JPH11141584A - ブレーキトルク測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制動時におけるブレーキトルクを測定する装
置において、低負荷での高い測定精度を維持しつつ、高
負荷でのセンサの破壊を防止する。 【解決手段】 摩擦パッド２０２の裏金２０４のロータ
回出側に、ブレーキトルクがかかる方向Ｘと公差する方
向Ｙにスリット２１４を設け、このスリット２１４を設
けることによりモーメントアーム２０１を形成する。モ
ーメントアーム２０１の作用点Ｆの変位が所定量Ｓ2 以
上になると、マウンティング２０６側からの反力はモー
メントアーム２０１の支点Ｐを介することなく、ストッ
パピン２２２を介して直接裏金２０４側に伝達（バイパ
ス）される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転部材と連結さ
れ該回転部材と共に回転するロータに、固定部材側に設
けられ裏金と一体化された摩擦パッドを押し付ける構成
とされたブレーキ機構のブレーキトルク測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディスクブレーキは、車輪（回転部材）
側と連結され、該車輪と共に回転するロータに、車体
（固定部材）側に設けられた摩擦パッドを押し付けるこ
とにより、車両の持っている運動エネルギを熱エネルギ
に変換しながらロータの回転を制動している。摩擦パッ
ドは、金属製の裏金と一体化されている。摩擦パッドが
ロータに押し付けられると、ロータ側からロータ接線方
向の力（ブレーキトルク）を受けるが、この裏金が車体
側の部材であるマウンティングに受け止められることに
より、該車体側から反力を受けられるようになってい
る。

【０００３】このようなブレーキ装置は、車両を安定し
て制動させるために、ときに雨天時や滑り易い路面でも
車輪をロックさせないためのＡＢＳ（アンチロック・ブ
レーキ・システム）と組合せて使用される。又、緊急回
避時等の急激なステアリング操作の場合にでもエンジン
の出力と車輪のブレーキ制御とを自動的に行い、車両を
安定させるＶＳＣ（ビークル・スタビリティ・コントロ
ール）装置等と組合せて使用されることもある。

【０００４】このような装置の機能をより効果的に発揮
させるために、現時点でブレーキ装置に作用しているブ
レーキトルクを精度良く測定したいという要求がある。

【０００５】そこで、従来、ブレーキ装置内にセンサを
備え、ロータと摩擦パッドとの間に発生しているブレー
キトルクを測定する装置が、例えば特公昭５０−１８５
４７号、特開昭６２−３８３３４号、特公平５−７９８
５２号、特公平５−８５８５４号、あるいは特公平７−
６７９０７号等において種々提案されている。

【０００６】図７に、特公昭５０−１８５４７号公報に
開示されたブレーキトルク測定装置を示す。

【０００７】キャリパ（図示略）内の中央部に摩擦パッ
ド２が配置されている。該摩擦パッド２には、これと同
一平面形状の裏金４が（紙面の上側から）一体的に重ね
てある。裏金４の両端には、わずかな隙間を設けて（車
体側の）マウンティング６が配置してある。又、図の符
号８が図示せぬ車輪側と連結され、前進走行の際に車輪
と共に矢印Ａ方向に回転するロータである。

【０００８】摩擦パッド２の裏金４は、ブレーキペダル
（図示略）の踏込みに応じてピストンシリンダ（図示
略）により点線で示した位置において紙面と垂直の方向
に押圧され、摩擦パッド２を介してロータ８と強く接圧
される。このとき、摩擦パッド２の裏金４は、ロータ８
側からその接線方向の力（＝ブレーキトルク）を受け
る。通常は、このブレーキトルクはマウンティング６に
直接受け止められるが、この装置では、摩擦パッド２と
ロータ８との間に発生するブレーキトルクを測定するた
めに、ボール１０及びマウンティング６内に配置したセ
ンサ１２を介してこのブレーキトルクを受けるようにし
ている。

【０００９】センサ１２は、いわゆる抵抗線歪みゲージ
に属するもので、かかった荷重に応じて変形し、この変
形量に応じて電気抵抗が変わるのを利用したセンサであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公昭５０−１８５４７号公報に記載されたブレーキ測定
装置を含め、従来種々提案されているブレーキトルクの
測定装置は、摩擦パッドに掛るブレーキトルクをどのよ
うにして受け止めるかという構造については種々の工夫
がなされてはいるものの、いずれも該ブレーキトルクを
直接的にセンサ（抵抗線歪みゲージ）によって受け止め
る構造となっていた。

