JP2000333479A - 超音波モータ及びこの超音波モータを用いたブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤を用いることなく簡単な作業で振動発
生部と振動伝達部とを一体に組立てることができる超音
波モータを駆動源として用い、ブレーキ装置の高温下で
の信頼性を高めると共に製造コストを抑制する。 【解決手段】 ブレーキ装置の駆動源として用いられる
超音波モータ８４，８６では、支持体１２２と同軸的に
固定されたスタッドボルト１２８が軸方向に沿って振動
発生部１３６を貫通すると共に、振動発生部１３６及び
振動伝達部１４６を支持体１２２へ締結固定している。
これにより、振動発生部１３６と振動伝達部１４６とを
所定の加圧力で互いに圧接させると共に、接着剤を用い
ることなく振動発生部１３６と振動伝達部１４６とを一
体に組立てることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を駆動力と
してロータを回転させる超音波モータ及び、この超音波
モータを駆動源としブレーキパッド等の摩擦部材を車輪
と共に回転する回転部材に圧接させて制動力を発生する
ブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のブレーキ装置として、超音波モー
タからの駆動力を用いてブレーキパッドを移動させ、こ
のブレーキパッドを車輪と共に回転するディスクロータ
へ圧接させることにより制動力を発生するディスクブレ
ーキ装置が提案されている（例えば、特開昭６３−２６
６２２８号公報）。この種のディスクブレーキ装置で
は、超音波モータ及び遊星歯車機構やボールスクリュー
及びボールナット等からなるトルク変換機構がキャリパ
ボディに内蔵されている。このディスクブレーキ装置で
は、ブレーキ作動時には超音波モータの駆動力によりボ
ールスクリューをブレーキパッド側へ移動させ、このボ
ールスクリューによりブレーキパッドをディスクロータ
に圧接させて制動力を発生する。ここで、ディスクブレ
ーキ装置では、駆動源として超音波モータを用いた場合
には、巻線型モータを用いた場合と比較し、超音波モー
タの容積当たりの発生トルクが大きいことから、駆動源
としてのモータの小型化が可能になり、また自己保持力
が大きいことから、ブレーキパッドの弾性的な反力に負
け難く安定した制動力を得られると共に高い応答性を得
られる。

【０００３】ところで、超音波モータは、互いに同軸的
になるように支持されたステータ及びロータを備えてい
る。このステータには、薄肉円板状の圧電素子及び電極
が積層された振動発生部と、軸方向における一方の面を
ロータへ面接触させると共に他方の面を振動発生部に面
接触させた振動伝達部とが設けられており、振動発生部
と振動伝達部とは接着剤により互いに接着されて一体化
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
クブレーキ装置では、車両走行時にブレーキパッドとデ
ィスクロータとの摩擦熱が伝達されてキャリパボディ及
びキャリパボディ内の超音波モータが高温となる。この
ため、ブレーキ装置の駆動源として用いられる超音波モ
ータは十分な高い温度に耐え得るもの、すなわち使用温
度限界が高いものでなければならない。超音波モータで
は、高温下における振動発生部と振動伝達部との接着強
度が問題となり易く、この接着強度が不足していると、
経時的に振動発生部と振動伝達部とが部分的に剥離して
振動発生部から振動伝達部への超音波振動の伝達能力が
低下するおそれがある。このような超音波モータにおけ
る振動発生部と振動伝達部との剥離を防止するために
は、接着剤として高温下でも十分な接着強度が維持され
る耐熱性接着剤を用いなければならない。ここで、耐熱
性接着剤の価格は非常に高く、このような耐熱性接着剤
を用いた接着作業も多くの手間と時間をかけて慎重に行
わなければならない。このため、ディスクブレーキ装置
の駆動源として用いられる超音波モータは単価が高くな
り、これが超音波モータを駆動源とするディスクブレー
キ装置のコスト低減を困難とする要因となっている。

