特許 7584676 電動ブレーキ装置及び駆動ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】電動ブレーキ装置及び駆動ユニット

(51)【国際特許分類】

   B60T 13/74 20060101AFI20241108BHJP

   F16D 65/18 20060101ALI20241108BHJP

   F16D 121/24 20120101ALN20241108BHJP

   F16D 125/40 20120101ALN20241108BHJP

   F16D 123/00 20120101ALN20241108BHJP

【ＦＩ】

B60T13/74 G

F16D65/18

F16D121:24

F16D125:40

F16D123:00

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023556157

(86)(22)【出願日】2022-09-06

(86)【国際出願番号】 JP2022033353

(87)【国際公開番号】W WO2023074127

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-12-18

(31)【優先権主張番号】P 2021174651

(32)【優先日】2021-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉津 力弥

(72)【発明者】

【氏名】崎元 広一

【審査官】久米 伸一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－００４６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２５５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６１２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｔ １３／７４

Ｆ１６Ｄ ６５／１８

Ｆ１６Ｄ １２１／２４

Ｆ１６Ｄ １２５／４０

Ｆ１６Ｄ １２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動ブレーキ装置であって、該電動ブレーキ装置は、
電動モータと、
前記電動モータの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材が回転することでディスクの軸方向に直動し、摩擦パッドを移動させる直動部材と、
該直動部材が前記ディスクに向かって前進し、前記ディスクからの反力によって前記回転部材が前記ディスク側とは反対側に後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、
前記回転部材と前記噛合部とが噛み合った状態で、前記回転部材及び前記噛合部が共に回転することで弾性エネルギーが蓄えられる弾性部材と、を備える、電動ブレーキ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記弾性部材は、
前記電動モータの正回転によって、前記摩擦パッドを前記ディスクに押圧する方向に移動させる前進移動時に前記弾性エネルギーを蓄え、
前記電動モータの逆回転によって、前記摩擦パッドを前記ディスクから離間する方向に移動させる後退移動時に前記弾性エネルギーを解放することで前記回転部材に逆方向トルクを与える、電動ブレーキ装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記弾性部材はトーションバネである、電動ブレーキ装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記弾性部材はセット荷重が付与された状態で設置されている、電動ブレーキ装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記回転部材を前記噛合部から離間させる方向に付勢する弾性体が設けられている、電動ブレーキ装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記回転部材と前記噛合部とが互いに凹凸係合することで、前記回転部材と前記噛合部とが噛み合う、電動ブレーキ装置。

【請求項7】

請求項６に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記回転部材または前記噛合部には、凸部が１８０°ピッチで２箇所設けられる、電動ブレーキ装置。

【請求項8】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記回転部材はスピンドルであり、
前記直動部材は、前記スピンドルと螺合するナット部材である、電動ブレーキ装置。

【請求項9】

請求項１に記載の電動ブレーキ装置であって、
前記回転部材はナット部材であり、
前記直動部材は、前記ナットと螺合するプッシュロッドである、電動ブレーキ装置。

【請求項10】

電動モータと、
前記電動モータと接続された回転部材と、
前記回転部材と螺合した直動部材と、
前記回転部材と所定の隙間をもって対向して配置され、前記直動部材が前進して、制動時の反力によって前記回転部材が後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、
前記噛合部に対して相対回転自在に設けられる固定部と、
一端部が前記噛合部に接続され、他端部が前記固定部に接続されたトーションバネと、を備える、電動ブレーキ装置。

【請求項11】

ディスクブレーキのディスクに摩擦パッドを押圧させるための動力を与える駆動ユニットであって、該駆動ユニットは、
電動モータと、
前記電動モータの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材が回転することで直動する直動部材と、
前記直動部材が前記ディスクに向かって前進し、前記ディスクからの反力によって前記回転部材が前記ディスク側とは反対側に後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、
前記回転部材と前記噛合部が噛み合った状態で、前記回転部材及び前記噛合部が共に回転することで弾性エネルギーが蓄えられる弾性部材と、を備える、駆動ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動ブレーキ装置及び駆動ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、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を貯蔵し、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、を含む電動式ブレーキが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６７４６４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、スピンドルと摩擦部材との間に生じる摩擦力によって、弾性部材に弾性エネルギーを貯蔵させるので、伝達トルクを大きくするためには、スピンドルと摩擦部材の接触面積を大きくする必要があり、これにより装置が大型化してしまう虞がある。

【0005】

そこで、本発明の目的の一つは、大型化を抑制することができる電動ブレーキ装置及び駆動ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための手段として、本発明に係る電動ブレーキ装置は、電動モータと、前記電動モータの駆動により回転する回転部材と、前記回転部材が回転することでディスクの軸方向に直動し、摩擦パッドを移動させる直動部材と、該直動部材が前記ディスクに向かって前進し、前記ディスクからの反力によって前記回転部材が前記ディスク側とは反対側に後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、前記回転部材と前記噛合部とが噛み合った状態で、前記回転部材及び前記噛合部が共に回転することで弾性エネルギーが蓄えられる弾性部材と、を備えることを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る電動ブレーキ装置は、電動モータと、前記電動モータと接続された回転部材と、前記回転部材と螺合した直動部材と、前記回転部材と所定の隙間をもって対向して配置され、前記直動部材が前進して、制動時の反力によって前記回転部材が後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、前記噛合部に対して相対回転自在に設けられる固定部と、一端部が前記噛合部に接続され、他端部が前記固定部に接続されたトーションバネと、を備えることを特徴とする。