【００１１】そのため、高感度のセンサを用いると高負
荷のとき（ブレーキトルクが大きいとき）に破壊されて
しまい、又、高負荷に耐え得る低感度センサを用いる
と、低負荷時における測定誤差が大きくなり、（一般に
自動制動制御の場合には低負荷時における制御が多いこ
とから）あまり有益な情報が得られないというのが実情
であった。

【００１２】又、従来の測定装置では、いずれもマウン
ティング６（あるいは該マウンティング６に掛る力によ
って変形あるいは移動可能とした部位）にセンサ１２を
取り付けていたため、ロータ８の両側（インナ側とアウ
タ側：図示の例では紙面の上側と下側）に摩擦パッド２
を備えたブレーキ装置では、該両側に設置された摩擦パ
ッド２による合計のブレーキトルクが測定されてしま
い、それぞれの摩擦パッド２に発生しているブレーキト
ルクを個々に測定することができないという問題もあっ
た。

【００１３】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、ブレーキトルクを測定する際に、特に低
負荷時において高感度な測定精度を維持しつつ、高負荷
がかかった場合でもセンサの破壊を防止することがで
き、且つ、個々の摩擦パッド毎に発生しているブレーキ
トルクをそれぞれ独立して測定することのできるブレー
キトルクの測定装置を提供することをその課題としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、回転部材と連結され該回転部材と共に回転するロー
タに、固定部材側に設けられ裏金と一体化された摩擦パ
ッドを押し付ける構成とされたブレーキ機構のブレーキ
トルク測定装置において、前記摩擦パッドの裏金のロー
タ回出側において、ブレーキトルクのかかる方向と交差
する方向にスリットを設けることによって、該スリット
の終点付近を支点、起点付近を前記固定部材側からの反
力を受ける作用点として、変形可能に形成されたモーメ
ントアームと、該モーメントアームの前記支点付近に設
けられ、該支点付近にかかる変形応力に基づいてブレー
キトルクを検出するトルクセンサと、を備え、且つ、前
記モーメントアームの前記作用点付近の所定量以上の変
位により、前記固定部材側からの反力を、前記モーメン
トアームの支点を介することなく裏金側に伝達可能とす
るバイパス手段と、を備えたことにより、前記課題を解
決したものである。

【００１５】図６を用いて本願発明の最も基本的な原理
・作用について説明する。

【００１６】本発明においては、ブレーキトルクによっ
て変形するモーメントアーム１０１を従来と異なり、裏
金１０４自体に形成する。即ち、このモーメントアーム
１０１は、裏金１０４のロータ回出側Ｅにおいて、ブレ
ーキトルクのかかる方向Ｘと交差する方向Ｙに幅Ｓ0 の
スリット１１４を設けることにより、該スリット１１４
の終点付近を支点Ｐ、起点付近をマウンティング（固定
部材）１０６側からの反力を受ける作用点Ｆとして、変
形可能に形成される。

【００１７】トルクセンサ１１２は、該モーメントアー
ム１０１の前記支点Ｐ付近に設けられ、該支点Ｐ付近に
かかる（裏金１０４の）変形応力に基づいてブレーキト
ルクを検出する。又、前記モーメントアーム１０１は、
前記作用点Ｆ付近の変位Ｓが所定量Ｓ0 に達すると、マ
ウンティング１０６側からの反力を、前記モーメントア
ーム１０１の支点Ｐを介することなく裏金１０４側に伝
達可能とするバイパス手段ＢＰが機能する。

【００１８】これにより、トルクセンサ１１２として高
感度のものを使用し、特に低負荷時における高精度なト
ルク測定を可能としつつ、高負荷、即ち大きなブレーキ
トルクがかかった場合には、マウンティング１０６側か
らの反力はトルクセンサ１１２の配置された支点Ｐ付近
を介することなく、裏金１０４に直接伝達される。その
ため、該トルクセンサ１１２の破壊が確実に防止でき
る。

【００１９】但し、上記基本原理に基づく構造は、現実
にはスリット１１４の間隔（幅）Ｓ0 を数１０〜数１０
０ミクロン単位で設定しなければならず、高硬度の裏金
１０４に対し、このような細い幅Ｓ0 のスリット１１４
を高精度に形成するのは現実的には非常に困難である。

