャ７８が伸長すると、前記つば部７８ａが係合部６４ａに押圧力を加えて、ギヤレバー６４を揺動させる。これによって、図８に示すように、ギヤレバー６４のフック部６４ａがインターナルギヤ５５の係合孔６２から離脱し、インターナルギヤ５５の回転が自由となる。なお、キャリパ本体１０には、常時はギヤレバー６４のフック部６４ａが係合孔６２に係合する方向へギヤレバー６４を付勢する付勢手段６５が配設されている（図７）。
【００３０】
上記駆動制御装置７は、図３に示されるようにカバー２５の凹部２５ａ内に配置されており、これには、車体側に搭載された図示を略す車載コントローラからケーブル８０を介して制御信号が送られるようになっている。この駆動制御装置７とモータ１２のステータ２９並びに駐車ブレーキ機構１６のソレノイド７２との間は、信号線８１、８２（図１）によりそれぞれ結線されている。また、駆動制御装置７に隣接して、モータ１２のロータ３０の回転位置を検出する回転センサ８５が設置されており、該回転センサ８５と駆動制御回路７との間も信号線８３（図３）により結線されている。なお、回転センサ８５は、カバー２５に固定されたレゾルバステータ８６と第１シャフト４０に取付けられたレゾルバロータ８７とからなっている。この駆動制御装置７においては、前記車載コントローラからの制動指令信号と回転センサ８５からの回転位置信号とに基づいて、モータ２１および駐車ブレーキ機構１６の作動を制御する。
【００３１】
以下、上記のように構成した電動ディスクブレーキの作用について説明する。
【００３２】
通常の電動ブレーキとして作動する場合は、駐車ブレーキ機構１６のソレノイド７２への通電が遮断されており、図７に示したように、ラチェットレバー７１は、その係合突起７１ａをラチェット７０の歯７３から離脱させた待機状態を維持し、一方、ギヤレバー６４は、その一端のフック部６４ａをインターナルギヤ５５の突片５６の係合孔６２に係合させた状態を維持している。また、インターナルギヤ５５は、図１に示したように、その一側端５６ａを移動路５９の一端側のストッパ面５７に当接させた原位置を維持する。
【００３３】
そして、運転者のブレーキ操作に応じた信号（ペダル踏力信号またはペダル変位信号）に基づいて、車載コントローラが各車輪のディスクブレーキの駆動制御装置１７へ制動力信号を送出する。すると、駆動制御装置１７は、モータ１２のステータ２９に駆動電流を出力し、モータ１２のロータ３０を所望のトルクで所望の回転角だけ回転させる。このロータ３０の回転は、多軸減速機構１４および遊星歯車減速機構１５によって所定の減速比で減速され、ボールねじ機構１３によって直線運動に変換されて、ピストン１１に伝達される。これによってピストン１１が前進（推進）し、インナパッド４をディスクロータ１に押付ける。一方、そのときの反力でキャリパ本体１０がキャリア２のスライドピン５に沿って移動（後退）し、キャリパ本体１０のつめ部２３が外側のブレーキパッド３をディスクロータ１に押付け、これによってモータ１２のトルクに応じた所望の制動力が発生する。また、制動解除時には、モータ１２のロータ３０が上記制動時と逆方向に回転駆動され、ボールねじ機構１３による運動変換によってピストン１１が後退し、これによってブレーキパッド３、４がディスクロータ１から離間し、制動が解除される。
【００３４】
車載コントローラは、各種センサから取込んだ検出値、たとえば各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等に基づいて車両状態を判断し、モータ１２の回転を制御することにより、倍力制御。アンロック制御、トラクション制御、車両安定化制御等の自動ブレーキ制御を実行する。
【００３５】
駐車ブレーキを作動させる場合は、図７に示す状態（ピストン１１に推力が発生していない状態）から、駐車ブレーキ機構１３のソレノイド７２へ駆動制御装置１７から通電される。すると、図８に示したように、プランジャ７８が伸長し、ラチェットレバー７１が傾動してその先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の間に入り込み、これと同時にギヤレバー６４も揺動して、その先端のフック部６４ａがインターナルギヤ５５の突片５６の係合孔６２から離脱する。
【００３６】
上記した状態のもと、駆動制御装置１７からの指令でモータ１２のロータ３０が回転する。このとき、ロータ３０の初期回転位置によっては、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の間に入り込めない場合があるが、ロータ３０のわずかの回転により該係合突起７１ａは円滑に歯７３の間に入り込む。そして、ロータ３０の回転により、図９に示したように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが傾斜逃げ面７３ａ上を滑動して該歯７３を乗り越え、これによって第１シャフト４０の回転が許容される。なお、係合突起７１ａが歯７３を乗り越えるときには、同じく図９に示すように、ラチェットレバー７１がソレノイド７２のプランジャ７８から離れて大きく傾動する。
【００３７】
一方、インターナルギヤ５５に加わるトルクが、該インターナルギヤ５５に係合するトーションばね６０のセットトルクを超えると、インターナルギヤ５５が、図１の時計回り方向（ピストン推力を減じる方向）へ回転し始める。このインターナルギヤ５５の回転は、その突片５６の他側端５６ｂが移動路５９の他端側のストッパ面５８に当接するまで継続し、この間、トーションばね６０には、ピストン推進方向の力が蓄えられる。本実施形態においては、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９の他端側のストッパ面５８に当接した時点でモータ１２のロータ３０の回転を停止し、これによりブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んだ大きさのピストン押付け力（ピストン推力）が確保される。なお、これについては、後に詳述する。
【００３８】
