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課題

正常な状況だけでなく電源故障時も迅速な制動力解除が行われ、車両の制動性能を向上できる電動式ブレーキを提供する。

解決手段

ピストンを移動させるための動力を提供する駆動ユニットを含む電動式ブレーキであって、駆動ユニットは、キャリパーハウジングに設置されたピストンに結合されて軸方向に移動することによってピストンが進退移動されるようにするナット部材と、ナット部材に螺合されて回転時にナット部材を軸方向に移動させるスピンドルと、スピンドルを回転させるための動力を提供する電気モータと、キャリパーハウジングに回転可能に設置され、スピンドルが接触して摩擦する時、摩擦力によってスピンドルと共に回転する摩擦部材と、キャリパーハウジング側と摩擦部材との間に設置され、制動中に摩擦部材の回転時に変形されて弾性エネルギー貯蔵し、制動の解除時に弾性復原力を摩擦部材を用いてスピンドルに逆方向トルクとして提供する弾性部材と、を含むことを特徴とする。

概要

背景

通常、車両のブレーキ装置は、走行している車両を減速または停止、あるいは車両の停止状態を維持するためのものであり、車両の運動エネルギー機械的な摩擦により熱エネルギー転換された後、その摩擦熱大気中に放出されることで制動が行われる。

車両用ブレーキ装置には、ドラム式油圧ブレーキディスク式油圧ブレーキなどがあるが、ディスク式油圧ブレーキは、ドラムの代わりにホイールと共に回転するディスクを両側から摩擦パッドで強く圧迫して制動力を得るものである。

しかし、油圧ブレーキは、運転席ブレーキペダルに連結される機構的な部品油圧配管油圧を制御するための部品などを必要とするため、その構成が複雑である。したがって、ブレーキ装置の構成を単純化するために、電動式ブレーキ(Electro−Mechanical Brake、EMB)が開発され、使用されている。

電動式ブレーキは、一般の油圧ブレーキとは異なり、電気モータで駆動される機械メカニズムを用いて摩擦パッドを加圧することで制動力を得るブレーキである。

通常、電動式ブレーキは、制動(摩擦パッドの加圧)及び制動の解除減圧)のために正回転と逆回転をする電気モータを含むアクチュエータを有し、制動時はディスクを圧迫するように(ディスクと摩擦するように)モータ回転力を用いて摩擦パッドを加圧する動作が行われる。

このような電動式ブレーキは、油圧ブレーキに比べてその構造が簡単で、応答速度が速く、さらに精密な制御が可能なものであるため、制動の安全性能を向上させることができる。

また、電動式ブレーキは、制動力の制御が容易であるという長所があり、ブレーキ・バイワイヤ・システム(Brake−By−Wire system、BBW)を実現するためには必須のものである。

一方、電動式ブレーキは、前述したように、モータと機械的伝達メカニズムを用いて電気動力で制動力を発生させるが、この際、電動式ブレーキは、ボルトナットネジ原理を用いてモータの回転力を、摩擦パッドを加圧するための直線力に変換させるものが大部分である。

特許文献1では、モータの回転力が減速ギアを経てピストン螺合された作動軸に伝達されると、ピストンと作動軸との間のネジ構造によって回転力が直線力に変換されるようにした電動式ブレーキを開示している。

このような電動式ブレーキでは、ピストンの加圧作動によってクランプ力が発生し、このクランプ力によりブレーキディスクが加圧されて制動力が発生する。

しかし、従来の電動式ブレーキでは、モータに作動電力を供給する電源故障時、モータのコギングトルク内部摩擦などによって制動力の発生後に制動力が十分に解除できない状態が維持される。

具体的には、制動中に電源が故障した時、キャリパーハウジングのクランプ力が作用することによって、モータを逆方向に回転させようとするトルクが発生するか、この逆方向トルクがモータのコギングトルク、減速機内部ギアの摩擦、作動軸の摩擦、ピストンの摩擦などにより相殺されて制動力が十分に解除できないこともある。

車両の走行中にこのような状況が発生する場合、偏制動を起こし、結局、車両のスピンのような危険な状況をもたらす。

したがって、電動式ブレーキに供給される電源が故障した時、車両の挙動安定性が低下しないようにホイールロックが防止され、制動力を迅速に解除できる技術が求められている。