【０００５】本発明は、上記事実を考慮し、接着剤を用
いることなく簡単な作業で振動発生部と振動伝達部とを
一体に組立てることができる超音波モータを提供し、ま
たこの超音波モータを駆動源として用いて高温下での信
頼性が高く、かつ低コストのブレーキ装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の超音波モ
ータは、ステータ及びロータが互いに同軸的に設けら
れ、前記ステータからの超音波振動により前記ロータを
回転させる超音波モータであって、前記ステータは、支
持体と、前記支持体上に設けられ、圧電素子及び電極が
積層された振動発生部と、軸方向における一端を前記ロ
ータへ接触させると共に他端を前記振動発生部に接触さ
せた振動伝達部と、軸方向に沿って前記振動発生部を貫
通すると共に、前記振動発生部及び前記振動伝達部を前
記支持体へ締結固定した締結部材と、を有するものであ
る。

【０００７】上記構成の超音波モータによれば、ステー
タにおける締結部材が、軸方向に沿って振動発生部を貫
通すると共に、振動発生部及び振動伝達部を支持体へ締
結固定することにより、軸方向における振動発生部の支
持台側の端部と振動伝達部のロータ側の端部とを互いに
密着させると共に、接着剤を用いることなく振動発生部
と振動伝達部とを一体に組立てることができる。

【０００８】この結果、温度変化の影響を受けることな
く振動発生部と振動伝達部とが確実に密着状態とされ、
高温下で長期に亘って使用されても振動発生部から振動
伝達部への超音波振動の伝達能力が低下しないので、振
動発生部と振動伝達部とが接着剤により一体に組立てら
れた超音波モータと比較し、使用温度限界（上限値）を
大幅に高めることができ、また振動発生部と振動伝達部
とを接着する耐熱性接着剤及び接着作業を不要にできる
ので、耐熱性を有する超音波モータの製造コストを抑制
できる。

【０００９】請求項２記載のブレーキ装置は、車輪と共
に回転する回転部材に摩擦材を圧接して制動力を発生す
るブレーキ装置であって、請求項１記載の超音波モータ
と、前記摩擦材に対向すると共に前記摩擦材に対して接
離可能とされた加圧軸と、前記超音波モータからの回転
力を前記加圧軸の軸方向に沿った駆動力に変換して加圧
軸を進退させるトルク変換機構と、を有するものであ
る。

【００１０】上記構成のブレーキ装置によれば、加圧軸
を進退させるための駆動源として請求項１記載の超音波
モータを用いたことにより、振動発生部と振動伝達部と
が接着剤により一体に組立てられた従来の超音波モータ
を駆動源として用いた場合と比較し、回転部材と摩擦材
との摩擦熱の発生量が大きくても、超音波モータの能力
低下や故障に起因する制動能力の低下が発生せず、かつ
装置全体としてのコストも低減できる、請求項３記載の
ブレーキ装置は、請求項２記載のブレーキ装置におい
て、前記トルク変換機構は、前記軸方向における前記超
音波モータと前記摩擦材との中間部に設けられたもので
ある。

【００１１】上記構成のブレーキ装置によれば、トルク
変換機構が軸方向における超音波モータと摩擦材との中
間部に設けられたことにより、トルク変換機構によって
摩擦材からの摩擦熱が放熱されると共に超音波モータが
摩擦材から離れた位置にレイアウトされるので、摩擦材
から超音波モータへの摩擦熱の伝達を抑制できる。

【００１２】請求項４記載のブレーキ装置は、請求項３
記載のブレーキ装置において、前記超音波モータは、前
記加圧軸と平行軸的に設けられると共に、前記ロータが
軸方向における前記摩擦材側の端部に配置されたもので
ある。

【００１３】上記構成のブレーキ装置によれば、超音波
モータにおけるロータが摩擦材に近い位置に配置され、
かつステータが摩擦材から離れた位置に配置されるの
で、熱影響を受け難いロータによって摩擦材からの摩擦
熱が放熱されると共に、熱影響を受け易いステータが摩
擦材から離れた位置にレイアウトできるので、摩擦材か
らステータへの摩擦熱の伝達を抑制できる。

【００１４】請求項５記載のブレーキ装置は、請求項３
又は４記載のブレーキ装置において、 前記超音波モー
タは、前記加圧軸と非同軸的になるように設けられたも
のである。