次に、ソレノイド７２への通電を継続したまま、モータ１２への電流を減少させる。すると、ピストン１１からの反力で第１シャフト４０がわずか制動解除方向へ回転し、これによりラチェットレバー７１の先端の係合突起７１ａが、図１０に示したように、ラチェット７０の歯７３の凹部７３ｂに係合する。続いて、モータ１２への電流供給を遮断すると共に、ソレノイド７２への通電を停止する。すると、捩りばね７６の付勢力でラチェットレバー７１が、図７に示した待機状態に戻ろうとする。しかし、歯７３の凹部７３ｂによって係合突起７１ａが係止されているため、ラチェットレバー７１は、図１０に示した状態を維持し、これによって第１シャフト４０の回転、すなわちモータ１２のロータ３０の回転が阻止され、駐車ブレーキが確立する。一方、ソレノイド７２への通電停止によりギヤレバー６４は、付勢手段６５の付勢力を受けて図７に示した初期状態に戻るが、このとき、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９のストッパ面５８側へ変位しているので、同じく図１０に示すように、ギヤレバー６４の先端のフック部６４ａの前記突片５６の外側に位置決めされる。
【００３９】
上記した駐車ブレーキの間、温度低下によってブレーキパッド３、４が収縮し、ピストン１１の押付け力が減少する。このとき、駐車ブレーキ作動時にトーションばね６０に蓄えられた力によりインターナルギヤ５５が制動方向へ回転し、インターナルギヤ５５の突片５６が原位置に戻る。しかして、このインターナルギヤ５６の原位置は、駐車ブレーキ時に必要とする所望のピストン推力（制動力）を維持する位置となっており、これによって駐車ブレーキが弛むことはなくなる。一方、インターナルギヤ５５の復帰途中で、ギヤレバー６４が付勢手段６５の付勢力に抗して、突片５６によって押上げられ、最終的にそのフック部５６ａを突片５６の係合孔６２に会合させる元の状態（図７に示す状態）に復帰し、インターナルギヤ５５が位置固定される。
【００４０】
上記駐車ブレーキを解除する場合は、モータ１２のロータ３０をわずか制動方向へ回転させる。すると、ラチェットレバー７１の先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の凹部７３ｂから外れ、捩りばね７６の付勢力でラチェットレバー７１が、図７に示した待機状態に戻る。その後、モータ１２のロータ３０は制動解除方向へ回転され、ボールねじ機構１３による運動変換によってピストン１１が後退し、ブレーキパッド３、４がディスクロータ１から離間し、これによって駐車ブレーキが解除される。なお、この駐車ブレーキ解除時に、インターナルギヤ５５が、その突片５６をストッパ面５８に当接させた回転位置にある場合は、ロータ３０の制動解除方向への回転に応じてインターナルギヤ５５が原位置に戻り、ギヤレバー６４によって再び位置固定される。
【００４１】
図１１は、上記した通常制動時および駐車ブレーキ時（ＰＫＢ時）におけるピストン１１の推進位置（ピスト位置）とピストン１１の押付け力（ピストン推力）との関係を示したもので、同図中、線Ａは通常制動時を、線ＢはＰＫＢ時をそれぞれ示している。これより、通常制動時には、ピストン位置の増大に従ってピストン推力がほぼ直線的に増加する。これに対し、ＰＫＢ時には、インターナルギヤ５５が回転し始めるピストン位置Ｐ１までは、通常制動時と同じ線Ａに沿ってピストン推力が増加するが、インターナルギヤ５５が回転し始めると、ピストン推力の上昇勾配が緩やかとなり、その傾向は、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９の他端側のストッパ面５８（図１）に当接して移動停止するピストン位置Ｐ２まで続く。そして、インターナルギヤ５５が移動停止した以降は、再び通常制動時と同じ勾配でピストン推力が増加する。
【００４２】
図１１において、上記ピストン位置Ｐ１は、インターナルギヤ５５に作用するトーションばね６０のセットトルクの大きさによって決まり、ピストン位置Ｐ２は、移動路５９内でのインターナルギヤ５５の突片５６の移動範囲で決まる。また、ピストン位置Ｐ２に対応するピストン推力Ｆ１の大きさは、トーションばね６０のばね定数で決まる。
【００４３】
ここで、ブレーキパッド３、４の熱膨張を考慮しない最低限必要なＰＫＢ時のピストン推力をＦ０とし、ブレーキパッド３、４の熱膨張をピストン位置Ｐ２とＰ１との差に等しくなるようにした場合を考える。このとき、ブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んで（リクランプをしないで）必要なピストン推力を得ようとすると、従来技術による電動ディスクブレーキでは、Ｆ２のピストン推力が必要となる。しかし、本実施形態では、上記したようにインターナルギヤ５５が回転し始めるＰ１位置と回転停止するＰ２位置との間でピストン推力の増加傾向が緩やかになるので、前記Ｆ２よりもはるかに低いＦ１のピストン推力で十分となる。
【００４４】
すなわち、本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、駐車ブレーキ時にブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んで駐車ブレーキを効かせても、ピストン推力はそれほど増加せず、したがって、構成部品の強度を特別に上げる必要はなくなる。このことは、サイズ面および重量面で有利であることを意味し、従来の電動ディスクブレーキに対してブレーキパッド３、４の熱膨張分の押付け力を見込む場合よりも、はるかに小型、軽量化を達成できる。また、リクランプをしないので、消費電力の低減を図ることができ、しかも制御部も簡素となって装置に対する信頼性が向上する。さらに、通常制動時は、インターナルギヤ５５が位置固定されて、従来技術の電動ディスクブレーキと同様のピストン位置とピストン推力との関係が保たれるので、駐車ブレーキに最低限必要なピストン推力Ｆ０以上での応答性が損なわれることがなく、この面でも信頼性が向上する。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、３つの基本軸からなる減速機構として、いわゆる２Ｋ−Ｈ−１型の遊星歯車減速機構１５を用いたが、これに代えて他型式の遊星歯車機構や、ボール減速機構、サイクロイド減速機構、波動減速機構など、周知の減速機構を用いてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、インターナルギヤ５５に付勢力を加えるばね手段として、トーションばね６０を用いた、これに代えて。ンターナルギヤ５５の突片５６に圧縮ばねを取付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図３のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図である。