概要

正常な状況だけでなく電源の故障時も迅速な制動力の解除が行われ、車両の制動性能を向上できる電動式ブレーキを提供する。ピストンを移動させるための動力を提供する駆動ユニットを含む電動式ブレーキであって、駆動ユニットは、キャリパーハウジングに設置されたピストンに結合されて軸方向に移動することによってピストンが進退移動されるようにするナット部材と、ナット部材に螺合されて回転時にナット部材を軸方向に移動させるスピンドルと、スピンドルを回転させるための動力を提供する電気モータと、キャリパーハウジングに回転可能に設置され、スピンドルが接触して摩擦する時、摩擦力によってスピンドルと共に回転する摩擦部材と、キャリパーハウジング側と摩擦部材との間に設置され、制動中に摩擦部材の回転時に変形されて弾性エネルギー貯蔵し、制動の解除時に弾性復原力を摩擦部材を用いてスピンドルに逆方向トルクとして提供する弾性部材と、を含むことを特徴とする。

目的

本発明は、上記のような問題点を解決するために作り出したもので、正常な状況だけでなく電源の故障時も迅速な制動力の解除が行われ、車両の制動性能を向上できる電動式ブレーキを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

制動時にディスク加圧するように設置された一対の摩擦パッドと、キャリパーハウジング進退移動可能に設置され、制動時に前進移動して前記一対の摩擦パッドのうち1つを加圧するピストンと、前記ピストンを移動させるための動力を提供する駆動ユニットと、を含む電動式ブレーキであって、前記駆動ユニットは、キャリパーハウジングに設置されたピストンに結合されて軸方向に移動することによってピストンが進退移動されるようにするナット部材と、ナット部材に螺合されて回転時にナット部材を軸方向に移動させるスピンドルと、スピンドルを回転させるための動力を提供する電気モータと、キャリパーハウジングに回転可能に設置され、スピンドルが接触して摩擦する時、摩擦力によってスピンドルと共に回転する摩擦部材と、キャリパーハウジング側と摩擦部材との間に設置され、制動中に摩擦部材の回転時に変形されて弾性エネルギー貯蔵し、制動の解除時に弾性復原力を摩擦部材を用いてスピンドルに逆方向トルクとして提供する弾性部材と、を含むことを特徴とする電動式ブレーキ。

請求項2

前記キャリパーハウジングでスピンドルの後方に摩擦部材が配置され、制動中にディスクを加圧するクランプ力に対する反力がスピンドルの前方の摩擦パッド及びピストン、ナット部材によってスピンドルに伝達されると、前記スピンドルが後方の摩擦部材を加圧して前記摩擦力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の電動式ブレーキ。

請求項3

前記スピンドルに半径方向に拡張された形状の支持部が突出形成され、前記摩擦部材はリング状に形成されて前記支持部の後側のスピンドル部分が内側を通過するように結合され、前記スピンドルの支持部が摩擦部材を加圧して前記摩擦力を発生させることを特徴とする請求項2に記載の電動式ブレーキ。

請求項4

前記摩擦部材の後端部に半径方向に拡張された拡張部が形成され、弾性部材がキャリパーハウジング側と前記摩擦部材の拡張部との間に設置されるねじりバネであることを特徴とする請求項3に記載の電動式ブレーキ。

請求項5

前記スピンドルの支持部とキャリパーハウジングとの間にスピンドルの支持部を後方から軸方向に弾性支持する支持バネが設置されることを特徴とする請求項3に記載の電動式ブレーキ。

請求項6

前記スピンドルは、電気モータの回転力を伝達するギア組立体出力ギア軸軸方向移動が可能なようにスプライン結合されることを特徴とする請求項2に記載の電動式ブレーキ。

請求項7

前記ピストンは軸方向に沿って形成された中空部を有し、前記ピストンの中空部の内側に沿ってナット部材が挿入設置され、前記ナット部材の先端部にはピストンの中空部の内側面を加圧するヘッド部が形成されることを特徴とする請求項1に記載の電動式ブレーキ。

請求項8

前記ナット部材のヘッド部がピストンの中空部の内側面に常時接触した状態を維持するように前記ピストンとナット部材との間には、ピストンの中空部の内側面をナット部材のヘッド部に密着させる密着バネが設置されることを特徴とする請求項7に記載の電動式ブレーキ。

請求項9

前記ピストンの中空部の内側面にナット部材のヘッド部の後方に配置されるリング状のバネ支持板が固定設置され、前記ナット部材がバネ支持板の内側を通過するように結合され、前記ヘッド部がナット部材の先端部で半径方向に突出した形状に形成され、前方のヘッド部と後方のバネ支持板との間に前記密着バネが設置されることを特徴とする請求項8に記載の電動式ブレーキ。

請求項10

前記キャリパーハウジングに、ナット部材の回転は拘束し、ナット部材を軸方向へ進退移動するようにガイドするガイド部材が固定設置されることを特徴とする請求項1に記載の電動式ブレーキ。