【００２０】そこで、請求項２に記載の発明は、前記バ
イパス手段を、前記裏金の摩擦パッドの貼付面と平行に
前記スリットに沿って円柱状の穴を形成すると共に、前
記モーメントアームの前記所定量に相当する分だけ、該
穴の内径より小さな直径を有する円柱状のストッパピン
を、該穴の中に収容した構成とすることにより、上記原
理に基づく構造を低コストで且つ高精度に製造すること
を可能とし、合せて、裏金の板厚方向の変位（ねじれ）
を防止するようにしたものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００２２】この実施形態は、図２に示されるように、
回転部材である車輪（図示略）と連結され、該車輪と共
に回転するロータ２０８に、マウンティング（車体側の
固定部材）２０６に設けられ、裏金２０４と一体化され
た摩擦パッド２０２を押し付ける構成とされた公知のブ
レーキ機構に本発明を適用したものである。なお、摩擦
パッド２０２は裏金２０４のロータ２０８側に貼付され
ており、その平面形状は裏金２０４と略同一である。
又、ブレーキ機構本来の構造及び作用も、基本的には従
来と同様である。

【００２３】このようなブレーキ機構において、本実施
形態にかかるブレーキトルク測定装置は、以下のような
構成が採用されている。

【００２４】即ち、図１に示されるように、摩擦パッド
２０２の裏金２０４のロータ回出側Ｅにおいて、ブレー
キトルクを受けることにより変形可能とされたモーメン
トアーム２０１が形成されている。このモーメントアー
ム２０１は、具体的には、ブレーキトルクのかかる方向
Ｘと交差する方向Ｙに幅Ｓ1 のスリット２１４を設ける
ことによって、該スリット２１４の終点付近が支点Ｐ、
起点付近がマウンティング２０６側からの反力を受ける
作用点Ｆとなるように形成されている。モーメントアー
ム２０１の感度（ブレーキトルクに対する作用点Ｆ付近
の変形量Ｓ）は、スリット２１４の終点部分に形成され
た貫通孔２１６の直径ｄ１を調整することにより、モー
メントアーム２０１の支点Ｐ付近の厚さｔを適宜に設定
することにより、最適値に設定できる。

【００２５】なお、モーメントアーム２０１の作用点Ｆ
には、マウンティング２０６からの反力Ｔ1 を受け止め
易くするために、凸状のトルク受け部２０１ａが設けら
れている。

【００２６】このモーメントアーム２０１の支点Ｐの付
近には、該支点Ｐ付近にかかる（裏金２０４の）変形応
力に基づいてブレーキトルクを検出するトルクセンサ２
１２が貼付されている。このトルクセンサ２１２は、モ
ーメントアーム２０１の支点Ｐ付近の変形状態を電気抵
抗の変化として取り出す公知の抵抗線歪みゲージであ
り、図１の（Ａ）で示されるように、クロスに２枚張ら
れている。これは、摩擦パッド２０２の裏金２０４は該
摩擦パッド２０２とロータ２０８との摩擦熱により膨脹
するため、ブレーキトルクがかからない厚さ方向Ｗのト
ルクセンサ２１２Ａの検出値を利用して、該熱膨脹によ
る誤差をなくすように補正計算できるようにしたためで
ある。

【００２７】一方、このブレーキトルク測定装置には、
マウンティング２０６側からの反力Ｔ1 のバイパス手段
ＢＰが付設されている。このバイパス手段ＢＰは、モー
メントアーム２０１の作用点Ｆ付近の変位Ｓが所定量Ｓ
2 に到達したときに、マウンティング２０６側からの反
力をモーメントアーム２０１の支点Ｐを介することなく
裏金２０４側に伝達可能とするものである。

【００２８】具体的には、このバイパス手段ＢＰは、次
のような構成とされている。

【００２９】即ち、まず円柱状の穴２２０が裏金２０４
の摩擦パッド２０２の貼付面（図１の（Ａ）（Ｂ）にお
いて紙面と平行な面）と平行にスリット２１４に沿って
形成される。この穴２２０の内径はｍである。次に、こ
の穴２２０の中に円柱状のストッパピン２２２を収容す
る。このストッパピン２２２は、前記穴２２０の内径ｍ
より所定量Ｓ2 だけ小さな直径とされている。即ち、ｍ
＝ｎ＋Ｓ2 である。ストッパピン２２２は、適宜の方法
で穴２２０から抜け出ないようにしておく。例えばスト
ッパピン２２２を収容した後シリコン等の適宜の素材あ
るいは部材で穴２２０を閉塞すればよい。