【図２】本電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図６のＹ−Ｙ矢視線に沿う断面図である。
【図３】本電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図６のＺ−Ｚ矢視線に沿う断面図である。
【図４】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す正面図である。
【図５】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す平面図である。
【図６】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す背面図である。
【図７】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構の構造とこれに関連する周辺要素とを模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図８】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図９】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図１０】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図１１】本電動ディスクブレーキの制動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ ディスクロータ、 ２ キャリア
３、４ ブレーキパッド、 ６ 電動キャリパ
１０ キャリパ本体、 １１ ピストン
１２ モータ、 ２９ モータのステータ、 ３０ モータのロータ
１３ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）
１５ 遊星歯車減速機構（３つの基本軸からなる減速機構）
５５ インターナルギヤ（第３の軸）
５６ インターナルギヤの突片
５９ 突片の移動路
６０ トーションばね（ばね手段）
６４ ギヤレバー（係止手段）
７０ ラチェット（駐車ブレーキ機構）
７１ ラチェットレバー（駐車ブレーキ機構）
７２ ソレノイド（駐車ブレーキ機構の駆動源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのトルクによって制動力を発生する電動ディスクブレーキに係り、特に駐車ブレーキ機能を付加した駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキとしては、ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような電動ディスクブレーキでは、モータのロータの回転に応じてピストンを推進し、ブレーキパッドをディスクロータに押付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構の作動により制動力（押付け力）を保持するようになっている。
【０００３】
ところで、上記した駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキでは、ブレーキパッドが熱膨張している高温時に駐車ブレーキを作動させると、その後の温度低下に伴うブレーキパッドの収縮で、ピストンの押付け力が低下してしまう。そこで従来、前記温度低下による押付け力の低下を見込んで、ピストンの推力を予め大きくする対策を採ったり、あるいは車両停止後も制御部を立ち上げておいて駐車ブレーキをかけ直す、いわゆるリクランプする対策（例えば、特許文献２参照）を採っていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４２１９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したピストンの推力を予め大きくする対策では、耐久性の観点から構成部品の強度を上げなければならず、その分、サイズ面および重量面で不利が生じる、という問題があった。一方、リクランプする対策では、車両停止後も制御部を立ち上げておく必要があるため、消費電力の増大が避けられず、その上、制御部が複雑となって信頼性の面で不安が残る、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、駐車ブレーキ時におけるブレーキパッドの熱収縮に起因する押付け力の低下を、あまりピストンの推力を上げずに機械的に補填できるようにし、もって小型、軽量化はもちろん、消費電力の低減や制御部の簡素化に大きく寄与する電動ディスクブレーキを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの、制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記ピストンを推進して、ブレーキパッドをディスクロータに押し付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構により前記モータのロータを制動位置に保持する電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に、３つの基本軸からなる減速機構を設け、該減速機構の、前記モータおよび前記回転−直動変換機構の双方に対してフリーである第３の軸を所定範囲内で回動可能とし、かつ前記駐車ブレーキ機構が作動するときに前記第３の軸に係合し該第３の軸の回転に応じてピストン推進方向への力を蓄えるばね手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成した電動ディスクブレーキにおいては、駐車ブレーキ時に減速機構の第３の軸が回転することで、ブレーキパッドの熱膨張分の押付け力に相当する力が、前記第３の軸に係合するばね手段に蓄えられ、これによって駐車ブレーキ時のブレーキパッドの熱収縮分の押付け力低下を補填することがきる。また、ピストン推力を低く抑えることが可能になり、結果として構成部品の強度を上げる必要はなくなる。