請求項11

前記ガイド部材は、円筒状に形成され、一側がキャリパーハウジングに固定され、他側がピストンの中空部に挿入されて内側にナット部材を収容するように結合されることを特徴とする請求項10に記載の電動式ブレーキ。

請求項12

前記ナット部材に軸方向に沿って長くガイド突起が形成され、前記ガイド部材に軸方向に沿って長くガイド溝が形成され、前記ガイド突起がガイド溝に挿入されたままガイド部材でナット部材の軸方向への移動がガイドされることを特徴とする請求項10に記載の電動式ブレーキ。

請求項13

前記ガイド部材の後端部に半径方向に拡張された円筒状の拡張部が形成され、前記ガイド部材の拡張部がキャリパーハウジングのシリンダーの内側面に固定され、ガイド部材で拡張部の前側部分がピストンの中空部の内側に挿入されてナット部材の外側面に結合されることを特徴とする請求項11に記載の電動式ブレーキ。

請求項14

前記弾性部材がガイド部材の拡張部と摩擦部材との間に設置されるねじりバネであることを特徴とする請求項13に記載の電動式ブレーキ。

請求項15

前記弾性部材は、キャリパーハウジング側と摩擦部材との間に設置されるねじりバネであることを特徴とする請求項1に記載の電動式ブレーキ。

請求項16

前記摩擦部材がキャリパーハウジングのシリンダー内側に回転可能に設置され、前記シリンダーの内側面との間に介在されたベアリング部材によって回転可能に支持されることを特徴とする請求項1に記載の電動式ブレーキ。

技術分野

0001

本発明は、電動式ブレーキに関するもので、より詳細には、正常な状況だけでなく電源故障時も迅速な制動力解除が行われ、車両の制動性能を向上できる電動式ブレーキに関する。

背景技術

0002

通常、車両のブレーキ装置は、走行している車両を減速または停止、あるいは車両の停止状態を維持するためのものであり、車両の運動エネルギー機械的な摩擦により熱エネルギー転換された後、その摩擦熱大気中に放出されることで制動が行われる。

0003

車両用ブレーキ装置には、ドラム式油圧ブレーキディスク式油圧ブレーキなどがあるが、ディスク式油圧ブレーキは、ドラムの代わりにホイールと共に回転するディスクを両側から摩擦パッドで強く圧迫して制動力を得るものである。

0004

しかし、油圧ブレーキは、運転席ブレーキペダルに連結される機構的な部品油圧配管油圧を制御するための部品などを必要とするため、その構成が複雑である。したがって、ブレーキ装置の構成を単純化するために、電動式ブレーキ(Electro−Mechanical Brake、EMB)が開発され、使用されている。

0005

電動式ブレーキは、一般の油圧ブレーキとは異なり、電気モータで駆動される機械メカニズムを用いて摩擦パッドを加圧することで制動力を得るブレーキである。

0006

通常、電動式ブレーキは、制動(摩擦パッドの加圧)及び制動の解除(減圧)のために正回転と逆回転をする電気モータを含むアクチュエータを有し、制動時はディスクを圧迫するように(ディスクと摩擦するように)モータ回転力を用いて摩擦パッドを加圧する動作が行われる。

0007

このような電動式ブレーキは、油圧ブレーキに比べてその構造が簡単で、応答速度が速く、さらに精密な制御が可能なものであるため、制動の安全性能を向上させることができる。

0008

また、電動式ブレーキは、制動力の制御が容易であるという長所があり、ブレーキ・バイワイヤ・システム(Brake−By−Wire system、BBW)を実現するためには必須のものである。

0009

一方、電動式ブレーキは、前述したように、モータと機械的伝達メカニズムを用いて電気動力で制動力を発生させるが、この際、電動式ブレーキは、ボルトナットネジ原理を用いてモータの回転力を、摩擦パッドを加圧するための直線力に変換させるものが大部分である。

0010

特許文献1では、モータの回転力が減速ギアを経てピストン螺合された作動軸に伝達されると、ピストンと作動軸との間のネジ構造によって回転力が直線力に変換されるようにした電動式ブレーキを開示している。

0011

このような電動式ブレーキでは、ピストンの加圧作動によってクランプ力が発生し、このクランプ力によりブレーキディスクが加圧されて制動力が発生する。

0012

しかし、従来の電動式ブレーキでは、モータに作動電力を供給する電源の故障時、モータのコギングトルク内部摩擦などによって制動力の発生後に制動力が十分に解除できない状態が維持される。

0013

具体的には、制動中に電源が故障した時、キャリパーハウジングのクランプ力が作用することによって、モータを逆方向に回転させようとするトルクが発生するか、この逆方向トルクがモータのコギングトルク、減速機内部ギアの摩擦、作動軸の摩擦、ピストンの摩擦などにより相殺されて制動力が十分に解除できないこともある。