【００１５】上記構成のブレーキ装置によれば、超音波
モータが加圧軸と非同軸的になるように設けられたこと
により、超音波モータを軸方向及びこの軸方向へ直交す
る径方向へ摩擦材から離れた位置にレイアウトできるの
で、摩擦材から超音波モータへの摩擦熱の伝達を抑制で
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ブレーキ装置を図面に基づいて説明する。

【００１７】（第１の実施の形態）図１には本発明によ
る第１の実施の形態に係るブレーキ装置１０が示されて
いる。なお、図中の符号Ｏが付された鎖線はブレーキ装
置１０の中心線を示し、この中心線に沿った方向を装置
の軸方向として以下の説明を行う。

【００１８】ブレーキ装置１０には、キャリパボディ１
２に図示しないマウンテイングブラケットを介してイン
ナパッド１４及びアウタパッド１６が取り付けられてい
る。これらのインナパッド１４及びアウタパッド１６
は、車輪と共に回転するディスクロータ１８に対向し、
車両内方側にインナパッド１４が位置し車両外方側にア
ウタパッド１６が位置し、両パッド１４，１６によって
ディスクロータ１８を挟み込むように配置されている。
キャリパボディ１２は、インナパッド１４及びアウタパ
ッド１６を上方から覆うと共に、爪部２０がアウタパッ
ド１６からの外側への力を受ける。

【００１９】キャリパボディ１２には、インナパッド１
４の側方に中空部２２が設けられており、この中空部２
２内にはトルク変換機構２４が配置されている。トルク
変換機構２４は、回転力を軸方向に沿った駆動力に変換
するためのボールナット２６及びボールスクリュ２８を
備えている。

【００２０】ボールナット２６は、軸方向両端部にそれ
ぞれ配置されたラジアル軸受３０を介してキャリパボデ
ィ１２により支持されると共に、スラスト軸受３２を介
してキャリパボディ１２により軸方向への移動が制限さ
れている。ボールスクリュ２８は、ボール３４を介して
ボールナット２６内に相対的に回転可能に挿入されてい
る。

【００２１】ボールスクリュ２８の先端部には、インナ
パッド１４と当接するように円板状の押圧部材３６が固
着されている。この押圧部材３６内にはインナパッド１
４への押圧力を検出するための推力センサ３８が内蔵さ
れている。

【００２２】押圧部材３６の外周部には周方向に沿って
溝部４０が形成され、この溝部４０内にリング状とされ
た防塵用のゴムカバー４２の内周部が嵌挿されている。
一方、キャリパボディ１２には、押圧部材３６の外周側
に中心線Ｏを中心とする周方向に沿って溝部４４が形成
され、この溝部４４内にゴムカバー４２の外周部が全周
に亘って嵌挿している。このゴムカバー４２によって中
空部２２のディスクロータ１８側の開口端からキャリパ
ボディ１２内への異物侵入が防止されている。また、ゴ
ムカバー４２は径方向に沿って蛇腹状に屈曲しており、
これにより、ボールスクリュ２８の移動に従って軸方向
へ容易に伸縮可能となっている。

【００２３】キャリパボディ１２には、中空部２２のデ
ィスクロータ１８とは逆側の開口端を塞ぐようにモータ
ハウジング４６が取り付けられている。モータハウジン
グ４６には、キャリパボディ１２側の端部に略円板状の
蓋部４８が設けられている。モータハウジング４６のデ
ィスクロータ１８とは逆側の開口端は、モータハウジン
グ４６の蓋部４８により塞がれている。

【００２４】モータハウジング４６の蓋部４８には、中
心線Ｏに沿って挿通穴５０が形成されており、この挿通
穴５０を通してスットパ部材５２のロッド部５４が中空
部２２内に挿入されている。スットパ部材５２には、ロ
ッド部５４とは逆側の端部にロッド部５４に対して大径
とされた頭部５６が設けられており、この頭部５６は蓋
部４８の外側面上に固定されている。