【０００９】
本発明において、上記ばね手段は、セットトルクをもって配設される捩りばねとすることができる。また、上記３つの基本軸からなる減速機構は、遊星歯車減速機構とすることができる。
【００１０】
本発明は、上記駐車ブレーキ機構の動作と連動し前記第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を備えている構成とすることができる。このように構成した場合は、前記係止手段により第３の軸を位置固定することで、通常制動時には従来の電動ディスクブレーキと同様の制動特性を得ることができ、違和感が生じることはなくなる。また、この場合、上駐車ブレーキ機構の駆動源であるソレノイドを、前記係止手段の駆動源として共用するのが望ましく、これによりコストを上昇させずに高機能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、ピストン推力をそれほど増大させることなくブレーキパッドの熱収縮分の押付け力低下を補填することができるので、小型、軽量化を達成できる。また、リクランプをしないので、消費電力の低減を図ることができ、しかも制御部の簡素化も可能になって装置に対する信頼性が向上する。
【００１２】
また、駐車ブレーキ機構の動作と連動し減速機構の第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を設けた場合は、通常制動時には従来の電動ディスクブレーキと同様の制動特性を得ることができるので、違和感が生じることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜６は、本発明の一つの実施形態としての駐車ブレーキ付き電動ディスクブレーキの全体的構造を示したものである。本実施形態としての電動ディスクブレーキは、キャリパ浮動型として構成されており、車輪と共に回転するディスクロータ１と、サスペンション部材等の車体側の非回転部に固定されたキャリア２と、ディスクロータ１の両側に位置してキャリア２に支持された一対のブレーキパッド３，４と、キャリア２に対して一対のスライドピン５，５によってディスクロータ１の軸方向に移動可能に支持された電動キャリパ６とを備えている。
【００１５】
電動キャリパ６は、キャリパ本体１０と、車両内側のブレーキパッド（インナパッド）４の背面に当接可能なピストン１１と、モータ１２と、モータ１２の回転を直線運動に変換してピストン１１に伝えるボールねじ機構（回転−直動変換機構）１３と、モータの回転を減速してトルクを増幅する多軸減速機構１４と、多軸減速機構１４の回転をさらに減速してトルクを増幅し、ボールねじ機構１３へ伝える遊星歯車機構（３つの基本軸から減速機構）１５と、駐車ブレーキ機構１６と、モータ１２および駐車ブレーキ機構１６の作動を制御する駆動制御装置１７とから概略構成されている。
【００１６】
キャリパ本体１０は、上記ピストン１１およびボールねじ機構１３を納めたボア部２０と上記多軸減速機構１４、遊星歯車減速機構１５、駐車ブレーキ機構１６並びに駆動制御装置１７を納めた収納部２１とを有するシリンダ部２２と、シリンダ部２２からディスクロータ１を跨いで車体外側へ延ばされたつめ部２３とからなっている。シリンダ部２２には、前記一対のスライドピン５を摺動可能に嵌入させるための一対のボス部２４が一体に形成されており、また、シリンダ部２２の後端にはカバー２５が被蓋されている。
【００１７】
上記ピストン１１は、図２によく示されるように、有底筒状をなしており、シリンダ部２２のボア部１５に、その底部をインナパッド４に向けて摺動可能に嵌装されている。このピストン１１とボア部１５との間は、シールリング２６およびダストシール２７によりシールされており、内部への異物の侵入が防止されている。
【００１８】
上記モータ１２は、図２、３によく示されるように、キャリパ本体１０に固定したハウジング２８内に設けられている。モータ１２は、ハウジング２８の内周部に嵌合固定されたステータ２９と、ステータ２９内に配置されたロータ３０とを備えている。ロータ３０は、その両端部が軸受３１，３１によってハウジング２２に回動可能に支持されると共に、その一端部がキャリパ本体１０の収納部２１内に挿入されている。
【００１９】
上記ボールねじ機構１３は、図２によく示されるように、ピストン１１の後端部に対して固結されたナット３１と、ナット３１に嵌合された回転可能なスピンドル３２と、これらの互いの嵌合面に形成されたボール溝３３の相互間に装入された複数のボール（転動体）３４とからなっている。ナット３１には、ボア部２０の一部に形成された軸方向のキー溝３５に摺動可能に嵌合するキー３６が取付けられており、これによりナット３１は、回転不能にかつ軸方向移動可能にキャリパ本体１０に支持されている。一方、スピンドル３２には、スラスト軸受（ニードルスラスト軸受）３７が取付けられており、スピンドル３２は、このスラスト軸受３７を介してボア部２０の後端を規定する環状フランジ２０ａに突当てられている。このボールねじ機構１３においては、そのスピンドル３２の回転に応じてボール溝３３内でボール３４が転動することで、そのナット３２が直線移動し、その動きに前記ピストン１１が追従する。そして、ナット３２と一体にピストン１１が推進することで、インナパッド４がディスクロータ１に押付けられる。一方、ピストン１１からの反力は、ナット３２からボール３４、スピンドル３２およびスラスト軸受３７を介してキャリパ本体１０に伝達される。
【００２０】
上記多軸減速機構１４は、図２によく示されるように、上記モータ１２のロータ３０の後端部に相対回転不能に同軸に連結された第１シャフト４０に設けらた第１ギヤ４１と、この第１ギヤ４１に噛合わされた第２ギヤ４２と、この第２ギヤ４２に噛合わされた第３ギヤ４３とを備えている。第１シャフト４０は、その後端部が前記カバー２５に取付けた軸受４４（図３）に支持され、ロータ３０と一体に回転するようになっている。第２ギヤ４２は、キャリパ本体１０およびカバー２５に取付けた一対の軸受４５，４５に両端部が支持され、また、第３ギヤ４３は、前記ボールねじ機構１３および遊星歯車減速機構１５と同軸上に配置された第２シャフト４６に圧入固定されている。第２シャフト４６は、その一端部が前記ボールねじ機構１３のスピンドル３２に軸受４７を介して結合される一方で、その他端部が前記カバー２５に軸受４８を介して支持されている。この多軸減速機構３８においては、第１シャフト４０の回転に応じて第１ギヤ４１が回転することで、その回転が第２ギヤ４２および第３ギヤ４３を介して第２シャフト４６に伝達され、第２シャフト４６を所定の減速比で回転させる。
