車両用ブレーキ装置
【課題】 電動モータを利用し、少ない消費電力で確実に制動力を付与し得ると共に、電力供給が絶たれた後にも制動力を確保し得る、簡単な構造で信頼性が高い装置を提供。
【解決手段】 電動モータ６と、差動変速手段（遊星歯車変速機構５）と、回転運動を直進運動に変換して摩擦部材を制動部材（ディスクロータ１０）に当接する方向に駆動する運動変換手段（運動変換機構７）を備える。差動変速手段の構成要素のうちの一つを回転部材（ハブ４）の回転運動と連動するように構成し、他の一つを電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ残りの一つを運動変換手段と連動するように構成する。
【解決手段】 電動モータ６と、差動変速手段（遊星歯車変速機構５）と、回転運動を直進運動に変換して摩擦部材を制動部材（ディスクロータ１０）に当接する方向に駆動する運動変換手段（運動変換機構７）を備える。差動変速手段の構成要素のうちの一つを回転部材（ハブ４）の回転運動と連動するように構成し、他の一つを電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ残りの一つを運動変換手段と連動するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ブレーキ装置に関し、特に、車輪の回転力を利用して摩擦部材を制動部材に押圧し車輪の回転を抑制するように構成された車両用ブレーキ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置に関し、電動モータによって摩擦部材を制動部材に押圧して車輪の回転を抑制することが提案されている。例えば、特許文献１には、電動モータの回転を直進運動に変換してピストンを推進し、摩擦パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置が開示されている。同特許文献では、電動モータを制御するためのコントローラをディスクブレーキに一体に取付け、車輪速センサのワイヤハーネスをコントローラに接続することが提案されている。
【０００３】
一方、一般的な液圧駆動のディスクブレーキにおいて、ディスクブレーキのシリンダにブレーキ液を供給する装置として、従前のマスタシリンダや電動ポンプに代わって、ディスクロータ及びディスクブレーキ本体に近接してピストンポンプを設置し、車輪の回転力をピストンポンプの駆動力に変換し、シリンダ液圧を介して、ディスクブレーキピストンの摩擦材に対する押圧力として、制動力を付与するというブレーキ作動により、駆動源のエネルギーを節約することが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、ディスクロータの側面に更に一枚のディスクを設け、ディスクロータと同軸上に、独立して回転可能に支持しておき、これらの二枚のディスクに対し、電流値に応じて押付力を制御可能な電磁クラッチによって断続するように構成されたものが開示されている。追加されたディスクの外周面は、円周に沿って半径が変化するカムになっており、このカム面に前述のピストンポンプのピストン後端部が当接しているため、ディスクの回転に伴いピストンポンプが作動して液圧を発生させるように構成されている。尚、電磁クラッチの電流値を適当に調整することによりクラッチの摩擦力が設定され、これにより外周カムディスクの回転トルクとそれに関連したピストンポンプのピストン推進力が設定されるので、シリンダ液圧、ひいては制動力を調整することができる。
【０００５】
尚、大きな減速比を得ることができる減速機構として、不思議歯車機構が知られている。これは、例えば非特許文献１において、歯数の異なる一対の内歯太陽歯車（静止太陽歯車及び回転太陽歯車）を共通の遊星歯車に噛み合わせた機構と説明されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８７０６９号公報
【特許文献２】特開平６−１７８５６号公報
【非特許文献１】小川潔・加藤功著「機構学」、森北出版株式会社、１９７６年３月１日第１版第７刷発行、１６４頁乃至１６５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然し乍ら、前掲の特許文献１に記載の装置においては、電動モータの回転に応じて摩擦パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させるものであるので、従来のブレーキ装置に比べて大きな消費電力が必要となり、電動モータに対する電力供給が絶たれた後の制動力の確保について、別途対策を講ずる必要があるので、高価な装置となることは必至である。
【０００８】
一方、前掲の特許文献２においては、駆動エネルギーが車輪の回転力のみとされているので、車両が停止しているときには制動力を付与することはできない。また、電磁クラッチ、ピストンポンプ及びカム機構をはじめ、実際にはリザーバタンク等の多数の部品が必要となるので、搭載スペース、重量、コスト及び生産性の何れにおいても実用的ではなく、実現性に乏しい。また、制動力の調整精度は摩擦式クラッチのトルク伝達精度に依存するため、一般的には、制御が不安定、不正確となることは必至で、現在のブレーキシステムに要求される緻密な制御を行うことは極めて困難である。更に、ピストンポンプとディスクブレーキ用のシリンダとの間にブレーキ液が密封されているので、温度等による体積変化が吸収できず、所望のブレーキ特性を確保することも困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、車輪と一体的に回転する制動部材に対し摩擦部材を押圧して車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、電動モータを利用し、少ない消費電力で確実に制動力を付与し得ると共に、電力供給が絶たれた後にも制動力を確保し得る、簡単な構造で信頼性が高い車両用ブレーキ装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、上記の車両用ブレーキ装置において、電力供給が絶たれた後にも一層確実に制動力を確保し得る、簡単な構造で信頼性が高い車両用ブレーキ装置を提供することを別の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両に対し車輪と一体的に回転する制動部材と、該制動部材に対し当接可能に前記車両に支持した摩擦部材を備え、該摩擦部材を前記制動部材に押圧して前記車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、前記車輪に固定されて一体的に回転する回転部材と、電気信号に応じて出力トルク又は回転速度を調整し得る電動モータと、相対的に回転可能な三つ以上の構成要素を有し、そのうちの二つの構成要素の運動が決まれば残りの構成要素の運動も決まるように構成して成る差動変速手段と、回転運動を直進運動に変換して前記摩擦部材を前記制動部材に当接する方向に駆動する運動変換手段とを備え、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成すると共に、前記差動変速手段の構成要素のうちの他の一つを前記電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ前記差動変速手段の残りの構成要素のうちの少なくとも一つを前記運動変換手段と連動するように構成したものである。
【００１２】
また、請求項２に記載のように、前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した電磁クラッチ手段を具備し、該電磁クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成することができる。
【００１３】