【0008】

さらに、本発明に係る駆動ユニットは、ディスクブレーキのディスクに摩擦パッドを押圧させるための動力を与える駆動ユニットであって、電動モータと、前記電動モータの駆動により回転する回転部材と、前記回転部材が回転することで直動する直動部材と、前記直動部材が前記ディスクに向かって前進し、前記ディスクからの反力によって前記回転部材が前記ディスク側とは反対側に後退したときに、前記回転部材と噛み合う噛合部と、前記回転部材と前記噛合部が噛み合った状態で、前記回転部材及び前記噛合部が共に回転することで弾性エネルギーが蓄えられる弾性部材と、を備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の一実施形態によれば、大型化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るディスクブレーキの要部断面図。

【図2】本実施形態に係るディスクブレーキに採用されたフェールオープン機構の分解斜視図。

【図3】本実施形態に係るディスクブレーキに採用されたフェールオープン機構の分解斜視図。

【図4】本実施形態に係るディスクブレーキの作用を段階的に示した模式図。

【図5】他の実施形態に係るディスクブレーキの模式図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本実施形態を図１～図５に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａは、通常走行時、電動モータ３２の駆動によって制動力を発生させる電動ブレーキ装置である。なお、以下の説明において、車両内側（インナ側）を一端側（カバー部材３０側）と称し、車両外側（アウタ側）を他端側（ディスクロータＤ側）と称して、適宜説明する。つまり、図１において、右側を一端側と称し、左側を他端側として称して、適宜説明する。

【0012】

本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａは、図１に示すように、車両の回転部に取り付けられたディスクロータＤを挟んで軸方向両側に配置された一対のインナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３と、キャリパ４と、を備えている。本ディスクブレーキ１Ａは、キャリパ浮動型として構成されている。なお、一対のインナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３と、キャリパ４とは、車両のナックル等の非回転部に固定されたキャリア５にディスクロータＤの軸方向へ移動可能に支持されている。なお、インナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３が摩擦パッドに相当する。また、ディスクロータＤがディスクに相当する。

【0013】

図１に示すように、キャリパ４は、キャリパ４の主体であるキャリパ本体８と、ディスクロータＤにインナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３を押圧させるための動力を与える駆動ユニット９と、を備えている。キャリパ本体８は、インナブレーキパッド２に対向する基端側に配置され、該インナブレーキパッド２に対向して開口する円筒状のシリンダ部１３と、シリンダ部１３からディスクロータＤを跨いでアウタ側へ延び、アウタブレーキパッド３に対向する、先端側（他端側）に配置される一対の爪部１４、１４（一方は、図示省略）と、を備えている。

【0014】

キャリパ本体８のシリンダ部１３内、すなわちシリンダ部１３のシリンダボア１６内に、ピストン１８がシリンダ部１３に対して相対回転不能に、且つ軸方向に移動可能に収容されている。ピストン１８は、インナブレーキパッド２を押圧するものであって、有底のカップ状に形成される。該ピストン１８は、その底部がインナブレーキパッド２に対向するように、シリンダボア１６内に収容される。ピストン１８は、その底部とインナブレーキパッド２との間の回り止め係合によって、シリンダボア１６、ひいてはキャリパ本体８に対して相対回転不能に支持される。

【0015】

シリンダ部１３のシリンダボア１６には、その他端側の内周面にシール部材２０が配置されている。そして、ピストン１８は、このシール部材２０に接触した状態で軸方向に移動可能にシリンダボア１６に収容される。ピストン１８の底部側の外壁部と、シリンダボア１６の他端側の内周面との間にはダストブーツ２１が介装されている。これらシール部材２０及びダストブーツ２１により、シリンダ部１３のシリンダボア１６内への異物の侵入を防ぐようにしている。

【0016】

シリンダ部１３の底壁２３側（一端側）に、ギヤハウジング２８が一体的に連結される。シリンダ部１３の底壁２３には挿通孔２５が設けられ、後述するスピンドル４０が当該挿通孔２５を介してギヤハウジング２８内に延びる。ギヤハウジング２８の一端側開口は、カバー部材３０により気密的に閉塞される。ギヤハウジング２８内、及びシリンダ部１３のシリンダボア１６内に駆動ユニット９が配置される。駆動ユニット９は、電動モータ３２からの回転をシリンダ部１３のシリンダボア１６内のピストン１８に伝達して、該ピストン１８の推力により、インナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３をディスクロータＤに押圧させるためのものである。