【００２１】
上記遊星歯車減速機構１５は、図２によく示されるように、前記第２シャフト４６の途中に設けられたサンギヤ５０と、このサンギヤ５０の周りに配設された複数個（ここでは、３個）のプラネタリギヤ５１と、各プラネタリギヤ５１を軸受５２を介して回動自在に支持するプラネタリキャリア５３と、キャリパ本体１０に軸受５４を介して回動自在に支持され、各プラネタリギヤ５１に噛合うインターナルギヤ（第３の軸）５５とからなっている。プラネタリキャリア５３は、その一端部が前記ボールねじ機構１３を構成するスピンドル３２の小径端部に圧入固定されている。この遊星歯車減速機構１５においては、サンギヤ５０の回転により、プラネタリギヤ５１がインターナルギヤ５５上を自転しながら公転することで、プラネタリキャリア５３が回転し、スピンドル３２を所定の減速比で回転させる。
【００２２】
しかして、遊星歯車減速機構１５を構成するインターナルギヤ５５の外周には、図１に示されるように、半径外方向へ突出する扇形の突片５６が一体に形成されている。一方、キャリパ本体１０には、前記突片５６の一側端５６ａが当接する第１ストッパ面５７と該突片５６の他側端５６ｂが当接する第２ストッパ面５８とで両端が規定された弧状の移動路５９が形成されている。したがって、インターナルギヤ５５は、その突片５６が前記移動路５９内で移動できる範囲内で回転できるようになっている。
【００２３】
一方、キャリパ本体１０のボア部２０の周りには、図２にも示されるように捩りばねとしてのトーションばね（ばね手段）６０が配設されており、このトーションばね５０の一端部が、上記インターナルギヤ５５の突片５６に設けた貫通孔６１に固定されている。トーションばね６０は、インターナルギヤ５５に対し、図１に見て反時計回り方向（ピストン推進方向）へ付勢力を加えるようにねじ向きが設定されており、これによりインターナルギヤ５５は、常時はその突片５６の一側端５６ａを一端側のストッパ面５７に当接させる原位置を維持するようになっている。トーションばね６０はまた、前記ストッパ面５７に所定の荷重で突片５６を押付けるようにそのセットトルクが設定されている。
【００２４】
本実施形態において、上記インターナルギヤ５５の突片５６には、係合孔６２が形成されており、この係合孔６２には、後述の係止手段６３（図７）を構成するギヤレバー６４の一端のフック部６４ａが係脱するようになっている。インターナルギヤ５５は、通常ブレーキ時には該フック部６４ａが係合孔６２に挿入されることで、図１に示す原位置を維持する。
【００２５】
上記駐車ブレーキ機構１６は、図７によく示されるように、前記モータ１２のロータ３０と一体に回転する第１シャフト４０に嵌合固定されたラチェット７０と、ラチェット７０の回転を規制するラチェットレバー７１と、このラチェットレバー７１を駆動するソレノイド（駆動源）７２とから概略構成されている。なお、図７は、説明の便宜のため、駐車ブレーキ機構１６に関連した部分のみを示している。
【００２６】
ラチェット７０の外周には複数の歯７３が形成されている。この複数の歯７３の間隔は、ラチェットレバー７１の先端に設けた円柱状の係合突起７１ａが通過できる大きさに設定されている。ラチェットレバー７１は、その長手方向の中間部が、キャリパ本体１０にボルト固定されたブラケット７４に対し、ピン７５により回動自在に支持されている。このピン７５には、係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３から離脱する方向へラチェットレバー７１を付勢する捩りばね７６が巻装されている。一方、前記ブラケット７４には、ラチェットレバー７１の、前記離脱方向への回動を規制するストッパ部７７が設けられており、ラチェットレバー７１は、駐車ブレーキ機構１６の非作動状態においてストッパ部７７に当接させる待機状態を維持するようになっている。
【００２７】
また、ラチェットレバー７１の他端部は、ソレノイド７２のプランジャ７８の移動範囲に位置決めされている。ソレノイド７２のプランジャ７８は、ソレノイド７２に通電しない場合には、その先端をラチェットレバー７１の他端部にわずか接触させる短縮端に位置決めされ、この状態で、ラチェットレバー７１は、その先端の係合突起７１ａをラチェット７０の歯７３から離脱させた、図示（図７）の待機状態を維持する。一方、この待機状態からソレノイド７２に通電すると、図８に示すように、プランジャ７８が突出してラチェットレバー７１がピン７５を中心に傾動し、その先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３に係合可能な位置に進入する。
【００２８】
ここで、ラチェット７０の複数の歯７３の相互に対向する面には、傾斜逃げ面７３ａと凹部７３ｂとが形成されている。図８の状態から、モータ１２により第１シャフト４０がピストン推進方向へ回転するときには、図９に示すように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが傾斜逃げ面７３ａ上を滑動して該歯７３を乗り越え、これによって第１シャフト４０の回転が許容される。一方、図８の状態から、第１シャフト４０が逆方向へ回転するときには、図１０に示すように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが前記歯７３の凹部７３ｂに係合し、これによって第１シャフト４０の回転が規制される。
【００２９】