あるいは、請求項３に記載のように、前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した一方向クラッチ手段を具備したものとし、該一方向クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成してもよい。
【００１４】
上記車両用ブレーキ装置において、前記差動変速手段は、請求項４に記載のように、遊星歯車を備えた遊星歯車変速機構とすることができる。この遊星歯車変速機構は、請求項５に記載のように、不思議歯車減速機構を構成し得るものとするとよい。あるいは、前記差動変速手段は、請求項６に記載のように、内歯歯車、該内歯歯車に内接する歯数の異なる外歯歯車と、該外歯歯車の自転を抑制するオルダム機構とを備えた差動歯車変速機構とすることができる。
【００１５】
更に、上記車両用ブレーキ装置において、請求項７に記載のように、前記電動モータの回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、前記電動モータの回転を抑制する摩擦負荷手段と、ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達する荷重伝達部材と、該荷重伝達部材を介して前記ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段とを備えたものとするとよい。前記摩擦負荷手段は、請求項８に記載のように、前記電動モータの回転軸に対し、該回転軸の回転方向とは逆の方向に、前記ブレーキ操作手段の操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１乃至３に記載の車両用ブレーキ装置においては、ブレーキ作動を行うためのエネルギー、即ち摩擦部材を制動部材に押圧するのに要する仕事量を、回転している車輪から得るように構成されている。具体的には、差動変速手段を用いて、車輪に固定されて一体的に回転する回転部材、電動モータの回転軸、及び回転運動を直進運動に変換して摩擦部材を駆動する運動変換手段を連結するように構成される。この場合において、電動モータは、ブレーキ力の大きさや、付与する速度を調整するのみで、上記の仕事そのものは車輪の回転運動から伝達される。而して、ブレーキ作動に必要なエネルギーの大幅な低減が可能となり、更に電動モータを発電機として使用することで、ブレーキ作動中に車両の運動エネルギーを回生することができる。特に、電動モータへの電力供給が絶たれたときにも、車輪の回転エネルギーを利用して十分なブレーキ力を確保することができる。
【００１７】
そして、前記差動変速手段は、請求項４乃至６に記載のように構成することができる。例えば、差動変速手段を遊星歯車変速機構で構成した場合において、通常はサンギア、キャリア及びリングギアの構成要素のうちの一つを固定し、残りの二つを入力軸又は出力軸として一定の増速比又は減速比を得る形で用いられる。これに対し、何れの軸も固定することなく、サンギア、キャリア及びリングギアの全てを可動とすると、三つの構成要素のうちの二つの運動（回転速度）が決まれば、残りの運動（回転速度）が決まるという特性がある。従って、ある入力（車輪の回転速度）に対しもう一つの入力（電動モータの回転速度）を調整することで、出力（運動変換手段の回転速度、即ちブレーキの作動速度）を自由に制御することができることになる。
【００１８】
また、サンギア、キャリア及びリングギアの三つの構成要素には、釣合いの関係から回転速度に関係なく常に一定比率のトルクが付与されているという性質もあるので、そのときの車輪速度に関係なく、電動モータに加えるトルクを調整すればブレーキ力を制御することができる。つまり、どのような車輪速度（車両速度）においても、電動モータの回転数（回転速度）又は出力トルクを制御することによって、必要なブレーキ作動速度やブレーキ力を得ることができる。この場合において、回転している車輪から得られる仕事率（トルク×回転速度）は、設計仕様と減速度によって設定される所定の車速以上であれば、ブレーキを付与するのに必要な仕事率よりも大きいため、電動モータ自体は仕事をする必要がない。そのようなときは、逆に、電動モータには、回転する車輪から仕事をされる側に回転トルクが加えられるので、電動モータを発電機として使用すればブレーキ作動時の余剰エネルギーを電力エネルギーとして蓄えることも可能である。
【００１９】
そして車速がある値以下になると、車輪から得られる仕事率が不足してくるため、次第に電動モータが不足分を補うようになり、最終的に車両が停止したときには、全て電動モータによるブレーキ作動となる。換言すれば、所定車速以上では車輪の回転からエネルギーを吸収し、車速が低下して停止状態に近づくにつれて、電動モータの出力比率を次第に切換えていく動作を、自動的に無駄なく行うことができる。
【００２０】
更に、請求項７に記載のように構成された車両用ブレーキ装置によれば、万一電気系統の失陥により駆動電力及び制御信号が消失した場合においても、車両運転者のブレーキ操作に応じて、ブレーキフィーリングを損なうことなく、正常時と同様の制動力を確保することができる。特に、請求項８に記載のように摩擦負荷手段を構成すれば、ブレーキ力を発生させるために必要なエネルギーは、電動モータが正常に機能している場合と同様、車輪の回転力から得られるので、摩擦負荷手段は単に摩擦抵抗を与えるのみでよく、小さなブレーキ操作力で必要な制動力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の車両用ブレーキ装置は、図１にその一部を示すように、車両のホイール１内に設けられるディスクブレーキ装置に係るもので、車両のサスペンションを構成するナックル２に、車両外方に開口する円筒部２ａが形成されており、この円筒部２ａ内に、ベアリング３を介して回転可能にハブ４が支持されている。このハブ４は本発明の回転部材を構成するもので、ホイール１がディスクロータ１０を介してボルト・ナット１１によって固定されており、ホイール１とナックル２との間の空間にディスクロータ１０が介装された形態となっている。
【００２２】
ディスクロータ１０は本発明の制動部材を構成するもので、筒体部を有し、その外周面に、ホイール１の回転軸と平行に摺動ピン１２が固定されており、この摺動ピン１２に対し、二枚の環状部材１３及び１４がホイール１の回転軸と平行に摺動自在に支持されている。而して、ハブ４、ディスクロータ１０及びホイール１は一体となって、ナックル２ひいては車両本体に対し、車両の速度に応じた回転速度で、回転運動を行うように構成されている。
【００２３】
一方、ハブ４に関し、ホイール１と反対側の端部４ａの外周面には螺子溝が形成されており、ナックル２の円筒部２ａの内孔にベアリング３が装着された後、ベアリング３の内側に筒体部４ｂが嵌合するようにハブ４が挿入されると、ハブ４の端部４ａはベアリング３から延出する。このハブ４の端部４ａに環状部材２０が装着された後に、ナット２１が螺子溝に螺合されて固定される。環状部材２０は車輪速度検出手段を構成するもので、その外周面には外歯が形成されている。
【００２４】
環状部材２０の開口端部の内側には一方向クラッチ手段たるワンウェイクラッチ３０の外輪が固定されており、ワンウェイクラッチ３０の内輪は、差動変速手段たる遊星歯車変速機構５の構成要素であり入力部であるリングギア５０の円筒部５１に固定されている。ワンウェイクラッチ３０は、車両が前進するときには環状部材２０からリングギア５０に回転力が伝達されるが、車両が停止している場合及び後退する場合には空転し、リングギア５０に回転力が伝達されないように構成されている。尚、ワンウェイクラッチ３０に代えて、電磁クラッチ手段（図示せず）を設け、電気信号によって断続してワンウェイクラッチ３０と同様に機能させることとしてもよい。
【００２５】