【００３０】なお、図２の符号２３０は、マウンティン
グ２０６と裏金２０４との間に設けられた錆付防止及び
裏金支持のための公知のパッドグリップ２３０である。

【００３１】次にこの実施形態の作用を説明する。

【００３２】車両が前進方向に進行すると、図２に示さ
れるように車輪の回転と共にロータ２０８が矢印Ａ方向
に回転する。このとき、図示せぬブレーキペダルが踏み
込まれると、公知の機構によってピストンシリンダ（図
示略）が裏金２０４と一体の摩擦パッド２０２をロータ
２０８側に押し付け、摩擦パッド２０２をロータ２０８
に圧接させる。この結果、ロータ２０８と摩擦パッド２
０２との摩擦力により、該摩擦パッド２０２及び裏金２
０４はロータ２０８の接線方向Ｘに引き摺られる。この
引き摺られるトルクがブレーキトルクに相当することに
なる。このブレーキトルクは、裏金２０４のロータ回出
側Ｅに形成されたモーメントアーム２０１の支点Ｐ及び
作用点Ｆを介してマウンティング（車体側の固定部材）
２０６に伝達され、該作用点Ｆにおいてマウンティング
２０６側から反力を受ける。この結果、モーメントアー
ム２０１は支点Ｐを中心にして矢印Ｚ方向に変形する。
この変形量Ｓが所定量Ｓ2 に達すると、穴２２０の一部
２２０Ａが該穴２２０内に収容されたストッパピン２２
２と接触し、これ以上の変形が阻止されると同時に、以
降裏金２０４にいかなる高負荷がかかったとしても、マ
ウンティング２０６側からの反力はモーメントアーム２
０１の支点Ｐを介することなく、このストッパピン２２
２を介して直接裏金２０４側に伝達（バイパス）され
る。

【００３３】この結果、図３に示されるような範囲（Ｄ
まで）のブレーキトルクを精度良く測定することができ
るようになる。

【００３４】一方、このバイパス手段ＢＰの穴２２０と
ストッパピン２２２は、このように所定以上の高負荷の
ブレーキトルクが裏金にかかったときに、その反力をモ
ーメントアーム２０１の支点Ｐ付近を介さずにバイパス
させる機能の他に、該モーメントアーム２０１の板厚方
向Ｗの動きを阻止する作用をも奏する。即ち、モーメン
トアーム２０１は、基本的に裏金２０４のロータ回出側
にスリット２１４を切り込むことによって形成されるも
のであるため、ブレーキトルクによって矢印Ｚ方向に変
形可能になると共に、板厚方向Ｗにも変形可能となる。
しかしながら、このモーメントアーム２０１の板厚方向
Ｗの動きは、ブレーキトルクの測定に何等寄与しないだ
けでなく、ときに摩擦パッド２０２とロータ２０８との
接触圧を変化させ、ブレーキ本来の効きに悪影響を及ぼ
す可能性がある。この実施形態によれば、モーメントア
ーム２０１の板厚方向Ｗの動きは、円柱状の穴２２０に
収容された同じく円柱状のストッパピン２２２の当接に
より、これを効果的に阻止することができる。

【００３５】周知のとおり、上記実施形態において円柱
状の穴２２０を精度良く形成することや、同じく円柱状
のストッパピン２２２を精度良く製造することは、現在
の加工技術で十分可能である。その結果、所定量Ｓ2 の
管理もミクロンオーダーで正確に維持することができ
る。この結果、高感度のトルクセンサ２１２を採用した
としても、該トルクセンサ２１２の破壊点に対し適切な
測定点Ｄまでのみの測定ができるように容易に設定する
ことができるようになる。

【００３６】この結果、特に低負荷側のブレーキトルク
を感度良く、少ない誤差で測定することができ、しかも
トルクセンサの破壊を確実に防止することができる。

【００３７】更に、外径が若干異なるストッパピン２２
２を複数備えておくことにより、モーメントアーム２０
１の前記所定量（トルクセンサ２１２の測定できる範囲
に相当）Ｓ2 を容易に変更することもできるようにな
る。

【００３８】なお、上記実施形態においては、ブレーキ
トルクのかかる方向Ｘとほぼ直角に交差する方向Ｙにス
リット２１４を形成するようにしていたが、特に裏金２
０４あるいはマウンティング２０６との形状等の関係に
より、このスリット２１４は必ずしもブレーキトルクの
かかる方向Ｘと直角の方向Ｙに形成する必要はなく、交
差さえしていれば、直角から若干ずれてもモーメントア
ーム２０１としての機能を果たすことができる。

【００３９】又、上記実施形態ではスリット２１４を裏
金２０４のロータ中心側から外周側へ向けて切り込むよ
うにしていたが、ロータ外周側から中心側へ向けて切り
込むようにしてもよい。この場合、当然にモーメントア
ームはスリットの終点付近（ロータ内周側）が支点とな
り、スリットの起点付近（ロータの外周側）が作用点と
なる。