0014

車両の走行中にこのような状況が発生する場合、偏制動を起こし、結局、車両のスピンのような危険な状況をもたらす。

0015

したがって、電動式ブレーキに供給される電源が故障した時、車両の挙動安定性が低下しないようにホイールロックが防止され、制動力を迅速に解除できる技術が求められている。

先行技術

0016

韓国登録特許公報第10−1220405号(2013年1月3日)

発明が解決しようとする課題

0017

本発明は、上記のような問題点を解決するために作り出したもので、正常な状況だけでなく電源の故障時も迅速な制動力の解除が行われ、車両の制動性能を向上できる電動式ブレーキを提供することにその目的がある。

課題を解決するための手段

0018

本発明によれば、制動時にディスクを加圧するように設置された一対の摩擦パッドと、キャリパーハウジングに進退移動可能に設置され、制動時に前進移動して前記一対の摩擦パッドのうち1つを加圧するピストンと、前記ピストンを移動させるための動力を提供する駆動ユニットと、を含む電動式ブレーキであって、前記駆動ユニットは、キャリパーハウジングに設置されたピストンに結合されて軸方向に移動することによってピストンが進退移動されるようにするナット部材と、ナット部材に螺合されて回転時にナット部材を軸方向に移動させるスピンドルと、スピンドルを回転させるための動力を提供する電気モータと、キャリパーハウジングに回転可能に設置され、スピンドルが接触して摩擦する時、摩擦力によってスピンドルと共に回転する摩擦部材と、キャリパーハウジング側と摩擦部材との間に設置され、制動中に摩擦部材の回転時に変形されて弾性エネルギー貯蔵し、制動の解除時に弾性復原力を摩擦部材を用いてスピンドルに逆方向トルクとして提供する弾性部材と、を含むことを特徴とする電動式ブレーキを提供する。

発明の効果

0019

本発明の電動式ブレーキでは、正常な状況だけでなく電源の故障時も弾性部材に貯蔵された弾性エネルギーによって迅速な制動力の解除が行われるという利点がある。

0020

特に、本発明の電動式ブレーキによれば、モータに電力を供給する電源の故障時に制動力を迅速に解除できるため、偏制動の発生を防止し、車両のスピンのような危険な状況を防止することができる。

0021

また、ABS作動時に制動力の解除を速かに行うことができるため、ホイールロックを防止するABS(Anti−lock Brake System)を円滑に作動することができ、ホイールの速度が急激に減少しないようにすることで制動距離を短くすることができるなど、ABS作動及び車両制動の性能を向上させることができる。

0022

また、制動力の解除のためにクランプ作用による摩擦力を用いるため、摩擦パッドの摩耗に対応するための別途の装置が不要であり、原価及び重量の側面で有利である。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施例による電動式ブレーキの断面図である。
本発明の実施例による電動式ブレーキにおける主要作動部を示す断面斜視図である。
図2に示された主要作動部の分解斜視図である。
図2に示された主要作動部の作動状態を示す図面である。

実施例

0024

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を挙げて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳細に説明する。しかし、本発明は実施例に限定されることはなく、他の形態に具体化されてもよい。

0025

本明細書で、ある部分が一構成要素を「含む」ということは特別な記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含む可能性があることを意味する。

0026

本発明の実施例による電動式ブレーキは、制動力を発生させるためにモータを駆動する時、キャリパーハウジングのクランプ力の作用に伴う摩擦力によって弾性部材に弾性エネルギーが貯蔵され、制動力の解除時は、弾性部材に貯蔵された弾性エネルギーによって制動力を解除するための迅速な作動が行われる構成を有する。

0027

図1は、本発明の実施例による電動式ブレーキの断面図であり、図2は、本発明の実施例による電動式ブレーキにおける主要作動部を示す断面斜視図であり、図3は、図2に示された主要作動部の分解斜視図である。

0028

本発明の実施例による電動式ブレーキ100は、車体に固定設置されるキャリア(図示せず)と、キャリアに進退移動可能に結合されるキャリパーハウジング120と、を含み、このキャリアとキャリパーハウジング120は、車両のホイールに設置されたディスク1をその一側で包むように配置される。

0029

キャリア内には、車両のホイールと共に回転するディスク1の両面を加圧する一対の摩擦パッド(ブレーキパッド)121,122が進退移動可能に設置される。

0030

一対の摩擦パッド121,122は離隔設置され、その間にディスク1が配置されるが、後述するピストン124の前進作動時に摩擦パッド121がディスク1に向かって移動してディスクに摩擦すると共にディスクを加圧することで制動が行われる。