また、リングギア５０は他の円筒部５２を有し、この円筒部５２にて、ワンウェイクラッチ４０を介してナックル２に支持されている。このワンウェイクラッチ４０は、車両が前進するときには空転し、車両が停止している場合及び後退する場合には回転が阻止されるように構成されている。遊星歯車変速機構５は（もう一つの入力部である）サンギア５３に固定された入力軸６１と、出力部であるリングギア５６を備えており、入力軸６１は電動モータ６のロータ（図示せず）に連結され、リングギア５６は運動変換機構７を構成するラック・アンド・ピニオン機構のピニオン７１に連結されている。尚、ベアリング２３及び２４は、入力軸６１及びリングギア５６を夫々回転可能に支持するために設けられている。リングギア５０及び５６とサンギア５３との間には、大径部５４ａと小径部５４ｂを有するキャリア５４が（本実施形態では３個）介装されており、これらのキャリア５４は連結部材５５に回転可能に支持されている。そして、キャリア５４の大径部５４ａはリングギア５０の円筒部５２に形成された内歯とサンギア５３に噛合し、小径部５４ｂは出力側のリングギア５６に形成された内歯に噛合している。
【００２６】
図３及び図４は遊星歯車変速機構５を構成する歯車間の関係を模式的に示すもので、図１に示す各歯車（ギア）に対応する符号を付している。図３において、寸法Ａはサンギア５３の半径、寸法Ｂはキャリア５４の大径部５４ａの半径、寸法Ｃはキャリア５４の小径部５４ｂの半径、寸法Ｄはリングギア５０の円筒部５２に形成された内歯の半径、そして寸法Ｅはリングギア５６の内歯の半径であり、夫々の歯数に比例する。
【００２７】
図１及び図２に示すように、ラック７２はピニオン７１との噛合部と反対側の端部にて、連結ピン７３を介して楔部材７４に連結されている。楔部材７４には、その中心軸に対して両側に、相互に所定の角度で傾斜したテーパ面が形成されており、夫々のテーパ面が、ころ部材７５及び７６を介してピストン部材８とナックル２の空洞部２ｂの内面との間に挟持されるように、楔部材７４が配置されている。ころ部材７５（７６も同様）は図２に示すように複数のころがケース内に収容されたもので、楔部材７４が円滑に移動し得るように構成されている。而して、上記のラック・アンド・ピニオン機構によって電動モータ６の回転運動が直線運動に変換されると、楔部材７４は（図１の下方に）駆動される。
【００２８】
ピストン部材８は、有底筒体８１及び８２の開口部が対向するように重合して成り、両者間に圧縮スプリング８３が介装され、有底筒体８１及び８２が相互に離隔する方向に付勢されている。有底筒体８１の内面は開口端方向に拡径されたテーパ面が形成されており、このテーパ面と有底筒体８２の外周面との間にボール８４及び圧縮スプリング８５が収容され、有底筒体８１の開口端にストッパ８６が固定されている。これにより、有底筒体８１及び８２は一体となって前進（図１の左方向に移動）すると共に、有底筒体８２が有底筒体８１に対して相対的に前進し得るように構成されている。
【００２９】
上記の構成になるピストン部材８は、楔部材７４の（図１の下方への）移動に応じて、ころ部材７５及び７６を介して付与される推進力によって前進し、第１の摩擦部材９１が車輪の回転軸と平行に外側（ホイール１側）に押圧されるように構成されている。本実施形態の摩擦部材は、夫々裏板９１ｐ、９２ｐ及び９３ｐに固着された第１の摩擦部材９１、第２の摩擦部材９２及び第３の摩擦部材９３で構成されており、これらの裏板９１ｐ、９２ｐ及び９３ｐを貫通する支持ピン９５によって摺動自在に支持されると共に、この支持ピン９５によってアーム部材９４がナックル２に固定されている。而して、第１の摩擦部材９１に対する推進力は、環状部材１３、第２の摩擦部材９２、環状部材１４、第３の摩擦部材９３、そしてアーム部材９４の順に伝達される。このとき、環状部材１３及び１４は、ディスクロータ１０に対し車輪の回転軸と平行に摺動可能に支持されており、所謂フローティング方式が構成されているので、第１乃至第３の摩擦部材９１、９２及び９３によって均等な力で押圧される。また、第１乃至第３の摩擦部材９１、９２及び９３が磨耗すると、そのままでは各々と環状部材１３及び１４との間隙が大きくなることになるが、本実施形態では、ピストン部材８が前述のように構成されており、摩擦部材が磨耗して薄くなるに従い、有底筒体８２が有底筒体８１に対して相対的に前進するので、各部材が密着した状態に維持される。
【００３０】
次に、上記の構成になる車両用ブレーキ装置の作動に関し、車両が走行している状態で、ブレーキ操作が行われた場合について説明する。車両走行時には、車両の速度に応じた回転速度で車輪が回転しており、車輪（ホイール、ハブ等）の回転はワンウェイクラッチ３０を介して遊星歯車変速機構５の入力部であるリングギア５０に伝達される。このとき遊星歯車変速機構５の特性として、下記の表１に示すような関係で二つの入力軸と一つの出力軸の回転数が互いに拘束されている。
【表１】
【００３１】
従って、ブレーキ操作が行われないときは、出力軸の回転数｛Ａ・（Ｂ−Ｃ）／（２・Ｂ・Ｅ）・（Ｒｍ−１）+１｝が０になるような回転数Ｒｍで電動モータ６が回転しておれば、車輪の回転力は出力軸には伝わらずブレーキは効いていない状態となる。この状態をトルクという観点で表すと、三つの軸は下記の表２に示すような関係で互いのトルクの比率が決まっているため、モータ側入力軸のトルクを０にすれば出力軸のトルクも０になり、ブレーキは効いていない状態になる。
【表２】
【００３２】
つまり、電動モータ６に流れる電流を遮断し、発生トルクを０にすれば、車輪の回転速度は全て電動モータを回転させる方向に向けられ、ブレーキ側の出力にはトルクも回転も生じない状態になる。次に、前述の状態でブレーキ操作が行われると、その操作量に応じたブレーキ力を発生させるために、図示しない制御手段（コントローラ）からの指示に基づき電動モータ６に電流が供給される。このとき供給される電流の量は次のように計算される。即ち、必要ブレーキ力に基づきピストン部材８に対する推進力を演算し、これを発生するラック７２の引張力に基づき出力軸のトルクを演算し、このトルクを発生するためのモータ側入力軸トルクを上記の表２から求め、これに応じてモータ電流を設定するというものである。
【００３３】
但し、この場合、回転している車輪側から得られる仕事率Ｗ（トルク×回転速度）は、ブレーキ力を付与するのに必要な仕事率Ｗ’よりも十分に大きく、電動モータ６自体は仕事をする必要がない。通常の使用条件においては、車輪から入力される回転速度は十分に大きいため、ブレーキ側の出力軸を十分な作動速度で回転させた上で上記表１の関係から得られる回転速度で電動モータ６を逆回転（ブレーキ力を付与する側とは逆方向に回転）させる。このように強制的に逆方向に回転駆動された電動モータ６は、内部に逆起電力が発生し、この逆起電力によって、ブレーキ力を付与する側に電流が供給され、トルクを発生させることになる。この逆起電力により発生した電流に対し、制御手段（後述する図５のコントローラ１００）にてＰＷＭ制御が行われ、適切な電流値に調整される。
【００３４】
以上のように、車輪の回転に伴い電動モータ６内に生じた電力を用いてトルクを発生させ得るように構成されているため、他の電源等からの電力供給を必要とすることなく、ブレーキを付与することができ、ひいては、電源等の異常により電力の供給が絶たれたような緊急事態においても、十分なブレーキ力を確保することができる。
【００３５】
次に、車両が停止状態にある場合、又は後退走行している場合について説明する。この場合には、車輪の回転軸と全く切り離された、通常の、電動モータ６のみによるブレーキ作動と同等になる。先ず、車両が停止している場合には、遊星歯車変速機構５の入力部であるリングギア５０に回転力が伝達されない。車両が後退するときにも、環状部材２０が回転してもワンウェイクラッチ３０が空転するのでリングギア５０には回転力が伝達されない。一方、ワンウェイクラッチ４０により、リングギア５０はそれ自体がフリーになった場合にブレーキを解除してしまう側への回転が規制されており、実質的に遊星歯車変速機構５は、リングギア５０が固定され、モータ側入力軸とブレーキ側出力軸の二つの回転軸を有する不思議歯車減速機として機能し、上記表２の関係でトルクを伝達することになる。この場合は車輪からのエネルギーを利用することはできず、ブレーキに必要なエネルギーは、全て電動モータ６によって発生させることになるが、停止状態や後退時におけるブレーキ使用エネルギーの割合は小さいので、省エネ効果が損なわれる程ではない。