【0017】

駆動ユニット９は、電動モータ３２と、電動モータ３２からの回転が伝達され、該電動モータ３２からの回転トルクを増力する歯車減速機構３３と、該歯車減速機構３３からの回転を直線運動に変換して、ピストン１８に推力を付与する回転直動変換機構３４と、制動中、電源等の失陥により電動モータ３２が正常に駆動できないときに、その制動力を解除するフェールオープン機構３５と、を備えている。電動モータ３２及び歯車減速機構３３は、ギヤハウジング２８内に収容される。歯車減速機構３３は、電動モータ３２からの回転トルクを増力して、回転直動変換機構３４に伝達するものである。歯車減速機構３３には、遊星歯車減速機構などが採用される。回転直動変換機構３４及びフェールオープン機構３５は、シリンダ部１３のシリンダボア１６内に収容される。

【0018】

回転直動変換機構３４は、歯車減速機構３３からの回転が伝達されるスピンドル４０と、該スピンドル４０と螺合されるナット部材４１と、を備えている。なお、本実施形態では、スピンドル４０が回転部材に相当して、ナット部材４１が直動部材に相当する。図１～図３に示すように、スピンドル４０は、その一端側に設けられるスプライン軸部４３と、その他端側に設けられる雄ねじ部４４と、該雄ねじ部４４より一端側の位置から径方向に向かって突設される環状支持部４５と、が備えられる。スピンドル４０のスプライン軸部４３が、ギヤハウジング２８内の歯車減速機構３３の出力部材（図示略）と相対回転不能に接続されている。この結果、歯車減速機構３３の出力部材とスピンドル４０との間で互いに回転トルクを伝達することができる。なお、スピンドル４０は、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３の挟み付けによるディスクロータＤからの反力により、軸方向に沿って移動可能である。

【0019】

図１を参照して、環状支持部４５の一端面は、一端側に向かってその外径が階段状に徐々に小径に形成されて構成される。要するに、図２も参照して、環状支持部４５の一端面は、他端側で最も外周に位置する大径一端面４６Ａと、大径一端面４６Ａよりも一端側に位置する中間径一端面４６Ｂと、中間径一端面４６Ｂよりも一端側に位置する小径一端面４６Ｃと、を備えている。環状支持部４５の大径一端面４６Ａの全域に、周方向に沿って係合凹凸部４８が連続して形成される。当該係合凹凸部４８は、後述するフェールオープン機構３５の一構成である。

【0020】

図１に示すように、スピンドル４０の環状支持部４５と、シリンダ部１３の底壁２３との間には、スラストベアリング５０が配置される。このスラストベアリング５０により、スピンドル４０がシリンダ部１３の底壁２３に回転自在に支持される。スラストベアリング５０は、シリンダ部１３の底壁２３側に配置される環状の第１スラストプレート５１と、スピンドル４０の環状支持部４５側に配置される環状の第２スラストプレート５２と、第１スラストプレート５１と第２スラストプレート５２との間に転動自在に配置される複数のスラストボール５３と、から構成される。

【0021】

第１スラストプレート５１の他端面には、各スラストボール５３が転動する転動溝５１Ａが形成される。第２スラストプレート５２の一端面には、各スラストボール５３が転動する転動溝５２Ａが形成される。そして、第１スラストプレート５１の転動溝５１Ａと、第２スラストプレート５２の転動溝５２Ａとの間に、複数のスラストボール５３が転動自在に配置される。これら複数のスラストボール５３は、リテーナ５５によって周方向へ一定の間隔をあけて保持される。なお、スラストベアリング５０の第１及び第２スラストプレート５１、５２内にスピンドル４０が挿通される。

【0022】

図１～図３に示すように、スピンドル４０の雄ねじ部４４の径方向外側にナット部材４１が配置される。ナット部材４１は円筒状に形成される。ナット部材４１の一端側の内周面には、雌ねじ部５７が形成される。そして、スピンドル４０の雄ねじ部４４とナット部材４１の雌ねじ部５７とが螺合される。ナット部材４１は、ピストン１８に対して相対回転不能に支持されている。これにより、スピンドル４０の回転に伴ってナット部材４１が軸方向に沿って移動自在になる。図１及び図２から解るように、ナット部材４１の外周面には、軸方向に延びる縦係合溝部５９が周方向に沿って複数形成される。本実施形態では、縦係合溝部５９は１８０°ピッチで２箇所形成される。

【0023】

図１に示すように、ナット部材４１の径方向外側に、電源等の失陥時等に迅速に制動力を解除できるフェールオープン機構３５が備えられている。図２及び図３も参照して、フェールオープン機構３５は、固定部材６４と、トーションバネ６５と、噛合回転部材６６と、ウェーブワッシャ６７と、を備えている。図１～図３に示すように、固定部材６４は、全体として円筒状に形成される。固定部材６４は、ナット部材４１の外周面から径方向外方に環状隙間７７を介して配置される。固定部材６４は、一端側に配置される大径固定部６９と、大径固定部６９から他端側に連続して設けられる小径固定部７０と、から構成される。