インターナルギヤ５５を原位置に固定するための上記係止手段６３を構成するギヤレバー６４は、図７に示すように、その長手方向の中間部がピン６５によりキャリパ本体１０に回動自在に支持されている。このギヤレバー６４の、フック部６４ａを設けた側と反対側の他端部は、上記ソレノイド７２のプランジャ７８に係合可能な位置まで延ばされ、この他端部には、プランジャ７８の挿通を許容する二股の係合部６４ｂが形成されている。ソレノイド７２のプランジャ７８には、前記係合部６４ａに下側から当接するつば部７８ａが設けれられており、いま、ソレノイド７２への通電によりプランジャ７８が伸長すると、前記つば部７８ａが係合部６４ａに押圧力を加えて、ギヤレバー６４を揺動させる。これによって、図８に示すように、ギヤレバー６４のフック部６４ａがインターナルギヤ５５の係合孔６２から離脱し、インターナルギヤ５５の回転が自由となる。なお、キャリパ本体１０には、常時はギヤレバー６４のフック部６４ａが係合孔６２に係合する方向へギヤレバー６４を付勢する付勢手段６５が配設されている（図７）。
【００３０】
上記駆動制御装置７は、図３に示されるようにカバー２５の凹部２５ａ内に配置されており、これには、車体側に搭載された図示を略す車載コントローラからケーブル８０を介して制御信号が送られるようになっている。この駆動制御装置７とモータ１２のステータ２９並びに駐車ブレーキ機構１６のソレノイド７２との間は、信号線８１、８２（図１）によりそれぞれ結線されている。また、駆動制御装置７に隣接して、モータ１２のロータ３０の回転位置を検出する回転センサ８５が設置されており、該回転センサ８５と駆動制御回路７との間も信号線８３（図３）により結線されている。なお、回転センサ８５は、カバー２５に固定されたレゾルバステータ８６と第１シャフト４０に取付けられたレゾルバロータ８７とからなっている。この駆動制御装置７においては、前記車載コントローラからの制動指令信号と回転センサ８５からの回転位置信号とに基づいて、モータ２１および駐車ブレーキ機構１６の作動を制御する。
【００３１】
以下、上記のように構成した電動ディスクブレーキの作用について説明する。
【００３２】
通常の電動ブレーキとして作動する場合は、駐車ブレーキ機構１６のソレノイド７２への通電が遮断されており、図７に示したように、ラチェットレバー７１は、その係合突起７１ａをラチェット７０の歯７３から離脱させた待機状態を維持し、一方、ギヤレバー６４は、その一端のフック部６４ａをインターナルギヤ５５の突片５６の係合孔６２に係合させた状態を維持している。また、インターナルギヤ５５は、図１に示したように、その一側端５６ａを移動路５９の一端側のストッパ面５７に当接させた原位置を維持する。
【００３３】
そして、運転者のブレーキ操作に応じた信号（ペダル踏力信号またはペダル変位信号）に基づいて、車載コントローラが各車輪のディスクブレーキの駆動制御装置１７へ制動力信号を送出する。すると、駆動制御装置１７は、モータ１２のステータ２９に駆動電流を出力し、モータ１２のロータ３０を所望のトルクで所望の回転角だけ回転させる。このロータ３０の回転は、多軸減速機構１４および遊星歯車減速機構１５によって所定の減速比で減速され、ボールねじ機構１３によって直線運動に変換されて、ピストン１１に伝達される。これによってピストン１１が前進（推進）し、インナパッド４をディスクロータ１に押付ける。一方、そのときの反力でキャリパ本体１０がキャリア２のスライドピン５に沿って移動（後退）し、キャリパ本体１０のつめ部２３が外側のブレーキパッド３をディスクロータ１に押付け、これによってモータ１２のトルクに応じた所望の制動力が発生する。また、制動解除時には、モータ１２のロータ３０が上記制動時と逆方向に回転駆動され、ボールねじ機構１３による運動変換によってピストン１１が後退し、これによってブレーキパッド３、４がディスクロータ１から離間し、制動が解除される。
【００３４】
車載コントローラは、各種センサから取込んだ検出値、たとえば各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等に基づいて車両状態を判断し、モータ１２の回転を制御することにより、倍力制御。アンロック制御、トラクション制御、車両安定化制御等の自動ブレーキ制御を実行する。
【００３５】
駐車ブレーキを作動させる場合は、図７に示す状態（ピストン１１に推力が発生していない状態）から、駐車ブレーキ機構１３のソレノイド７２へ駆動制御装置１７から通電される。すると、図８に示したように、プランジャ７８が伸長し、ラチェットレバー７１が傾動してその先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の間に入り込み、これと同時にギヤレバー６４も揺動して、その先端のフック部６４ａがインターナルギヤ５５の突片５６の係合孔６２から離脱する。
【００３６】
上記した状態のもと、駆動制御装置１７からの指令でモータ１２のロータ３０が回転する。このとき、ロータ３０の初期回転位置によっては、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の間に入り込めない場合があるが、ロータ３０のわずかの回転により該係合突起７１ａは円滑に歯７３の間に入り込む。そして、ロータ３０の回転により、図９に示したように、ラチェットレバー７１の係合突起７１ａが傾斜逃げ面７３ａ上を滑動して該歯７３を乗り越え、これによって第１シャフト４０の回転が許容される。なお、係合突起７１ａが歯７３を乗り越えるときには、同じく図９に示すように、ラチェットレバー７１がソレノイド７２のプランジャ７８から離れて大きく傾動する。
【００３７】
一方、インターナルギヤ５５に加わるトルクが、該インターナルギヤ５５に係合するトーションばね６０のセットトルクを超えると、インターナルギヤ５５が、図１の時計回り方向（ピストン推力を減じる方向）へ回転し始める。このインターナルギヤ５５の回転は、その突片５６の他側端５６ｂが移動路５９の他端側のストッパ面５８に当接するまで継続し、この間、トーションばね６０には、ピストン推進方向の力が蓄えられる。本実施形態においては、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９の他端側のストッパ面５８に当接した時点でモータ１２のロータ３０の回転を停止し、これによりブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んだ大きさのピストン押付け力（ピストン推力）が確保される。なお、これについては、後に詳述する。
【００３８】