0031

キャリパーハウジング120は、キャリアにスライド移動可能に設置され、ピストン124が設置されるシリンダー123を持つ。

0032

具体的には、キャリパーハウジング120の一側に中空のシリンダー123が形成され、このシリンダー123内にピストン124が進退移動できるように設置される。

0033

ピストン124は前進移動して一対の摩擦パッド121,122のうちの1つの摩擦パッド121をディスク1側に前進させて摩擦パッド121がディスク1に摩擦されるようにする。

0034

また、キャリパーハウジング120の他側には他の1つの摩擦パッド122をディスク1側に前進させて摩擦パッド122がディスク1に摩擦されるようにするフィンガー部128が形成される。

0035

したがって、制動のために伝えられる力によってピストン124が摩擦パッド121及びディスク1側に向かって前進しながら一側の摩擦パッド121をディスク1に加圧させ、前記ピストン124と一側の摩擦パッド121との間に作用する反力によってキャリパーハウジング120がピストン124の移動方向に対する反対方向に移動するようになって、キャリパーハウジング120のフィンガー部128が他側の摩擦パッド122をディスク1に加圧させる。

0036

それによって、2つの摩擦パッド121,122がディスク1の両面を同時に圧着するようになる。

0037

この際、2つの摩擦パッド121,122とディスク1との間に発生する摩擦力によって制動が行われ、前記摩擦力によってホイールを回転できないように拘束する制動力が発生する。

0038

キャリパーハウジング120のピストン124とフィンガー部128が摩擦パッド121,122によってディスク1の両面を加圧する力をキャリパーハウジング120のクランプ力といい、制動時(すなわち、摩擦パッドの加圧時)にクランプ力の作用による反力が摩擦パッド121からピストン124に作用する。

0039

一方、本発明の実施例による電動式ブレーキ100は、ピストン124を動作させるための駆動ユニットを含み、駆動ユニットは、キャリパーハウジング120のシリンダー123内に設置されたピストン124に結合されて軸方向へ進退移動(前後直線移動)されることによってピストン124が進退移動されるようにするナット部材131と、ナット部材131に螺合されて回転時にナット部材131を進退移動(前後直線移動)させるスピンドル132と、制動力を発生させるための回転力を提供する電気モータ140と、電気モータ140の回転軸とスピンドル132との間に構成されて電気モータ140の回転力をスピンドル132に伝達するギア組立体141と、を含む。

0040

また、駆動ユニットは、キャリパーハウジング120に固定設置され、ナット部材131を、その回転は拘束し、軸方向へ進退移動するようにガイドするガイド部材133、キャリパーハウジング120のシリンダー123に回転可能に設置され、スピンドル132が接触して摩擦する時、摩擦力によってスピンドル132と共に回転する摩擦部材134、キャリパーハウジング120側と摩擦部材134との間に設置され、摩擦部材134の回転時に変形されて弾性エネルギーを貯蔵する弾性部材135をさらに含む。

0041

先ず、キャリパーハウジング120のピストン124は、内側にその軸方向(この軸方向はピストンの前後移動方向と一致する)に沿って長く延長形成された中空部125を有し、このピストン124の中空部125の内側にナット部材131が設置され結合される。

0042

ナット部材131は、長い円筒状で、先端部にはピストン124の中空部125の内側面に接触して中空部125の内側面を加圧するヘッド部131aが形成される。

0043

また、ナット部材131の外側面にはその長手方向(すなわち、軸方向)に沿って長くガイド突起131bが突出形成され、このナット部材131のガイド突起131bは、キャリパーハウジング120のシリンダー123の内側面に固定設置されたガイド部材133のガイド溝133aに結合される。

0044

ガイド部材133は、一側がキャリパーハウジング120に固定されると共に他側がピストン124の中空部125に挿入されてその内側にナット部材131を収容するようになっている。

0045

ガイド部材133のガイド溝133aは、ガイド部材133の内側面に長手方向(軸方向)に沿って長く形成され、ガイド突起131bがガイド溝133aに挿入されたままナット部材131の軸方向への進退移動(前後直線移動)がガイドされる。

0046

また、ガイド部材133がキャリパーハウジング120のシリンダー123の内側面に回転または前後移動することがないように完全に固定装着されるため、ガイド部材133のガイド溝133aにガイド突起131bが結合されているナット部材131は、ガイド部材133の内側で軸方向への進退移動しかできなくなり、回転方向に対してはガイド部材133によって拘束されて回転することができない。