【0024】

大径固定部６９の一端側の外周面には、周方向に沿う所定範囲に規制溝部７２が周方向に沿って間隔を置いて複数形成される。本実施形態では、規制溝部７２は、１８０ピッチで２箇所形成される。各規制溝部７２に、後述する、噛合回転部材６６に設けた各突起片８０がそれぞれ係合される。なお、各規制溝部７２は、その周方向端部から大径固定部６９の一端面に向けて規制溝部７２の底面と一致するように凹設されている。図３を参照して、小径固定部７０には、その周壁部の周方向に沿う一部が径方向外方に向かって膨出する膨出部７３が設けられる。該膨出部７３は軸方向に延び、その内部に軸方向に延びる収容溝７４が形成される。

【0025】

図１～図３に示すように、固定部材６４の小径固定部７０の内周面には、内方に向かって突出される係合突起部７６が周方向に間隔を置いて複数設けられる。係合突起部７６は軸方向に延びる。本実施形態では、係合突起部７６は、１８０°ピッチで２箇所形成される。そして、図１を参照して、固定部材６４の小径固定部７０に設けた各係合突起部７６が、ナット部材４１の外周面に設けた各係合縦溝部５９に係合される。その結果、固定部材６４は、ナット部材４１に対して相対回転不能に、且つ軸方向に沿って相対移動可能に接続される。なお、本実施形態では、固定部材６４が固定部に相当する。図１に示すように、固定部材６４の一端側の径方向外方から一端側に向かって噛合回転部材６６が配置されている。

【0026】

図１～図３に示すように、噛合回転部材６６は、全体として円筒状に形成されており、円筒状部７８と、円筒状部７８の一端から径方向内方に延びる環状フランジ部７９と、を備えている。円筒状部７８の他端側の周壁部には、内方に向かって突出する突起片８０が周方向に間隔を置いて複数形成される。本実施形態では、突起片８０は、１８０°ピッチで２箇所形成される。各突起片８０は、円筒状部７８の周壁部全体を内側に折り曲げて形成される。そして、図１を参照して、噛合回転部材６６の円筒状部７８の各突起片８０が、固定部材６４の大径固定部６９の外周面に設けた各規制溝部７２に係合される。これにより、噛合回転部材６６は、固定部材６４に対して、各規制溝部７２の範囲内で相対回転自在に支持される。また、固定部材６４は、噛合回転部材６６に対して、固定部材６４の規制溝部７２の幅長（軸方向の長さ）と、突起片８０の厚みとの差分だけ、軸方向に沿って相対移動可能となる。

【0027】

言い換えれば、噛合回転部材６６と固定部材６４との間には、互いの相対回転角度を規制する角度規制手段８２が設けられる。本実施形態では、当該角度規制手段８２は、固定部材６４の大径固定部６９に設けた各規制溝部７２と、該各規制溝部７２にそれぞれ係合される、噛合回転部材６６の円筒状部７８に設けた各突起片８０と、を備えて構成される。図２及び図３に示すように、噛合回転部材６６の円筒状部７８の周壁部には、その他端から軸方向に延びるスリット８３が形成される。環状フランジ部７９の他端面には、係合凸部８４、８４が放射状に複数形成される。本実施形態では、係合凸部８４、８４は１８０°ピッチで２箇所形成される。係合凸部８４、８４を周方向に等間隔で３箇所以上備えてもよい。なお、本実施形態では、噛合回転部材６６が噛合部に相当する。

【0028】

図１に示すように、トーションバネ６５は、固定部材６４の大径固定部６９の内周面と、ナット部材４１の外周面との間に設けられた環状隙間７７に配置される。トーションバネ６５が弾性部材に相当する。図２に示すように、トーションバネ６５の一端は径方向外方に向かって突出しており、該一端が、噛合回転部材６６に設けたスリット８３に挿通される。一方、図３に示すように、トーションバネ６５の他端は軸方向に延び、その他端が、固定部材６４の小径固定部７０に設けた収容溝７４に挿通される。なお、電動モータ３２が制動方向に回転する前の初期状態では、噛合回転部材６６の各突起片８０が、固定部材６４（大径固定部６９）の各規制溝部７２の両端部のいずれか一方に位置した状態で、トーションバネ６５の両端が、噛合回転部材６６のスリット８３及び固定部材６４の収容溝７４にそれぞれ挿通されて、当該トーションバネ６５に所定のセット荷重が付与された状態となる。

【0029】

図１に示すように、スラストベアリング５０の第２スラストプレート５２と、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａとの間に、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９が配置される。すなわち、図２及び図３も参照して、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａに設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが対向するように配置される。図１及び図２に示すように、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９から径方向内側であって、スラストベアリング５０の第２スラストプレート５２と、スピンドル４０の環状支持部４５の中間径一端面４６Ｂ及び小径一端面４６Ｃとの間にウェーブワッシャ６７が配置される。