【００３６】
而して、本実施形態によれば、ブレーキ作動に必要なエネルギーの大幅な低減が可能となる。例えば車速１０ｋｍ／ｈ以上では全て車輪の回転エネルギーだけでブレーキ作動が行われ、その車速以下でも殆ど車輪の回転エネルギーによってブレーキ作動が可能となる。但、停止時のみ従来と同様に、電動モータ６を駆動するためのエネルギーの供給が必要になるが、その場合には、更に以下のように構成するとよい。
【００３７】
図５は本発明の他の実施形態に係るもので、電動モータ６の回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、電動モータ６の回転を抑制するように構成された摩擦負荷手段６０と、ブレーキ操作手段たるブレーキペダル９０への入力を摩擦負荷手段６０に伝達するための荷重伝達部材６２（例えばワイヤやケーブル）が配設されている。摩擦負荷手段６０は、例えば図６に示すように、電動モータ６の回転軸６１又はこれと連動する回転軸（図示せず）に対し摩擦部材６３を押圧して、回転軸の回転方向とは逆の方向に、操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成されている。
【００３８】
そして、ブレーキペダル９０と摩擦負荷手段６０との間に、システムの異常判定機能を備えた制御手段たるコントローラ１００からの電気信号に基づき、ブレーキペダル９０への入力を摩擦負荷手段６０に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段６４が設けられている。この荷重伝達切換手段６４は、例えば図５に示すようにソレノイド６５により進退するバー６６を備え、このバー６６の係合によってブレーキペダル９０からの入力を遮断し得るように構成されている。
【００３９】
次に、上記の構成になる車両用ブレーキ装置の作動を説明すると、例えば、コントローラ１００から電動モータ６に供給される制御指示値が間違っている場合、あるいは伝達されないような場合には、コントローラ１００、もしくは他の診断機能を備えた制御手段（図示せず）にて異常が検知され、荷重伝達切換手段６４に異常信号が出力される。この異常信号が荷重伝達切換手段６４に入力すると、ソレノイド６５が駆動され、バー６６の係合による遮断が解除されるので、ブレーキペダル９０の操作力が荷重伝達部材６２を介して伝達され、摩擦負荷手段６０が駆動される。
【００４０】
ここで、ブレーキ力を発生させるために必要なエネルギーは、電動モータ６が正常に機能している場合と同様、車輪の回転力から得られるので、摩擦負荷手段６０は単に摩擦抵抗を与えるのみで、仕事をする必要はない。このことから、摩擦負荷手段６０は初期の摩擦部材６３と回転軸６１との間の僅かな間隙を埋めるだけの微小ストロークを確保すればよく、ブレーキペダル９０に対しても、摩擦負荷手段６０を作動させるための特別なストロークを必要としないため、レバー比を大きく設定することが可能である。このため、倍力効果により、正常時と同等の制動力を、ブレーキペダル９０に対する小さな操作力によって発生させることが可能となる。また同様の理由で、正常時と異常時でのブレーキペダル９０のストローク変化、即ちブレーキフィーリングを損なうおそれもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ブレーキ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における運動変換機構を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における遊星歯車変速機構を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態における遊星歯車変速機構を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る車両用ブレーキ装置を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における摩擦負荷手段の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ホイール
２ ナックル
３ ベアリング
４ ハブ
５ 遊星歯車変速機構
６ 電動モータ
７ 運動変換機構
８ ピストン部材
１０ ディスクロータ
１３，１４ 環状部材
２０ 環状部材
３０，４０ ワンウェイクラッチ
５０，５６ リングギア
６０ 摩擦負荷手段
７４ 楔部材
９１ 第１の摩擦部材
９２ 第２の摩擦部材
９３ 第３の摩擦部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ブレーキ装置に関し、特に、車輪の回転力を利用して摩擦部材を制動部材に押圧し車輪の回転を抑制するように構成された車両用ブレーキ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置に関し、電動モータによって摩擦部材を制動部材に押圧して車輪の回転を抑制することが提案されている。例えば、特許文献１には、電動モータの回転を直進運動に変換してピストンを推進し、摩擦パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生する電動ブレーキ装置が開示されている。同特許文献では、電動モータを制御するためのコントローラをディスクブレーキに一体に取付け、車輪速センサのワイヤハーネスをコントローラに接続することが提案されている。
【０００３】
一方、一般的な液圧駆動のディスクブレーキにおいて、ディスクブレーキのシリンダにブレーキ液を供給する装置として、従前のマスタシリンダや電動ポンプに代わって、ディスクロータ及びディスクブレーキ本体に近接してピストンポンプを設置し、車輪の回転力をピストンポンプの駆動力に変換し、シリンダ液圧を介して、ディスクブレーキピストンの摩擦材に対する押圧力として、制動力を付与するというブレーキ作動により、駆動源のエネルギーを節約することが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、ディスクロータの側面に更に一枚のディスクを設け、ディスクロータと同軸上に、独立して回転可能に支持しておき、これらの二枚のディスクに対し、電流値に応じて押付力を制御可能な電磁クラッチによって断続するように構成されたものが開示されている。追加されたディスクの外周面は、円周に沿って半径が変化するカムになっており、このカム面に前述のピストンポンプのピストン後端部が当接しているため、ディスクの回転に伴いピストンポンプが作動して液圧を発生させるように構成されている。尚、電磁クラッチの電流値を適当に調整することによりクラッチの摩擦力が設定され、これにより外周カムディスクの回転トルクとそれに関連したピストンポンプのピストン推進力が設定されるので、シリンダ液圧、ひいては制動力を調整することができる。
【０００５】
尚、大きな減速比を得ることができる減速機構として、不思議歯車機構が知られている。これは、例えば非特許文献１において、歯数の異なる一対の内歯太陽歯車（静止太陽歯車及び回転太陽歯車）を共通の遊星歯車に噛み合わせた機構と説明されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８７０６９号公報
【特許文献２】特開平６−１７８５６号公報