0047

好ましい実施例で、ピストン124とナット部材131との間には、ナット部材131のヘッド部131aがピストン124の中空部125の内側面に常時接触状態を維持するように、ピストン124の中空部125の内側面をナット部材131のヘッド部131aに密着させるための弾性復原力を提供する密着バネ127が設置されてもよい。

0048

この際、ヘッド部131aは、ナット部材131の先端部で半径方向に突出した形状を有し、このような突出形状によって、ナット部材131のヘッド部131aに密着バネ127を支持できる支持端131cが設けられる。

0049

また、ピストン124の中空部125の内側面にナット部材131のヘッド部131aの後方に配置されるリング状のバネ支持板126が固定設置され、ナット部材131がバネ支持板126の内側を通過するように組み立てられた状態でナット部材131のヘッド部131a(より詳細にはヘッド部131aの支持端131c)とバネ支持板126との間に密着バネ127が設置される。

0050

それによって、ナット部材131のヘッド部131aとバネ支持板126との間に圧縮状態で介在された密着バネ127の弾性復原力は、ピストン124の中空部125の内側面をナット部材131のヘッド部131aに密着させる力として作用する。

0051

ナット部材131の内周面にはネジ山加工形成されるが、スピンドル132の外周面にナット部材131と螺合されるネジ山が加工形成され、それによって、スピンドル132の回転時、ナット部材131が軸方向へ進退移動できるようになる。

0052

すなわち、ナット部材131の内側にスピンドル132が螺合されることによって、スピンドル132の回転力がナット部材131の前後直線力に変換される。

0053

このようなナット部材131は、軸方向への進退移動時、ガイド部材133によってガイドされて軸方向の前後に直線移動するようになる。

0054

このような構成によって、キャリパーハウジング120のピストン124は、摩擦パッド121とナット部材131との間に設置され、ナット部材131の直線力を摩擦パッド121に伝達する。

0055

スピンドル132は、ギア組立体141の出力ギア142の軸143に結合されるが、この際、出力ギア142の軸143の外周面にスピンドル132の後端部の内周面がスプライン結合され、スピンドル132の後端部には半径方向に拡張された形状の支持部132aが突出形成される。

0056

前記スプライン結合は、出力ギア142の軸143とスピンドル132との間の回転力の伝達を可能なようにし、出力ギア142の軸143に対してスピンドル132の相対的な軸方向の移動も可能にする。

0057

もちろん、スピンドル132はシリンダー123内で軸方向に自由に移動できるものではなく、スピンドル132が支持部132aを用いて後方の摩擦部材134によって支持されているため、スピンドル132の回転時に摩擦部材134を共に回転できるほどの摩擦力が発生するように、スピンドル132の支持部132aが摩擦部材134を加圧及び圧着する水準の移動だけ許している。

0058

好ましい実施例で、スピンドル132の支持部132aとキャリパーハウジング120のシリンダー123の内側面との間には、キャリパーハウジング120でスピンドル132を軸方向に弾性支持する支持バネ136が設置されてもよいが、この支持バネ136は、一端部がスピンドル132の支持部132aを後方で支持し、他端部がベアリング部材137を介在した状態でシリンダー123の内側面に支持されることができる。

0059

スピンドル132が摩擦部材134の内側を通過する構造で、上述した支持バネ136も摩擦部材134の内側に位置するように設置される。

0060

駆動ユニットの電気モータ140は、制動(加圧)及び制動の解除(減圧)のための駆動力、すなわち回転力を発生させる駆動源であって、摩擦パッドの加圧時に正方向に回転し、摩擦パッドの減圧時は逆方向に回転するが、正方向の回転力と逆方向の回転力を発生させてギア組立体141を介してスピンドル132に提供する。

0061

電気モータ140は、制御機2によって駆動が制御されるが、この制御機2は、モータ140の正方向及び逆方向の駆動を制御する。

0062

ギア組立体141は、モータ140の回転速度を減速させると共にモータ140の回転力を増幅させてスピンドル132に伝達する構成要素であって、複数のギアが組み合わされたギアトレーンとして構成することができる。

0063

電気モータ140とギア組立体141は、公知の電動式ブレーキ100に既に適用されているものであってもよいが、ただし、ギア組立体141でモータ140の回転力を最終出力する出力ギア142の軸143にスピンドル132が結合される。

0064

ガイド部材133は、キャリパーハウジング120のシリンダー123の内側面に完全に固定されるように設置されるもので、上述したようにナット部材131が内側に挿入されたまま軸方向にガイドできるように円筒状であり、その内側にナット部材131と共にナット部材131に結合されたスピンドル132が通過するようになっている。