【0030】

このウェーブワッシャ６７により、スピンドル４０はスラストベアリング５０から軸方向に沿って離れる方向に（他端側に向かって）付勢される。なお、ウェーブワッシャ６７が弾性体に相当する。すなわち、電動モータ３２による制動方向への回転が付与されていない状態、詳しくは一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３の挟み付けによるディスクロータＤからの反力が付与されていない状態では、ウェーブワッシャ６７により、スピンドル４０はスラストベアリング５０から軸方向に沿って離れる方向に付勢されるために、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａに設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４との間に軸方向に沿う隙間が生じることになる（図４（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）参照）。

【0031】

図１に示す電動モータ３２は、その駆動が制御装置（図示略）からの指令により制御される。制御基板は、通常走行における制動時において、例えば、運転者の要求に対応した検出センサ（図示略）や、ブレーキが必要な様々な状況を検出する検出センサ（図示略）からの検出信号、車輪速を検出する車輪速検出センサ（図示略）からの検出信号、電動モータ３２の回転角度を検出する回転角検出手段（図示略）からの検出信号、及びインナ及びアウタブレーキパッド２、３からディスクロータＤへの推力（押圧力）を検出する推力センサ（図示略）等からの検出信号など、様々な検出信号に基づいて、電動モータ３２の回転（回転方向や回転速度等）を制御するものである。

【0032】

次に、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａにおいて、通常走行における制動及び制動解除の作用を図４に基づいて、図１～図３も参照しながら説明する。
通常走行における制動時には、図４（ａ）の状態から制御装置からの指令により、電動モータ３２（図１参照）が駆動されて、その正方向、すなわち制動方向の回転が、歯車減速機構３３を介してスピンドル４０に伝達される。続いて、歯車減速機構３３の回転に伴ってスピンドル４０が回転すると、図４（ｂ）に示すように、スピンドル４０と螺合しているナット部材４１が前進してピストン１８が前進される。このピストン１８が前進することで、インナブレーキパッド２をディスクロータＤに押し付ける。そして、ピストン１８によるインナブレーキパッド２への押圧力に対する反力により、キャリパ本体８がキャリア５に対してインナ側に移動して、各爪部１４、１４（一方は、図示省略）によってアウタブレーキパッド３をディスクロータＤに押し付ける。なお、前述では爪部１４、１４を２つとして説明しているが、キャリパ本体８に備える爪部１４は１つであってもよい。この結果、図４（ｃ）に示すように、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両の制動力が発生することになる。

【0033】

この制動時、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３に挟み付けられ、ディスクロータＤが押圧され始めると、その反力がピストン１８、ナット部材４１及びスピンドル４０に伝達されることで、図４（ｃ）に示すように、スピンドル４０がウェーブワッシャ６７の付勢力に抗して後退する。すると、スピンドル４０の環状支持部４５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが噛み合う。この噛み合った時点から、スピンドル４０の制動方向への回転と共に噛合回転部材６６が同方向に回転する。そして、噛合回転部材６６が、固定部材６４に対して制動方向に相対回転することによって、噛合回転部材６６と固定部材６４との間に配置されたトーションバネ６５がねじり方向に弾性変形されて、弾性エネルギーが蓄えられる。なお、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、制動力は、ウェーブワッシャ６７及びキャリパ本体８のばね定数によって決定される。

【0034】

一方、制動解除時には、制御装置からの指令により、電動モータ３２が逆方向、すなわち制動解除方向に回転すると共に、その逆方向の回転が歯車減速機構３３を介してスピンドル４０に伝達される。その結果、スピンドル４０の逆方向への回転に伴って、スピンドル４０と螺合しているナット部材４１が後退して初期状態に戻り、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が解除される。

【0035】

すなわち、この制動解除時、スピンドル４０が制動解除方向に回転する初期段階では、図４（ｃ）に示すように、スピンドル４０の環状支持部４５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが噛み合った状態であり、スピンドル４０の制動解除方向への回転により、噛合回転部材６６も同方向に回転すると共に、制動時に弾性変形されたトーションバネ６５も復元する。このトーションバネ６５の復元力が制動解除方向の回転トルクとして、制動解除方向に回転するスピンドル４０に助勢されて、その制動力が速やかに減少される。続いて、図４（ｄ）に示すように、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３の挟み付けによるディスクロータＤからスピンドル４０への反力が減少されることで、ウェーブワッシャ６７の付勢力により、スピンドル４０は他端側に移動し、スピンドル４０の環状支持部４５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが軸方向に沿って離間して、その噛合状態が解除される。

【0036】

その後、引き続き、電動モータ３２の制動解除方向への回転を継続することで、ナット部材４１及ピストン１８が初期位置まで後退して、インナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッド３と、ディスクロータＤとの間に所定のクリアランスが設けられ、完全に制動力が解除される。このとき、スピンドル４０（環状支持部４５）の係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６（環状フランジ部７９）の各係合凸部８４、８４とは軸方向に沿って離間した状態であるので、スピンドル４０の制動解除方向への回転に伴って噛合回転部材６６が回転することはない。