【００２５】またボールスクリュ２８の後端面には、軸
心に沿って形成されたガイド穴５８の一端が開口してい
る。ガイド穴５８の断面形状は角型等の非円形とされて
おり、このガイド穴５８内には、スットパ部材５２のロ
ッド部５４の先端側が挿入されている。ここで、ストッ
パ部材５２のロッド部５４はガイド穴５８に対応する非
円形の断面形状を有しており、ボールスクリュ２８に対
して軸方向へ相対的に摺動可能とされている。またガイ
ド穴５８及びロッド部５４の断面形状がそれぞれ非円形
とされていることから、ボールスクリュ２８はロッド部
５４によって回転が阻止されるこれにより、ボールナッ
ト２６が回転すると、ボールナット２６の回転方向に応
じた方向へ軸方向に沿って移動する。

【００２６】ボールナット２６の外周面には、軸方向中
間部に径方向へ延出する円板状のキャリアプレート６０
が同軸的に設けられている。なお、このキャリアプレー
ト６０はボールナット２６と一体的に成形しても、ボー
ルナット２６とは別体のリング状に形成された部品と
し、ボールナット２６の外周面に嵌挿して固定するよう
にしてもよい。

【００２７】キャリアプレート６０の外周面には、周方
向に沿って一定ピッチで平歯状の突起６２が連続的に設
けられている。一方、キャリパボディ１２には、中空部
２２外側の周壁部に回転量センサ６４が固定されてい
る。この回転量センサ６４は、中空部２２内に挿入され
た磁気検出部６６をキャリアプレート６０の突起６２に
対向させている。この回転量センサ６４は、ＭＲ素子、
ＳＭＲ素子、ホール素子等を用いた磁気センサであり、
磁気検出部６６の前方を移動する突起６２を非接触で検
出可能とされている。

【００２８】ボールナット２６の外周側には、キャリア
プレート６０に対してモータハウジング４６側にトルク
変換機構２４の一部を構成するプラネタリギヤ機構６８
が設けられている。このプラネタリギヤ機構６８は、外
歯ギヤであるサンギヤ７０及びプラネタリギヤ７２と、
内歯ギヤであるリングギヤ７４とを備えている。

【００２９】ボールナット２６の外周面には、キャリア
プレート６０に対してモータハウジング４６側に筒状の
サンギヤ７０が回転可能に嵌挿されている。ここで、ボ
ールナット２６の外周面におけるサンギヤ７０との接触
部にはテフロン等のコーティング層(図示省略)が形成さ
れており、このコーティング層によってボールナット２
６とサンギヤ７０との回転抵抗が抑制されている。

【００３０】キャリアプレート６０のモータハウジング
４６側の側面には、モータハウジング４６側へ突出する
複数本（図１では２本）の支軸７６が固定されている。
これらの支軸７６はそれぞれ丸棒状とされており、周方
向へは互いに等間隔となるように配置されると共に、ボ
ールスクリュ２８と互いに軸平行となるように支持され
ている。これらの支軸７６には、それぞれ外周面にプラ
ネタリギヤ７２が回転可能に嵌挿され、その先端部にプ
ラネタリギヤ７２の支軸７６からの脱落を防止する円板
状の座金７８が固着されている。

【００３１】複数のプラネタリギヤ７２はそれぞれサン
ギヤ７０に噛み合っている。またキャリパボディ１２の
中空部２２内には、プラネタリギヤ７２の外周側にリン
グギヤ７４がサンギヤ７０と同軸的になるように配置さ
れている。このリングギヤ７４は、ラジアル軸受８０を
介してキャリパボディ１２により回転可能に支持されて
おり、このリングギヤ７４には複数のプラネタリギヤ７
２がそれぞれ噛み合っている。

【００３２】モータハウジング４６には、蓋部４８の外
側に２個のモータ収納部８２が一体的に設けられてい
る。これらのモータ収納部８２は、それぞれ蓋部４８の
外側面からキャリパボディ１２とは逆側へ突出する円筒
状とされており、中心線Ｏを中心とする径方向へはボー
ルスクリュ２８に対して外側に位置している。２個のモ
ータ収納部８２内には、それぞれ定在波型の超音波モー
タ８４，８６が配置されている。これらの超音波モータ
８４，８６は、互いに同軸的となるように支持されたロ
ータ８８及びステータ９０を備えており、ステータ９０
により発生する超音波振動（定在波）を駆動力としてロ
ータ８８を回転させる。