0065

また、ガイド部材133の後端部には、半径方向に拡張された円筒状の拡張部133bが形成され、この拡張部133bの内側にスピンドル132の支持部132aと摩擦部材134、弾性部材135が位置される。

0066

この際、ガイド部材133の拡張部133bがキャリパーハウジング120のシリンダーの内側面に固定され、ガイド部材133で拡張部133bの前側部分がピストン124の中空部125の内側に挿入されてナット部材131の外側面と結合される。

0067

摩擦部材134はリング状で、スピンドル132の支持部132aの後側部分が内側を通過するようになっており、摩擦部材134の内側に挿入された状態のスピンドル132の後端部がギア組立体141の出力ギア142の軸143に結合される。

0068

また、摩擦部材134の後端部には、半径方向に拡張された板状の拡張部134aが形成されており、この摩擦部材134の拡張部134aとガイド部材133の拡張部133bとの間に、摩擦部材134の回転時に変形されて弾性エネルギーを貯蔵する弾性部材135が設置される。

0069

また、摩擦部材134は、キャリパーハウジング120のシリンダー123の内側に回転可能に設置されるが、シリンダー123の内側面との間に介在されたベアリング部材137によって回転可能に支持されるように設置されることができ、スピンドル132が接触して摩擦する時の摩擦力によってスピンドル132と共に回転するようになっている。

0070

この際、摩擦部材134の前端部の終端面にスピンドル132の支持部132aが接触して摩擦するようになるが、制動時に、すなわち摩擦パッドの加圧時にクランプ力の作用による反力が前方の摩擦パッド121からピストン124に作用すると、この反力はピストン124からナット部材131を介して後方のスピンドル132に作用するようになり、この際、スピンドル132の支持部132aがその後方に配置された摩擦部材134の前端部の終端面に接触して摩擦するようになる。

0071

結局、スピンドル132の支持部132aと摩擦部材134の前端部の終端面との間に一定水準以上の摩擦が発生すると、その摩擦力によってスピンドル132と摩擦部材134が共に回転し、このような摩擦部材134の回転によって弾性部材135が弾性を持つように変形される。

0072

摩擦パッドの加圧時に一定以上の反力が摩擦パッド121からピストン124及びナット部材131を介してスピンドル132に加えられると、この反力はスピンドル132を後方に押す力として作用し、その結果、前記反力によってスピンドル132の支持部132aが摩擦部材134の前端部の終端面と接触した状態で一定水準以上の大きな摩擦力を発生させるが、この時の摩擦力によってスピンドル132と摩擦部材134が共に回転することができる。

0073

前記弾性部材135は、一端部が摩擦部材134の拡張部134aの孔134bに嵌合され、他端部がガイド部材133の拡張部133bの孔133cに嵌合されるねじりバネであってもよい。

0074

スピンドル132と共に摩擦部材134が回転すると、弾性部材135が捻れ歪むことによって圧縮されて弾性を持つようになり、このように圧縮変形された状態で弾性エネルギーを貯蔵するようになる。

0075

このようにして本発明の実施例による電動式ブレーキの構成に関して説明したが、その作動状態は次の通りである。

0076

図4は、図2に示された主要作動部の作動状態を示す図面で、スピンドルと摩擦部材が回転して弾性部材(ねじりバネ)の変形が行われる状態を示している。

0077

図4の左側図面は制動力が解除された場合の状態を示すもので、制動力を発生させるために摩擦パッドが加圧される場合、図4の右側図面に示すように、スピンドル132と摩擦部材134が共に回転して弾性部材(ねじりバネ)135が圧縮変形される。

0078

先ず、摩擦パッドの加圧時について説明すれば、摩擦パッドの加圧は、制動力が発生するようにピストン124が摩擦パッド121を加圧し、それと共に一対の摩擦パッド121,122がディスク1を加圧する状態である。

0079

このような摩擦パッドの加圧のために、制御機2の制御によって電気モータ140が正方向に回転し、この際、モータ140の回転力がギア組立体141を介してスピンドル132に伝えられてスピンドル132が正方向に回転する。

0080

スピンドル132が正方向に回転すると、スピンドル132の回転力が、螺合されたナット部材131の直線力に変換され、それによって、ナット部材131がキャリパーハウジング120のシリンダー123の内側に固定設置されたガイド部材133によってガイドされて軸方向への直線移動、すなわち前進移動するようになる。

0081

この際、ピストン124にナット部材131が結合されているため、前進移動するナット部材131によってピストン124が摩擦パッド121に向かって移動して摩擦パッドを加圧し、摩擦パッドがホイールと一体に回転しているディスク1を加圧する。