【0037】

また、制動中に電源等が失陥して、電動モータ３２からの回転トルクが発生しない場合には、フェールオープン機構３５が作動する。すなわち、制動中に電動モータ３２が正常に駆動しない場合には、制動時に弾性変形されたトーションバネ６５が復元する、すなわち、制動時に蓄えられた弾性エネルギーが解放される。すると、図４（ｃ）に示すように、制動中は、スピンドル４０の環状支持部４５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが噛合状態であり、トーションバネ６５の復元力により、噛合回転部材６６と共にスピンドル４０が固定部材６４に対して制動解除方向に相対回転する。その結果、ナット部材４１及びピストン１８が後退して、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が減少される。要するに、電動モータ３２が正常に駆動できない場合には、フェールオープン機構３５の作動により、制動時に弾性変形されたトーションバネ６５の復元力によって、噛合回転部材６６を回転させると共にスピンドル４０を制動解除方向へ回転させて、制動力を減少させる。

【0038】

さらに、トーションバネ６５の復元力により、スピンドル４０の制動解除方向への回転が進み、制動力の減少が進むと、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３の挟み付けによるディスクロータＤからスピンドル４０への反力が減少されることで、図４（ｄ）に示すように、ウェーブワッシャ６７の付勢力により、スピンドル４０（環状支持部４５）の係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６（環状フランジ部７９）の各係合凸部８４、８４との噛合状態が解除される。その結果、トーションバネ６５の復元力がスピンドル４０に伝達されなくなるため、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が、ある程度付与された状態で維持され、車両を安全な場所に移動させて停車させることができる。

【0039】

以上説明したように、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａは、特に、電動モータ３２の駆動により回転するスピンドル４０と、該スピンドル４０が回転することでディスクロータＤの軸方向に沿って移動し、インナ及びアウタブレーキパッド２、３を移動させるナット部材４１と、ナット部材４１が軸方向に前進して、インナ及びアウタブレーキパッド２、３のディスクロータＤからの反力により後退したスピンドル４０と噛み合う噛合回転部材６６と、スピンドル４０と噛合回転部材６６とが噛み合った状態で、スピンドル４０及び噛合回転部材６６が共に回転することで弾性エネルギーが蓄えられるトーションバネ６５と、を備えている。

【0040】

これにより、従来技術（特許文献１に記載の電動式ブレーキ）のように、スピンドルが接触してその摩擦力により、スピンドルと共に回転する摩擦部材を設けた形態と比較して、噛合回転部材６６とスピンドル４０との接触面積を小さくすることができ、シリンダ部１３（シリンダボア１６）の径方向に沿う大型化を抑制することができる。

【0041】

また、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、スピンドル４０と噛合回転部材６６との噛み合いにより、スピンドル４０の回転に伴って噛合回転部材６６を固定部材６４に対して相対回転させて、トーションバネ６５に弾性エネルギーを蓄積しているので、温度やコンタミ等による周囲環境の変動や、スピンドルと摩擦部材との間の摩擦部の経時変化などの影響を受けにくいため、噛合回転部材６６の作動タイミングのばらつきを低減することができる。

【0042】

さらに、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、スピンドル４０の環状支持部４５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９に設けた各係合凸部８４、８４とが噛み合った状態で、スピンドル４０と噛合回転部材６６との間でその回転を互いに伝達している。これにより、スピンドル４０の係合凹凸部４８及び噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４には、軸方向に沿う推力が付与されず入力トルクが小さいので、スピンドル４０の係合凹凸部４８及び噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４の小型化及び樹脂化(コスト低減)等が可能となる。すなわち、フェールオープン機構３５のうち、固定部材６４及び噛合回転部材６６は合成樹脂等にて構成することができる。

【0043】

さらにまた、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、固定部材６４と噛合回転部材６６との間に角度規制手段８２を設けることで、電動モータ３２が制動方向に回転する前の初期状態において、トーションバネ６５に所定のセット荷重が付与された状態で設置することができる。これにより、制動時、噛合回転部材６６の回転に対するトーションバネ６５の応答性（速やかな弾性変形）を向上させることができる。要するに、噛合回転部材６６の僅かな回転においてもトーションバネ６５が弾性変形して弾性エネルギーを蓄えることができ、トーションバネ６５に対する応答性を向上させることができる。

【0044】

さらにまた、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、スピンドル４０の係合凹凸部４８を、噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４から軸方向に沿って離間させる方向に付勢するウェーブワッシャ６７が設けられている。これにより、例えば、スピンドル４０と噛合回転部材６６とを共に回転させる必要が無くなったときなど、ウェーブワッシャ６７により、スピンドル４０の係合凹凸部４８と噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４との噛合状態を速やかに解除することができ、スピンドル４０を噛合回転部材６６に対して相対回転させることができる。