【００３３】ロータ８８には駆動軸９２が同軸的に固定
され、超音波モータ８４，８６は、駆動軸９２がボール
スクリュ２８と軸平行となるようにモータ収納部８２に
よって支持されている。

【００３４】超音波モータ８４，８６の外周面には、径
方向へ延出するフランジ部９３が設けられている。一
方、モータ収納部８２の内周面には、蓋部４８とは逆側
の端部に内径が段状に拡った係合部９４が形成されてい
る。これにより、超音波モータ８４，８６はモータ収納
部８２内に挿入されると、フランジ部９２が係合部９４
に係合して軸方向及び径方向における所定の位置へ位置
決めされる。

【００３５】モータ収納部８２の開口端はキャップ部材
９６により閉止されている。このキャップ部材９６は、
モータ収納部８２内に収納された超音波モータ８４，８
６を係合部９４と共に軸方向へ挟持し固定している。

【００３６】またモータ収納部８２内には、超音波モー
タ８４，８６と蓋部４８との間にリング状の皿ばね９８
及び座金１００が配置されている。ここで、皿ばね９８
は大径側の端部がステータ９０側に、小径側の端部が熱
源側に配置され、ステータ９０と熱源との間で断熱材と
しても作用する。また皿ばね９８は座金１００に対して
蓋部４８側に配置されており、座金１００を介してロー
タ８８を常にステータ９０の方向へ付勢し、ロータ８８
をステータ９０に圧接させている。このとき、ロータ８
８とステータ９０とは互いに面接触状態とされている。

【００３７】モータハウジング４６の蓋部４８には、モ
ータ収納部８２の内周側にラジアル軸受１０２が埋設固
定されている。このラジアル軸受１０２は、超音波モー
タ８４，８６と同軸的に配置されており、超音波モータ
８４，８６の駆動軸９２は、皿ばね９８及びラジアル軸
受１０２を挿通して中空部２２内に挿入されると共に、
ラジアル軸受１０２を介して蓋部４８により支持されて
いる。

【００３８】一方の超音波モータ８４の駆動軸９２に
は、中空部２２内に挿入された先端部に第１駆動ギヤ１
０４が固着されている。この第１駆動ギヤ１０４はサン
ギヤ７０と噛み合って超音波モータ８４の回転力をサン
ギヤ７０へ伝達する。また他方の超音波モータ８６の駆
動軸９２には、中空部２２内に挿入された先端部に第２
駆動ギヤ１０６が固着されている。この第２駆動ギヤ１
０６はリングギヤ７４に噛み合って超音波モータ８６の
回転力をリングギヤ７４へ伝達する。

【００３９】２個の超音波モータ８４，８６は、何れか
一方のみを選択的に駆動することも、双方を同時に駆動
することも可能である。また停止非駆動状態にある超音
波モータ８４，８６は、サンギヤ７０又はリングギヤ７
４から回転力が伝達されても、自己保持力によってロー
タ８８の回転が阻止される。すなわち、超音波モータ８
４の停止時には超音波モータ８４の保持力によってサン
ギヤ７０の回転が阻止され、また超音波モータ８６の停
止時には超音波モータ８６の保持力によってリングギヤ
７４の回転が阻止される。

【００４０】プラネタリギヤ機構６８では、ディスクロ
ータ１８側から見て、超音波モータ８４が第１駆動ギヤ
１０４を時計方向へ回転させると、超音波モータ８４の
回転力によりキャリアプレート６０と共にボールスクリ
ュ２８が反時計方向へ回転し、また超音波モータ８６が
第２駆動ギヤ１０６を時計方向へ回転させると、超音波
モータ８６によりキャリアプレート６０と共にボールス
クリュ２８が反時計方向へ回転する。

【００４１】一方、トルク変換機構２４では、ディスク
ロータ１８側から見て、超音波モータ８４，８６の回転
力によってボールナット２６が反時計方向へ回転すると
ボールスクリュ２８がディスクロータ１８へ近づく方向
へ移動し、またボールナット２６が時計方向へ回転する
とボールスクリュ２８がディスクロータ１８から離れる
方向へ移動する。