【非特許文献１】小川潔・加藤功著「機構学」、森北出版株式会社、１９７６年３月１日第１版第７刷発行、１６４頁乃至１６５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然し乍ら、前掲の特許文献１に記載の装置においては、電動モータの回転に応じて摩擦パッドをディスクロータに押圧して制動力を発生させるものであるので、従来のブレーキ装置に比べて大きな消費電力が必要となり、電動モータに対する電力供給が絶たれた後の制動力の確保について、別途対策を講ずる必要があるので、高価な装置となることは必至である。
【０００８】
一方、前掲の特許文献２においては、駆動エネルギーが車輪の回転力のみとされているので、車両が停止しているときには制動力を付与することはできない。また、電磁クラッチ、ピストンポンプ及びカム機構をはじめ、実際にはリザーバタンク等の多数の部品が必要となるので、搭載スペース、重量、コスト及び生産性の何れにおいても実用的ではなく、実現性に乏しい。また、制動力の調整精度は摩擦式クラッチのトルク伝達精度に依存するため、一般的には、制御が不安定、不正確となることは必至で、現在のブレーキシステムに要求される緻密な制御を行うことは極めて困難である。更に、ピストンポンプとディスクブレーキ用のシリンダとの間にブレーキ液が密封されているので、温度等による体積変化が吸収できず、所望のブレーキ特性を確保することも困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、車輪と一体的に回転する制動部材に対し摩擦部材を押圧して車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、電動モータを利用し、少ない消費電力で確実に制動力を付与し得ると共に、電力供給が絶たれた後にも制動力を確保し得る、簡単な構造で信頼性が高い車両用ブレーキ装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、上記の車両用ブレーキ装置において、電力供給が絶たれた後にも一層確実に制動力を確保し得る、簡単な構造で信頼性が高い車両用ブレーキ装置を提供することを別の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、車両に対し車輪と一体的に回転する制動部材と、該制動部材に対し当接可能に前記車両に支持した摩擦部材を備え、該摩擦部材を前記制動部材に押圧して前記車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、前記車輪に固定されて一体的に回転する回転部材と、電気信号に応じて出力トルク又は回転速度を調整し得る電動モータと、相対的に回転可能な三つ以上の構成要素を有し、そのうちの二つの構成要素の運動が決まれば残りの構成要素の運動も決まるように構成して成る差動変速手段と、回転運動を直進運動に変換して前記摩擦部材を前記制動部材に当接する方向に駆動する運動変換手段とを備え、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成すると共に、前記差動変速手段の構成要素のうちの他の一つを前記電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ前記差動変速手段の残りの構成要素のうちの少なくとも一つを前記運動変換手段と連動するように構成したものである。
【００１２】
また、請求項２に記載のように、前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した電磁クラッチ手段を具備し、該電磁クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成することができる。
【００１３】
あるいは、請求項３に記載のように、前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した一方向クラッチ手段を具備したものとし、該一方向クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成してもよい。
【００１４】
上記車両用ブレーキ装置において、前記差動変速手段は、請求項４に記載のように、遊星歯車を備えた遊星歯車変速機構とすることができる。この遊星歯車変速機構は、請求項５に記載のように、不思議歯車減速機構を構成し得るものとするとよい。あるいは、前記差動変速手段は、請求項６に記載のように、内歯歯車、該内歯歯車に内接する歯数の異なる外歯歯車と、該外歯歯車の自転を抑制するオルダム機構とを備えた差動歯車変速機構とすることができる。
【００１５】
更に、上記車両用ブレーキ装置において、請求項７に記載のように、前記電動モータの回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、前記電動モータの回転を抑制する摩擦負荷手段と、ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達する荷重伝達部材と、該荷重伝達部材を介して前記ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段とを備えたものとするとよい。前記摩擦負荷手段は、請求項８に記載のように、前記電動モータの回転軸に対し、該回転軸の回転方向とは逆の方向に、前記ブレーキ操作手段の操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１乃至３に記載の車両用ブレーキ装置においては、ブレーキ作動を行うためのエネルギー、即ち摩擦部材を制動部材に押圧するのに要する仕事量を、回転している車輪から得るように構成されている。具体的には、差動変速手段を用いて、車輪に固定されて一体的に回転する回転部材、電動モータの回転軸、及び回転運動を直進運動に変換して摩擦部材を駆動する運動変換手段を連結するように構成される。この場合において、電動モータは、ブレーキ力の大きさや、付与する速度を調整するのみで、上記の仕事そのものは車輪の回転運動から伝達される。而して、ブレーキ作動に必要なエネルギーの大幅な低減が可能となり、更に電動モータを発電機として使用することで、ブレーキ作動中に車両の運動エネルギーを回生することができる。特に、電動モータへの電力供給が絶たれたときにも、車輪の回転エネルギーを利用して十分なブレーキ力を確保することができる。
【００１７】
そして、前記差動変速手段は、請求項４乃至６に記載のように構成することができる。例えば、差動変速手段を遊星歯車変速機構で構成した場合において、通常はサンギア、キャリア及びリングギアの構成要素のうちの一つを固定し、残りの二つを入力軸又は出力軸として一定の増速比又は減速比を得る形で用いられる。これに対し、何れの軸も固定することなく、サンギア、キャリア及びリングギアの全てを可動とすると、三つの構成要素のうちの二つの運動（回転速度）が決まれば、残りの運動（回転速度）が決まるという特性がある。従って、ある入力（車輪の回転速度）に対しもう一つの入力（電動モータの回転速度）を調整することで、出力（運動変換手段の回転速度、即ちブレーキの作動速度）を自由に制御することができることになる。
【００１８】
また、サンギア、キャリア及びリングギアの三つの構成要素には、釣合いの関係から回転速度に関係なく常に一定比率のトルクが付与されているという性質もあるので、そのときの車輪速度に関係なく、電動モータに加えるトルクを調整すればブレーキ力を制御することができる。つまり、どのような車輪速度（車両速度）においても、電動モータの回転数（回転速度）又は出力トルクを制御することによって、必要なブレーキ作動速度やブレーキ力を得ることができる。この場合において、回転している車輪から得られる仕事率（トルク×回転速度）は、設計仕様と減速度によって設定される所定の車速以上であれば、ブレーキを付与するのに必要な仕事率よりも大きいため、電動モータ自体は仕事をする必要がない。そのようなときは、逆に、電動モータには、回転する車輪から仕事をされる側に回転トルクが加えられるので、電動モータを発電機として使用すればブレーキ作動時の余剰エネルギーを電力エネルギーとして蓄えることも可能である。