【0045】

その結果、電源等が失陥して電動モータ３２が正常に駆動できないとき、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力を、ある程度付与された状態で維持することができるなど、意図した作用を奏することができる。要するに、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による反力（押圧力）に対するウェーブワッシャ６７の弾性力（付勢力）を適宜設定、すなわち、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による押圧力（反力）に対して、スピンドル４０の係合凹凸部４８と噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４とを噛合状態とするタイミング、またはその噛合状態を解除するタイミングを適宜設定することで、その他様々な意図した作用を奏することができる。

【0046】

さらにまた、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、スピンドル４０の係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の各係合凸部８４、８４とが係合することで、スピンドル４０と噛合回転部材６６とが噛み合う構成であるので、従来技術（特許文献１に記載の電動式ブレーキ）のように、伝達トルクを増加させるべく、スピンドルと摩擦部材との間の接触面積を増加させる必要がないので、シリンダ部１３（シリンダボア１５）の径方向に沿って小型化することができる。

【0047】

なお、本実施形態では、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａ全域にその周方向に沿って係合凹凸部４８を連続して設け、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９の他端面に放射状に複数の係合凸部８４、８４（本実施形態では２箇所の係合凸部）を設けているが、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａに放射状に複数の係合凸部８４、８４を設け、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９の他端面全域に、その周方向に沿って係合凹凸部４８を連続して設けてもよい。

【0048】

要するに、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａと、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９の他端面との間に、両者が接触すると、スピンドル４０と噛合回転部材６６とが共に回転するための、凹凸係合等の相対回転不能係合手段を設ければよい。当該相対回転不能係合手段は、スピンドル４０の環状支持部４５の大径一端面４６Ａと、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９の他端面とを、互いに接触した際に相対回転不能に、係合、噛合、嵌合または引っ掛かるように構成すればよい。

【0049】

さらにまた、本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａでは、噛合回転部材６６の環状フランジ部７９の他端面に係合凸部８４、８４が１８０°ピッチで２箇所設けられている。このように、凸部８４、８４を径方向で対向するように最低２箇所配置することで、スピンドル４０と噛合回転部材６６とが共に回転する際、両者がその回転方向でバランス良く回転トルクを伝達することができる。言い換えれば、スピンドル４０（噛合回転部材６６）が回転する際、スピンドル４０（噛合回転部材６６）からの回転をバランス良くスムーズに噛合回転部材６６（スピンドル４０）に伝達することができる。

【0050】

次に、他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂを図５に基づいて説明する。当該他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂを説明する際には、図１～図４に示す本実施形態に係るディスクブレーキ１Ａとの相違点のみを説明する。
他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂでは、回転直動変換機構３４としてのナット部材１００が歯車減速機構３３の出力部材と相対回転不能に接続される。その結果、歯車減速機構３３の出力部材とナット部材１００との間で互いに回転トルクを伝達する。ナット部材１００にはプッシュロッド１０１が螺合される。プッシュロッド１０１は、シリンダ部１３内に相対回転不能で、且つ軸方向に沿って移動自在に支持される。そして、ナット部材１００の回転に伴って、プッシュロッド１０１が軸方向に沿って移動する。なお、他の実施形態では、ナット部材１００が回転部材に相当して、プッシュロッド１０１が直動部材に相当する。

【0051】

ナット部材１００の他端には、径方向外方に向かって環状フランジ部１０５が突設される。環状フランジ部１０５の一端面でその外周には、その周方向全域に係合凹凸部４８が連続して設けられる。環状フランジ部１０５における係合凹凸部４８よりも内側の部位と、スラストベアリング５０との間にウェーブワッシャ６７が配置される。当該ウェーブワッシャ６７により、ナット部材１００はスラストベアリング５０から軸方向に沿って離れる方向に（他端側に向かって）付勢される。ナット部材１００の環状フランジ部１０５の一端側に、噛合回転部材６６が配置される。噛合回転部材６６は、全体として円筒状に形成される。噛合回転部材６６は、円筒状部１０７と、円筒状部１０７の他端から径方向内方に延びる環状フランジ部１０８と、を備えている。円筒状部１０７の周壁部には、その一端面から軸方向に延びるスリット（図示略）が形成される。環状フランジ部１０８の他端面に、係合凸部８４、８４が放射状に複数形成される。係合凸部８４、８４は１８０°ピッチで２箇所形成される。

【0052】

電動モータ３２による制動方向への回転が付与されていない状態では、ウェーブワッシャ６７により、ナット部材１００はスラストベアリング５０から軸方向に沿って離れる方向に（他端側に向かって）付勢されるために、ナット部材１００の環状フランジ部１０５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部１０８に設けた各係合凸部８４、８４との間に軸方向に沿う隙間が生じる。