次に、ソレノイド７２への通電を継続したまま、モータ１２への電流を減少させる。すると、ピストン１１からの反力で第１シャフト４０がわずか制動解除方向へ回転し、これによりラチェットレバー７１の先端の係合突起７１ａが、図１０に示したように、ラチェット７０の歯７３の凹部７３ｂに係合する。続いて、モータ１２への電流供給を遮断すると共に、ソレノイド７２への通電を停止する。すると、捩りばね７６の付勢力でラチェットレバー７１が、図７に示した待機状態に戻ろうとする。しかし、歯７３の凹部７３ｂによって係合突起７１ａが係止されているため、ラチェットレバー７１は、図１０に示した状態を維持し、これによって第１シャフト４０の回転、すなわちモータ１２のロータ３０の回転が阻止され、駐車ブレーキが確立する。一方、ソレノイド７２への通電停止によりギヤレバー６４は、付勢手段６５の付勢力を受けて図７に示した初期状態に戻るが、このとき、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９のストッパ面５８側へ変位しているので、同じく図１０に示すように、ギヤレバー６４の先端のフック部６４ａの前記突片５６の外側に位置決めされる。
【００３９】
上記した駐車ブレーキの間、温度低下によってブレーキパッド３、４が収縮し、ピストン１１の押付け力が減少する。このとき、駐車ブレーキ作動時にトーションばね６０に蓄えられた力によりインターナルギヤ５５が制動方向へ回転し、インターナルギヤ５５の突片５６が原位置に戻る。しかして、このインターナルギヤ５６の原位置は、駐車ブレーキ時に必要とする所望のピストン推力（制動力）を維持する位置となっており、これによって駐車ブレーキが弛むことはなくなる。一方、インターナルギヤ５５の復帰途中で、ギヤレバー６４が付勢手段６５の付勢力に抗して、突片５６によって押上げられ、最終的にそのフック部５６ａを突片５６の係合孔６２に会合させる元の状態（図７に示す状態）に復帰し、インターナルギヤ５５が位置固定される。
【００４０】
上記駐車ブレーキを解除する場合は、モータ１２のロータ３０をわずか制動方向へ回転させる。すると、ラチェットレバー７１の先端の係合突起７１ａがラチェット７０の歯７３の凹部７３ｂから外れ、捩りばね７６の付勢力でラチェットレバー７１が、図７に示した待機状態に戻る。その後、モータ１２のロータ３０は制動解除方向へ回転され、ボールねじ機構１３による運動変換によってピストン１１が後退し、ブレーキパッド３、４がディスクロータ１から離間し、これによって駐車ブレーキが解除される。なお、この駐車ブレーキ解除時に、インターナルギヤ５５が、その突片５６をストッパ面５８に当接させた回転位置にある場合は、ロータ３０の制動解除方向への回転に応じてインターナルギヤ５５が原位置に戻り、ギヤレバー６４によって再び位置固定される。
【００４１】
図１１は、上記した通常制動時および駐車ブレーキ時（ＰＫＢ時）におけるピストン１１の推進位置（ピスト位置）とピストン１１の押付け力（ピストン推力）との関係を示したもので、同図中、線Ａは通常制動時を、線ＢはＰＫＢ時をそれぞれ示している。これより、通常制動時には、ピストン位置の増大に従ってピストン推力がほぼ直線的に増加する。これに対し、ＰＫＢ時には、インターナルギヤ５５が回転し始めるピストン位置Ｐ１までは、通常制動時と同じ線Ａに沿ってピストン推力が増加するが、インターナルギヤ５５が回転し始めると、ピストン推力の上昇勾配が緩やかとなり、その傾向は、インターナルギヤ５５の突片５６が移動路５９の他端側のストッパ面５８（図１）に当接して移動停止するピストン位置Ｐ２まで続く。そして、インターナルギヤ５５が移動停止した以降は、再び通常制動時と同じ勾配でピストン推力が増加する。
【００４２】
図１１において、上記ピストン位置Ｐ１は、インターナルギヤ５５に作用するトーションばね６０のセットトルクの大きさによって決まり、ピストン位置Ｐ２は、移動路５９内でのインターナルギヤ５５の突片５６の移動範囲で決まる。また、ピストン位置Ｐ２に対応するピストン推力Ｆ１の大きさは、トーションばね６０のばね定数で決まる。
【００４３】
ここで、ブレーキパッド３、４の熱膨張を考慮しない最低限必要なＰＫＢ時のピストン推力をＦ０とし、ブレーキパッド３、４の熱膨張をピストン位置Ｐ２とＰ１との差に等しくなるようにした場合を考える。このとき、ブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んで（リクランプをしないで）必要なピストン推力を得ようとすると、従来技術による電動ディスクブレーキでは、Ｆ２のピストン推力が必要となる。しかし、本実施形態では、上記したようにインターナルギヤ５５が回転し始めるＰ１位置と回転停止するＰ２位置との間でピストン推力の増加傾向が緩やかになるので、前記Ｆ２よりもはるかに低いＦ１のピストン推力で十分となる。
【００４４】
すなわち、本発明に係る電動ディスクブレーキによれば、駐車ブレーキ時にブレーキパッド３、４の熱膨張分を見込んで駐車ブレーキを効かせても、ピストン推力はそれほど増加せず、したがって、構成部品の強度を特別に上げる必要はなくなる。このことは、サイズ面および重量面で有利であることを意味し、従来の電動ディスクブレーキに対してブレーキパッド３、４の熱膨張分の押付け力を見込む場合よりも、はるかに小型、軽量化を達成できる。また、リクランプをしないので、消費電力の低減を図ることができ、しかも制御部も簡素となって装置に対する信頼性が向上する。さらに、通常制動時は、インターナルギヤ５５が位置固定されて、従来技術の電動ディスクブレーキと同様のピストン位置とピストン推力との関係が保たれるので、駐車ブレーキに最低限必要なピストン推力Ｆ０以上での応答性が損なわれることがなく、この面でも信頼性が向上する。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、３つの基本軸からなる減速機構として、いわゆる２Ｋ−Ｈ−１型の遊星歯車減速機構１５を用いたが、これに代えて他型式の遊星歯車機構や、ボール減速機構、サイクロイド減速機構、波動減速機構など、周知の減速機構を用いてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、インターナルギヤ５５に付勢力を加えるばね手段として、トーションばね６０を用いた、これに代えて。ンターナルギヤ５５の突片５６に圧縮ばねを取付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図３のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図である。