【００１９】
そして車速がある値以下になると、車輪から得られる仕事率が不足してくるため、次第に電動モータが不足分を補うようになり、最終的に車両が停止したときには、全て電動モータによるブレーキ作動となる。換言すれば、所定車速以上では車輪の回転からエネルギーを吸収し、車速が低下して停止状態に近づくにつれて、電動モータの出力比率を次第に切換えていく動作を、自動的に無駄なく行うことができる。
【００２０】
更に、請求項７に記載のように構成された車両用ブレーキ装置によれば、万一電気系統の失陥により駆動電力及び制御信号が消失した場合においても、車両運転者のブレーキ操作に応じて、ブレーキフィーリングを損なうことなく、正常時と同様の制動力を確保することができる。特に、請求項８に記載のように摩擦負荷手段を構成すれば、ブレーキ力を発生させるために必要なエネルギーは、電動モータが正常に機能している場合と同様、車輪の回転力から得られるので、摩擦負荷手段は単に摩擦抵抗を与えるのみでよく、小さなブレーキ操作力で必要な制動力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の車両用ブレーキ装置は、図１にその一部を示すように、車両のホイール１内に設けられるディスクブレーキ装置に係るもので、車両のサスペンションを構成するナックル２に、車両外方に開口する円筒部２ａが形成されており、この円筒部２ａ内に、ベアリング３を介して回転可能にハブ４が支持されている。このハブ４は本発明の回転部材を構成するもので、ホイール１がディスクロータ１０を介してボルト・ナット１１によって固定されており、ホイール１とナックル２との間の空間にディスクロータ１０が介装された形態となっている。
【００２２】
ディスクロータ１０は本発明の制動部材を構成するもので、筒体部を有し、その外周面に、ホイール１の回転軸と平行に摺動ピン１２が固定されており、この摺動ピン１２に対し、二枚の環状部材１３及び１４がホイール１の回転軸と平行に摺動自在に支持されている。而して、ハブ４、ディスクロータ１０及びホイール１は一体となって、ナックル２ひいては車両本体に対し、車両の速度に応じた回転速度で、回転運動を行うように構成されている。
【００２３】
一方、ハブ４に関し、ホイール１と反対側の端部４ａの外周面には螺子溝が形成されており、ナックル２の円筒部２ａの内孔にベアリング３が装着された後、ベアリング３の内側に筒体部４ｂが嵌合するようにハブ４が挿入されると、ハブ４の端部４ａはベアリング３から延出する。このハブ４の端部４ａに環状部材２０が装着された後に、ナット２１が螺子溝に螺合されて固定される。環状部材２０は車輪速度検出手段を構成するもので、その外周面には外歯が形成されている。
【００２４】
環状部材２０の開口端部の内側には一方向クラッチ手段たるワンウェイクラッチ３０の外輪が固定されており、ワンウェイクラッチ３０の内輪は、差動変速手段たる遊星歯車変速機構５の構成要素であり入力部であるリングギア５０の円筒部５１に固定されている。ワンウェイクラッチ３０は、車両が前進するときには環状部材２０からリングギア５０に回転力が伝達されるが、車両が停止している場合及び後退する場合には空転し、リングギア５０に回転力が伝達されないように構成されている。尚、ワンウェイクラッチ３０に代えて、電磁クラッチ手段（図示せず）を設け、電気信号によって断続してワンウェイクラッチ３０と同様に機能させることとしてもよい。
【００２５】
また、リングギア５０は他の円筒部５２を有し、この円筒部５２にて、ワンウェイクラッチ４０を介してナックル２に支持されている。このワンウェイクラッチ４０は、車両が前進するときには空転し、車両が停止している場合及び後退する場合には回転が阻止されるように構成されている。遊星歯車変速機構５は（もう一つの入力部である）サンギア５３に固定された入力軸６１と、出力部であるリングギア５６を備えており、入力軸６１は電動モータ６のロータ（図示せず）に連結され、リングギア５６は運動変換機構７を構成するラック・アンド・ピニオン機構のピニオン７１に連結されている。尚、ベアリング２３及び２４は、入力軸６１及びリングギア５６を夫々回転可能に支持するために設けられている。リングギア５０及び５６とサンギア５３との間には、大径部５４ａと小径部５４ｂを有するキャリア５４が（本実施形態では３個）介装されており、これらのキャリア５４は連結部材５５に回転可能に支持されている。そして、キャリア５４の大径部５４ａはリングギア５０の円筒部５２に形成された内歯とサンギア５３に噛合し、小径部５４ｂは出力側のリングギア５６に形成された内歯に噛合している。
【００２６】
図３及び図４は遊星歯車変速機構５を構成する歯車間の関係を模式的に示すもので、図１に示す各歯車（ギア）に対応する符号を付している。図３において、寸法Ａはサンギア５３の半径、寸法Ｂはキャリア５４の大径部５４ａの半径、寸法Ｃはキャリア５４の小径部５４ｂの半径、寸法Ｄはリングギア５０の円筒部５２に形成された内歯の半径、そして寸法Ｅはリングギア５６の内歯の半径であり、夫々の歯数に比例する。
【００２７】
図１及び図２に示すように、ラック７２はピニオン７１との噛合部と反対側の端部にて、連結ピン７３を介して楔部材７４に連結されている。楔部材７４には、その中心軸に対して両側に、相互に所定の角度で傾斜したテーパ面が形成されており、夫々のテーパ面が、ころ部材７５及び７６を介してピストン部材８とナックル２の空洞部２ｂの内面との間に挟持されるように、楔部材７４が配置されている。ころ部材７５（７６も同様）は図２に示すように複数のころがケース内に収容されたもので、楔部材７４が円滑に移動し得るように構成されている。而して、上記のラック・アンド・ピニオン機構によって電動モータ６の回転運動が直線運動に変換されると、楔部材７４は（図１の下方に）駆動される。
【００２８】
ピストン部材８は、有底筒体８１及び８２の開口部が対向するように重合して成り、両者間に圧縮スプリング８３が介装され、有底筒体８１及び８２が相互に離隔する方向に付勢されている。有底筒体８１の内面は開口端方向に拡径されたテーパ面が形成されており、このテーパ面と有底筒体８２の外周面との間にボール８４及び圧縮スプリング８５が収容され、有底筒体８１の開口端にストッパ８６が固定されている。これにより、有底筒体８１及び８２は一体となって前進（図１の左方向に移動）すると共に、有底筒体８２が有底筒体８１に対して相対的に前進し得るように構成されている。
【００２９】
上記の構成になるピストン部材８は、楔部材７４の（図１の下方への）移動に応じて、ころ部材７５及び７６を介して付与される推進力によって前進し、第１の摩擦部材９１が車輪の回転軸と平行に外側（ホイール１側）に押圧されるように構成されている。本実施形態の摩擦部材は、夫々裏板９１ｐ、９２ｐ及び９３ｐに固着された第１の摩擦部材９１、第２の摩擦部材９２及び第３の摩擦部材９３で構成されており、これらの裏板９１ｐ、９２ｐ及び９３ｐを貫通する支持ピン９５によって摺動自在に支持されると共に、この支持ピン９５によってアーム部材９４がナックル２に固定されている。而して、第１の摩擦部材９１に対する推進力は、環状部材１３、第２の摩擦部材９２、環状部材１４、第３の摩擦部材９３、そしてアーム部材９４の順に伝達される。このとき、環状部材１３及び１４は、ディスクロータ１０に対し車輪の回転軸と平行に摺動可能に支持されており、所謂フローティング方式が構成されているので、第１乃至第３の摩擦部材９１、９２及び９３によって均等な力で押圧される。また、第１乃至第３の摩擦部材９１、９２及び９３が磨耗すると、そのままでは各々と環状部材１３及び１４との間隙が大きくなることになるが、本実施形態では、ピストン部材８が前述のように構成されており、摩擦部材が磨耗して薄くなるに従い、有底筒体８２が有底筒体８１に対して相対的に前進するので、各部材が密着した状態に維持される。
【００３０】