【0053】

噛合回転部材６６の一端側に固定部材６４が配置される。噛合回転部材６６と固定部材６４との間には互いの相対回転角度を規制する角度規制手段（図示略）が設けられる。固定部材６４は、全体として円筒状に形成される。固定部材６４には、その一端から内方に向かって延びる環状固定部１１０が形成される。該環状固定部１１０には、その内壁面から径方向に沿って延びるスリット（図示略）が形成される。固定部材６４はシリンダ部１３に対して、相対回転不能に支持される。なお、他の実施形態では、固定部材６４が固定部に相当する。

【0054】

トーションバネ６５の他端は径方向外方に向かって突出しており、該他端が、噛合回転部材６６に設けたスリットに挿通される。一方、トーションバネ６５の一端は軸方向に延び、その一端が、固定部材６４の環状固定部１１０に設けたスリットに挿通される。

【0055】

そして、他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂでは、通常走行における制動時には、制御装置からの指令により、電動モータ３２が駆動されて、制動方向の回転が、歯車減速機構３３を介してナット部材１００に伝達される。続いて、歯車減速機構３３の回転に伴ってナット部材１００が回転すると、該ナット部材１００と螺合しているプッシュロッド１０１が前進してピストン１８を前進させる。このピストン１８が前進することで、インナブレーキパッド２及びアウタブレーキパッドによりディスクロータＤに挟み付けて制動力が発生する。

【0056】

この制動時、ディスクロータＤが一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３に挟み付けられ、ディスクロータＤが押圧され始めると、その反力がピストン１８、プッシュロッド１０１及びナット部材１００に伝達されることで、ナット部材１００がウェーブワッシャ６７の付勢力に抗して後退する。すると、ナット部材１００の環状フランジ部１０５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部１０８に設けた各係合凸部８４、８４とが噛み合う。この噛み合った時点から、ナット部材１００の制動方向への回転と共に噛合回転部材６６が同方向に回転する。そして、噛合回転部材６６が、固定部材６４に対して制動方向に相対回転することによって、噛合回転部材６６と固定部材６４との間に配置されたトーションバネ６５がねじり方向に弾性変形されて、弾性エネルギーが蓄えられる。

【0057】

一方、制動中に電源等が失陥して、電動モータ３２からの回転トルクが発生しない場合は、フェールオープン機構３５が作動する。すなわち、制動中に電動モータ３２が正常に駆動しない場合には、制動時に弾性変形されたトーションバネ６５が復元して、制動時に蓄えられた弾性エネルギーが解放される。すると、制動中は、ナット部材１００の環状フランジ部１０５に設けた係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６の環状フランジ部１１０に設けた各係合凸部８４、８４とが噛合状態であり、トーションバネ６５の復元力により、噛合回転部材６６と共にナット部材１００が、固定部材６４に対して制動解除方向に相対回転する。その結果、プッシュロッド１０１及びピストン１８が後退して、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が減少される。すなわち、電動モータ３２が正常に駆動できない場合には、トーションバネ６５の復元力によって、噛合回転部材６６を固定部材６４に対して相対回転させると共にナット部材１００を制動解除方向へ回転させて、制動力を減少させる。

【0058】

そして、一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３の挟み付けによるディスクロータＤからナット部材１００への反力が減少されることで、ウェーブワッシャ６７の付勢力により、ナット部材１００（環状フランジ部１０５）の係合凹凸部４８と、噛合回転部材６６（環状フランジ部１１０）の各係合凸部８４、８４との噛合状態が解除される。その結果、トーションバネ６５の復元力がナット部材１００に伝達されなくなるため、ディスクロータＤへの一対のインナ及びアウタブレーキパッド２、３による制動力が、ある程度付与された状態で維持され、車両を安全な場所に移動させて停車させることができる。

【0059】

以上説明した、他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂでは、図１～図４に示す実施形態に係るディスクブレーキ１Ａと同様の作用効果を奏することができる。また、他の実施形態に係るディスクブレーキ１Ｂでは、図１～図４に示す実施形態に係るディスクブレーキ１Ａよりも軸方向において小型化することができる。

【0060】

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0061】

本願は、２０２１年１０月２６日付出願の日本国特許出願第２０２１－１７４６５１号に基づく優先権を主張する。２０２１年１０月２６日付出願の日本国特許出願第２０２１－１７４６５１号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

【符号の説明】

【0062】

１Ａ、１Ｂ ディスクブレーキ（電動ブレーキ装置），インナブレーキパッド（摩擦パッド），３ アウタブレーキパッド（摩擦パッド），９ 駆動ユニット，３２ 電動モータ，３４ 回転直動変換機構，３５ フェールオープン機構，４０ スピンドル（回転部材），４１ ナット部材（直動部材），４８ 係合凹凸部，６２ フェールオープン機構，６４ 固定部材（固定部），６５ トーションバネ（弾性部材），６６ 噛合回転部材（噛合部），６７ ウェーブワッシャ（弾性体），８４ 係合凸部（凸部），１００ ナット部材（回転部材），１０１ プッシュロッド（直動部材），Ｄ ディスクロータ（ディスク）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】