0082

もちろん、一対の摩擦パッド121,122がディスク1の両面を同時に加圧して制動力を発生させるが、ピストン124が摩擦パッド121及びディスク1側に前進して一側の摩擦パッド121をディスク1に加圧させ、ピストン124と一側の摩擦パッド121との間に作用する反力によってキャリパーハウジング120がピストン124の移動方向に対する反対方向に移動するようになって、キャリパーハウジング120のフィンガー部128が他側の摩擦パッド122をディスク1に加圧させる。

0083

結局、ディスク1とこれを加圧する摩擦パッド121,122との間の摩擦によって制動力が発生する。

0084

また、このような摩擦パッドの加圧時は、クランプ力が作用することによって反力が発生して摩擦パッド121からピストン124に作用し、この反力はナット部材131を介してスピンドル132に伝えられる。

0085

前記反力が伝えられることによってスピンドル132の支持部132aが摩擦部材134の前端部の終端面を加圧するようになり、それによって、スピンドル132の支持部132aと摩擦部材134との間に一定水準以上の摩擦力が発生する。

0086

今までは制動力を発生させるためにスピンドル132がモータ140の回転力によって回転する状態であるが、スピンドル132の支持部132aとの間に発生した摩擦力によって、摩擦部材134がスピンドル132と共に回転し、この回転によって摩擦部材134とキャリパーハウジング120(ガイド部材)との間に設置された弾性部材135(ねじりバネ)が圧縮変形されて弾性エネルギーが貯蔵される(図4の右側図面の参照)。

0087

次に、制動力の解除(加圧解除)が行われる摩擦パッドの減圧時は、制御機2の制御によって電気モータ140が逆方向に回転し、モータ140の回転力がギア組立体141を介してスピンドル132に伝えられてスピンドル132が逆方向に回転する。

0088

スピンドル132が逆方向に回転すると、スピンドル132の回転力が、螺合されたナット部材131の直線力に変換され、それによって、ナット部材131がガイド部材133によってガイドされて軸方向に後退移動する。

0089

この際、後退移動するナット部材131によってピストン124が摩擦パッド121の反対側に直線移動して摩擦パッドを減圧させると、ディスク1と摩擦パッド121,122との間の摩擦力及び制動力が減少する。

0090

上述した摩擦パッドの減圧開始後、スピンドル132の支持部132aと摩擦部材134が摩擦状態を維持するが、スピンドル132が逆方向に回転することで、スピンドル132の支持部132aと摩擦部材134との間の摩擦力によって摩擦部材も逆方向に回転する。

0091

このように摩擦部材134が逆方向に回転すると、加圧時に圧縮された弾性部材135が弾性復元され、その弾性復原力がスピンドル132に作用して逆方向トルクとして提供され、逆方向トルクがスピンドル132に作用すると、制動力の解除が速かに行われる。

0092

次に、電源の故障時を説明すると、制動(摩擦パッド加圧)中に、スピンドル132と摩擦部材134が摩擦によって共に回転して弾性部材135がある程度の圧縮変形された状態で、電動式ブレーキ100の電源が故障すると、摩擦パッドの減圧時と同様に加圧時に圧縮された弾性部材135がスピンドル132に逆方向トルクを提供する。

0093

それによって、スピンドル132が逆方向に回転されるようにすることで制動力を解除することができる。

0094

次に、摩擦パッド121がある程度磨耗した状態で摩擦パッドの加圧が行われる場合、摩擦パッド121が磨耗しただけナット部材131がさらに前進移動するうちに、スピンドル132の支持部132aと摩擦部材134との間の垂直力が小さいため、弾性部材135(ねじりバネ)の圧縮が行われることがない。

0095

また、ピストン124が摩擦パッド121に接触してからクランプ力が生成され、その反力によってスピンドル132の支持部132aと摩擦部材13と4の間に摩擦力が増大する。

0096

この摩擦力によってスピンドル132と摩擦部材134が共に回転して弾性部材135が圧縮されて弾性エネルギーを貯蔵するようになるが、実施例の構成によれば、摩擦パッドの摩耗にも対応することができる。

0097

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がこれに限定されることはなく、特許請求の範囲で定義する本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

0098

1ディスク
2制御機
100電動式ブレーキ
120キャリパーハウジング
121,122摩擦パッド
123シリンダー
124ピストン
125中空部
126バネ支持板
127密着バネ
128フィンガー部
131ナット部材
131aヘッド部
131bガイド突起
131c支持端
132スピンドル
132a 支持部
133ガイド部材
133aガイド溝
133b拡張部
133c 孔
134摩擦部材
134a 拡張部
134b 孔
135弾性部材
136支持バネ
137ベアリング部材
140電気モータ
141ギア組立体
142出力ギア
143 軸

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