【図２】本電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図６のＹ−Ｙ矢視線に沿う断面図である。
【図３】本電動ディスクブレーキの全体構造を示したもので、図６のＺ−Ｚ矢視線に沿う断面図である。
【図４】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す正面図である。
【図５】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す平面図である。
【図６】本電動ディスクブレーキの全体構造を示す背面図である。
【図７】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構の構造とこれに関連する周辺要素とを模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図８】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図９】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図１０】本電動ディスクブレーキにおける駐車ブレーキ機構とこれに関連する周辺要素との作動状態を模式的に示したもので、（Ａ）は一部断面として示す平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は一部断面として示す側面図である。
【図１１】本電動ディスクブレーキの制動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ ディスクロータ、 ２ キャリア
３、４ ブレーキパッド、 ６ 電動キャリパ
１０ キャリパ本体、 １１ ピストン
１２ モータ、 ２９ モータのステータ、 ３０ モータのロータ
１３ ボールランプ機構（回転−直動変換機構）
１５ 遊星歯車減速機構（３つの基本軸からなる減速機構）
５５ インターナルギヤ（第３の軸）
５６ インターナルギヤの突片
５９ 突片の移動路
６０ トーションばね（ばね手段）
６４ ギヤレバー（係止手段）
７０ ラチェット（駐車ブレーキ機構）
７１ ラチェットレバー（駐車ブレーキ機構）
７２ ソレノイド（駐車ブレーキ機構の駆動源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記ピストンを推進して、ブレーキパッドをディスクロータに押付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構により前記モータのロータを制動位置に保持する電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に、３つの基本軸からなる減速機構を設け、該減速機構の、前記モータおよび前記回転−直動変換機構の双方に対してフリーである第３の軸を所定範囲内で回動可能とし、かつ前記駐車ブレーキ機構が作動するときに前記第３の軸に係合し該第３の軸の回転に応じてピストン推進方向の力を蓄えるばね手段を設けたことを特徴とする電動ディスクブレーキ。
【請求項２】
前記ばね手段は、セットトルクをもって配設される捩りばねであ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３つの基本軸からなる減速機構が、遊星歯車減速機構であ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。
【請求項４】
前記駐車ブレーキ機構の動作と連動し前記第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動ディスクブレーキ。
【請求項５】
前記駐車ブレーキ機構は、ソレノイドを駆動源として作動し、該ソレノイドは、前記係止手段の駆動源として共用されることを特徴とする請求項４に記載の電動ディスクブレーキ。
【請求項１】
ブレーキパッドを押圧するピストンと、モータと、該モータの回転を直線運動に変換して前記ピストンに伝達する回転−直動変換機構と、前記モータのロータの制動解除方向への回転をロックおよびアンロック可能な駐車ブレーキ機構とを備え、前記モータのロータの回転に応じて前記ピストンを推進して、ブレーキパッドをディスクロータに押付けて制動力を発生し、かつ前記駐車ブレーキ機構により前記モータのロータを制動位置に保持する電動ディスクブレーキにおいて、前記モータと前記回転−直動変換機構との間に、３つの基本軸からなる減速機構を設け、該減速機構の、前記モータおよび前記回転−直動変換機構の双方に対してフリーである第３の軸を所定範囲内で回動可能とし、かつ前記駐車ブレーキ機構が作動するときに前記第３の軸に係合し該第３の軸の回転に応じてピストン推進方向の力を蓄えるばね手段を設けたことを特徴とする電動ディスクブレーキ。
【請求項２】
前記ばね手段は、セットトルクをもって配設される捩りばねであ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３つの基本軸からなる減速機構が、遊星歯車減速機構であ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。
【請求項４】
前記駐車ブレーキ機構の動作と連動し前記第３の軸をロックおよびアンロックする係止手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動ディスクブレーキ。
【請求項５】
前記駐車ブレーキ機構は、ソレノイドを駆動源として作動し、該ソレノイドは、前記係止手段の駆動源として共用されることを特徴とする請求項４に記載の電動ディスクブレーキ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１６４１１１（Ｐ２００８−１６４１１１Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５５８８７（Ｐ２００６−３５５８８７）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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