次に、上記の構成になる車両用ブレーキ装置の作動に関し、車両が走行している状態で、ブレーキ操作が行われた場合について説明する。車両走行時には、車両の速度に応じた回転速度で車輪が回転しており、車輪（ホイール、ハブ等）の回転はワンウェイクラッチ３０を介して遊星歯車変速機構５の入力部であるリングギア５０に伝達される。このとき遊星歯車変速機構５の特性として、下記の表１に示すような関係で二つの入力軸と一つの出力軸の回転数が互いに拘束されている。
【表１】
【００３１】
従って、ブレーキ操作が行われないときは、出力軸の回転数｛Ａ・（Ｂ−Ｃ）／（２・Ｂ・Ｅ）・（Ｒｍ−１）+１｝が０になるような回転数Ｒｍで電動モータ６が回転しておれば、車輪の回転力は出力軸には伝わらずブレーキは効いていない状態となる。この状態をトルクという観点で表すと、三つの軸は下記の表２に示すような関係で互いのトルクの比率が決まっているため、モータ側入力軸のトルクを０にすれば出力軸のトルクも０になり、ブレーキは効いていない状態になる。
【表２】
【００３２】
つまり、電動モータ６に流れる電流を遮断し、発生トルクを０にすれば、車輪の回転速度は全て電動モータを回転させる方向に向けられ、ブレーキ側の出力にはトルクも回転も生じない状態になる。次に、前述の状態でブレーキ操作が行われると、その操作量に応じたブレーキ力を発生させるために、図示しない制御手段（コントローラ）からの指示に基づき電動モータ６に電流が供給される。このとき供給される電流の量は次のように計算される。即ち、必要ブレーキ力に基づきピストン部材８に対する推進力を演算し、これを発生するラック７２の引張力に基づき出力軸のトルクを演算し、このトルクを発生するためのモータ側入力軸トルクを上記の表２から求め、これに応じてモータ電流を設定するというものである。
【００３３】
但し、この場合、回転している車輪側から得られる仕事率Ｗ（トルク×回転速度）は、ブレーキ力を付与するのに必要な仕事率Ｗ’よりも十分に大きく、電動モータ６自体は仕事をする必要がない。通常の使用条件においては、車輪から入力される回転速度は十分に大きいため、ブレーキ側の出力軸を十分な作動速度で回転させた上で上記表１の関係から得られる回転速度で電動モータ６を逆回転（ブレーキ力を付与する側とは逆方向に回転）させる。このように強制的に逆方向に回転駆動された電動モータ６は、内部に逆起電力が発生し、この逆起電力によって、ブレーキ力を付与する側に電流が供給され、トルクを発生させることになる。この逆起電力により発生した電流に対し、制御手段（後述する図５のコントローラ１００）にてＰＷＭ制御が行われ、適切な電流値に調整される。
【００３４】
以上のように、車輪の回転に伴い電動モータ６内に生じた電力を用いてトルクを発生させ得るように構成されているため、他の電源等からの電力供給を必要とすることなく、ブレーキを付与することができ、ひいては、電源等の異常により電力の供給が絶たれたような緊急事態においても、十分なブレーキ力を確保することができる。
【００３５】
次に、車両が停止状態にある場合、又は後退走行している場合について説明する。この場合には、車輪の回転軸と全く切り離された、通常の、電動モータ６のみによるブレーキ作動と同等になる。先ず、車両が停止している場合には、遊星歯車変速機構５の入力部であるリングギア５０に回転力が伝達されない。車両が後退するときにも、環状部材２０が回転してもワンウェイクラッチ３０が空転するのでリングギア５０には回転力が伝達されない。一方、ワンウェイクラッチ４０により、リングギア５０はそれ自体がフリーになった場合にブレーキを解除してしまう側への回転が規制されており、実質的に遊星歯車変速機構５は、リングギア５０が固定され、モータ側入力軸とブレーキ側出力軸の二つの回転軸を有する不思議歯車減速機として機能し、上記表２の関係でトルクを伝達することになる。この場合は車輪からのエネルギーを利用することはできず、ブレーキに必要なエネルギーは、全て電動モータ６によって発生させることになるが、停止状態や後退時におけるブレーキ使用エネルギーの割合は小さいので、省エネ効果が損なわれる程ではない。
【００３６】
而して、本実施形態によれば、ブレーキ作動に必要なエネルギーの大幅な低減が可能となる。例えば車速１０ｋｍ／ｈ以上では全て車輪の回転エネルギーだけでブレーキ作動が行われ、その車速以下でも殆ど車輪の回転エネルギーによってブレーキ作動が可能となる。但、停止時のみ従来と同様に、電動モータ６を駆動するためのエネルギーの供給が必要になるが、その場合には、更に以下のように構成するとよい。
【００３７】
図５は本発明の他の実施形態に係るもので、電動モータ６の回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、電動モータ６の回転を抑制するように構成された摩擦負荷手段６０と、ブレーキ操作手段たるブレーキペダル９０への入力を摩擦負荷手段６０に伝達するための荷重伝達部材６２（例えばワイヤやケーブル）が配設されている。摩擦負荷手段６０は、例えば図６に示すように、電動モータ６の回転軸６１又はこれと連動する回転軸（図示せず）に対し摩擦部材６３を押圧して、回転軸の回転方向とは逆の方向に、操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成されている。
【００３８】
そして、ブレーキペダル９０と摩擦負荷手段６０との間に、システムの異常判定機能を備えた制御手段たるコントローラ１００からの電気信号に基づき、ブレーキペダル９０への入力を摩擦負荷手段６０に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段６４が設けられている。この荷重伝達切換手段６４は、例えば図５に示すようにソレノイド６５により進退するバー６６を備え、このバー６６の係合によってブレーキペダル９０からの入力を遮断し得るように構成されている。
【００３９】
次に、上記の構成になる車両用ブレーキ装置の作動を説明すると、例えば、コントローラ１００から電動モータ６に供給される制御指示値が間違っている場合、あるいは伝達されないような場合には、コントローラ１００、もしくは他の診断機能を備えた制御手段（図示せず）にて異常が検知され、荷重伝達切換手段６４に異常信号が出力される。この異常信号が荷重伝達切換手段６４に入力すると、ソレノイド６５が駆動され、バー６６の係合による遮断が解除されるので、ブレーキペダル９０の操作力が荷重伝達部材６２を介して伝達され、摩擦負荷手段６０が駆動される。
【００４０】
ここで、ブレーキ力を発生させるために必要なエネルギーは、電動モータ６が正常に機能している場合と同様、車輪の回転力から得られるので、摩擦負荷手段６０は単に摩擦抵抗を与えるのみで、仕事をする必要はない。このことから、摩擦負荷手段６０は初期の摩擦部材６３と回転軸６１との間の僅かな間隙を埋めるだけの微小ストロークを確保すればよく、ブレーキペダル９０に対しても、摩擦負荷手段６０を作動させるための特別なストロークを必要としないため、レバー比を大きく設定することが可能である。このため、倍力効果により、正常時と同等の制動力を、ブレーキペダル９０に対する小さな操作力によって発生させることが可能となる。また同様の理由で、正常時と異常時でのブレーキペダル９０のストローク変化、即ちブレーキフィーリングを損なうおそれもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ブレーキ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における運動変換機構を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における遊星歯車変速機構を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態における遊星歯車変速機構を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る車両用ブレーキ装置を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における摩擦負荷手段の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ホイール