【００４０】又、更には図４、図５において他の実施形
態として示したように、スリット３１４を実質的に裏金
３０４の中央部（符号３１４Ｓの範囲）に形成するよう
にしてもよい。

【００４１】この場合でも裏金３０４と一体化された摩
擦パッド３０２及び、マウンティング３０６の全体形状
は前述した実施形態と若干異なるものの、ブレーキトル
ク測定装置そのものは基本的にスリット３１４によって
形成されたモーメントアーム３０１がマウンティング３
０６から反力を受けトルクセンサ３１２によって検出さ
れるものであり前述した実施形態と同様の作用が得られ
る。

【００４２】なお、符号３３０は、マウンティング３０
６と裏金３０４との間に設けられた錆付防止及び裏金支
持のための公知のパッドクリップ３３０である。

【００４３】このように、この実施形態では前述した実
施形態とスリットの形成の仕方、裏金、摩擦パッド及び
マウンティングの形状が異なるだけなので前述してきた
実施形態の同一又は類似の部位に下２桁の数字が同一の
符号を図中で付すに止め詳細な説明は重複するので省略
する。

【００４４】なお、このブレーキトルクの測定装置は、
裏金及び摩擦パッドがロータを挟んでインナ側及びアウ
タ側にペアで設けられているブレーキ機構においても、
当然に適用可能であり、この場合にはそれぞれの側のブ
レーキトルクを独立して測定することが可能である。こ
の結果、例えば摩擦パッドの片面側のみがより摩耗した
ことによって、ブレーキの鳴き特性にインナ側とアウタ
側とでアンバランスが発生したときに、これを油圧制御
によってきめ細かく対応する等の、各摩擦パッドに対し
て独立した制御もできるようになる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
高感度なトルクセンサを用いて低負荷での高い測定精度
を維持しながら、高負荷でのセンサの破壊を防止できる
という優れた効果が得られる。又、例えばアウタ側とイ
ンナ側に複数の摩擦パッドを有しているブレーキ機構に
おいては、各摩擦パッドに作用しているブレーキトルク
をそれぞれ独立して検出することができるようになると
いう効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたブレーキトルクの測定装置
の実施形態を示す、一部に部分側面図及び部分底面図を
含む図２の矢示Ｉ部分の部分拡大正面図

【図２】本実施形態のブレーキトルク測定装置の全体概
略正面図

【図３】本実施形態のブレーキトルク測定装置において
測定できるブレーキトルクの範囲を示したグラフ

【図４】本発明の他の実施形態を示した図２相当の全体
概略正面図

【図５】図４のＶ部分の部分拡大正面図

【図６】本発明の原理を説明するための、ロータ回出側
にモーメントアームの形成された裏金の部分概略正面図

【図７】従来のブレーキトルク測定装置の、一部に配線
図を含む正面図

【符号の説明】

２０１、３０１…モーメントアーム ２０２、３０２…摩擦パット ２０４、３０４…裏金 ２０６、３０６…マウンティング ２０８、３０８…ロータ ２１２、３１２…トルクセンサ ２１４、３１４…スリット ２２０、３２０…穴 ２２２、３２２…スットパピン Ｐ…支点 Ｆ…作用点 ＢＰ…バイパス手段 Ｓ2 …所定量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転部材と連結され該回転部材と共に回転
   するロータに、固定部材側に設けられ裏金と一体化され
   た摩擦パッドを押し付ける構成とされたブレーキ機構の
   ブレーキトルク測定装置において、 前記摩擦パッドの裏金のロータ回出側において、ブレー
   キトルクのかかる方向と交差する方向にスリットを設け
   ることによって、該スリットの終点付近を支点、起点付
   近を前記固定部材側からの反力を受ける作用点として、
   変形可能に形成されたモーメントアームと、 該モーメントアームの前記支点付近に設けられ、該支点
   付近にかかる変形応力に基づいてブレーキトルクを検出
   するトルクセンサと、を備え、且つ、 前記モーメントアームの前記作用点付近の所定量以上の
   変位により、前記固定部材側からの反力を、前記モーメ
   ントアームの支点を介することなく裏金側に伝達可能と
   するバイパス手段と、 を備えたことを特徴とするブレーキトルク測定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記バイパス手段が、 前記裏金の摩擦パッド貼付面と平行に前記スリットに沿
   って円柱状の穴を形成すると共に、 前記モーメントアームの前記所定量に相当する分だけ該
   穴の内径より小さな直径を有する円柱状のストッパピン
   を、該穴の中に収容した構成とされたことを特徴とする
   ブレーキトルク測定装置。