２ ナックル
３ ベアリング
４ ハブ
５ 遊星歯車変速機構
６ 電動モータ
７ 運動変換機構
８ ピストン部材
１０ ディスクロータ
１３，１４ 環状部材
２０ 環状部材
３０，４０ ワンウェイクラッチ
５０，５６ リングギア
６０ 摩擦負荷手段
７４ 楔部材
９１ 第１の摩擦部材
９２ 第２の摩擦部材
９３ 第３の摩擦部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に対し車輪と一体的に回転する制動部材と、該制動部材に対し当接可能に前記車両に支持した摩擦部材を備え、該摩擦部材を前記制動部材に押圧して前記車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、前記車輪に固定されて一体的に回転する回転部材と、電気信号に応じて出力トルク又は回転速度を調整し得る電動モータと、相対的に回転可能な三つ以上の構成要素を有し、そのうちの二つの構成要素の運動が決まれば残りの構成要素の運動も決まるように構成して成る差動変速手段と、回転運動を直進運動に変換して前記摩擦部材を前記制動部材に当接する方向に駆動する運動変換手段とを備え、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成すると共に、前記差動変速手段の構成要素のうちの他の一つを前記電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ前記差動変速手段の残りの構成要素のうちの少なくとも一つを前記運動変換手段と連動するように構成したことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
【請求項２】
前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した電磁クラッチ手段を具備し、該電磁クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項３】
前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した一方向クラッチ手段を具備し、該一方向クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項４】
前記差動変速手段は、遊星歯車を備えた遊星歯車変速機構から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項５】
前記遊星歯車変速機構は、不思議歯車減速機構を構成し得ることを特徴とする請求項４記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項６】
前記差動変速手段は、内歯歯車、該内歯歯車に内接する歯数の異なる外歯歯車と、該外歯歯車の自転を抑制するオルダム機構とを備えた差動歯車変速機構から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項７】
前記電動モータの回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、前記電動モータの回転を抑制する摩擦負荷手段と、ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達する荷重伝達部材と、該荷重伝達部材を介して前記ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項８】
前記摩擦負荷手段は、前記電動モータの回転軸に対し、該回転軸の回転方向とは逆の方向に、前記ブレーキ操作手段の操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成したことを特徴とする請求項７記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項１】
車両に対し車輪と一体的に回転する制動部材と、該制動部材に対し当接可能に前記車両に支持した摩擦部材を備え、該摩擦部材を前記制動部材に押圧して前記車輪の回転を抑制する車両用ブレーキ装置において、前記車輪に固定されて一体的に回転する回転部材と、電気信号に応じて出力トルク又は回転速度を調整し得る電動モータと、相対的に回転可能な三つ以上の構成要素を有し、そのうちの二つの構成要素の運動が決まれば残りの構成要素の運動も決まるように構成して成る差動変速手段と、回転運動を直進運動に変換して前記摩擦部材を前記制動部材に当接する方向に駆動する運動変換手段とを備え、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成すると共に、前記差動変速手段の構成要素のうちの他の一つを前記電動モータの回転運動と連動するように構成し、且つ前記差動変速手段の残りの構成要素のうちの少なくとも一つを前記運動変換手段と連動するように構成したことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
【請求項２】
前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した電磁クラッチ手段を具備し、該電磁クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項３】
前記回転部材と前記差動変速手段の構成要素のうちの一つとの間に介装した一方向クラッチ手段を具備し、該一方向クラッチ手段によって、前記差動変速手段の構成要素のうちの一つを前記回転部材の回転運動と連動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項４】
前記差動変速手段は、遊星歯車を備えた遊星歯車変速機構から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項５】
前記遊星歯車変速機構は、不思議歯車減速機構を構成し得ることを特徴とする請求項４記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項６】
前記差動変速手段は、内歯歯車、該内歯歯車に内接する歯数の異なる外歯歯車と、該外歯歯車の自転を抑制するオルダム機構とを備えた差動歯車変速機構から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項７】
前記電動モータの回転軸に対して摩擦力による抵抗を付与し、前記電動モータの回転を抑制する摩擦負荷手段と、ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達する荷重伝達部材と、該荷重伝達部材を介して前記ブレーキ操作手段の操作入力を前記摩擦負荷手段に伝達するか否かの切換を行う荷重伝達切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の車両用ブレーキ装置。
【請求項８】
前記摩擦負荷手段は、前記電動モータの回転軸に対し、該回転軸の回転方向とは逆の方向に、前記ブレーキ操作手段の操作入力に比例したトルク抵抗を付与するように構成したことを特徴とする請求項７記載の車両用ブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１６１９５２（Ｐ２００６−１６１９５２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５４０３９（Ｐ２００４−３５４０３９）
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
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