【００４２】またブレーキ装置１０では、押圧部材３６
に内蔵された推力センサ３８及びキャリパボディ１２に
取付けられた回転量センサ６４がそれぞれブレーキ制御
回路１０８に電気的に接続されている。さらにブレーキ
制御回路１０８には、車輪のロックスリップセンサ１１
０、ブレーキペダル１１２の踏込み量に対応する制動信
号を出力するポテンショメータ１１４、及び超音波モー
タ８４，８６の駆動回路（図２参照）がそれぞれ電気的
に接続されている。

【００４３】図２には本実施の形態に係る超音波モータ
８４，８６が示されている。なお、図中符号Ｓが付され
た鎖線は回転中心である軸心を示している。

【００４４】超音波モータ８４，８６には、ロータ８８
とステータ９０とが互いに同軸的となるように設けられ
ている。ロータ８８は、肉厚円板状の回転板１１６と薄
肉円板状の摩擦材１１８とが積層された構造とされてお
り、摩擦材１１８は、回転板１１６のステータ９０側の
端面に接着剤等により固着されている。ここで、摩擦材
１１８のステータ９０側の端面は、超音波モータ８４，
８６の駆動時にステータ９０に対して摺動する摺動接触
面１２０（図１参照）とされており、摩擦材１１８はス
テータ９０との接触摩擦力が大きく、かつ接触摩擦力の
経時的変化が少ない材料により形成されている。

【００４５】またロータ８８の回転板１１６には、摩擦
材１１８とは逆側の端面に軸心Ｓに沿って嵌合穴１１９
が形成されており、この嵌合穴１１９には、図１に示さ
れるように駆動軸９２の基端部が嵌挿され、この駆動軸
９２が回転方向及び軸方向へ固定されている。

【００４６】一方、ステータ９０は、図２に示されるよ
うに肉厚円板状の支持体１２２を備えている。この支持
体１２２の外周面には、モータ収納部８２内で係合部９
４に係合して超音波モータ８４，８６を位置決めするフ
ランジ部９２が設けられている。支持体１２２には軸心
Ｓに沿ってねじ穴１２４（図１参照）が形成されてお
り、このねじ穴１２４は支持体１２２を貫通している。
また支持体１２２のロータ８８側の端部には、外周側か
ら内周側へ向かって超音波振動を共振効果により増幅す
るための切欠１２６が形成されている。

【００４７】支持体１２２のねじ穴１２４には、図２
（Ｂ）に示されるように高熱に強く電熱性の高いスタッ
ドボルト１２８がねじ込まれている。スタッドボルト１
２８には、軸方向両端部にそれぞれねじ部１３０，１３
２（図１参照）が設けられ、これらのねじ部１３０，１
３２間に大径の支軸部１３４が一体的に設けられてい
る。スタッドボルト１２８は、支軸部１３４の端面がね
じ穴１２４の周縁部に圧接されるようにねじ部１３０が
ねじ穴１２４にねじ込まれている。

【００４８】ステータ９０には、支持体１２２上に振動
発生部１３６が設けられている。この振動発生部１３６
は、一対の圧電素子１３８及び一対の電極板１４０を備
えている。圧電素子１３８及び電極板１４０はそれぞれ
円板状とされている。圧電素子１３８の中央部には、ス
タッドボルト１２８の支軸部１３４に対応する開口部１
４２が形成されており、また電極板１４０の中央部に
も、圧電素子１３８の開口部１４２と同一形状の開口部
１４４が形成されている。

【００４９】一対の圧電素子１３８及び一対の電極板１
４０は、軸方向に沿って交互に積層されて振動発生部１
３６を構成している。このとき、圧電素子１３８の軸方
向両端面及び電極板１４０の軸方向両端面は、それぞれ
所定の平面度以上の平面度となるように十分高い精度で
加工されている。

【００５０】振動発生部１３６は、圧電素子１３８の開
口部１４２及び電極板１４０の開口部１４４をスタッド
ボルト１２８の支軸部１３４の外周面に嵌挿しつつ、一
方の電極板１４０が支持体１２２の端面と接するように
支持体１２２上に載置される。これにより、振動発生部
１３６は、支持体１２２に対して同軸的になるように支
軸部１３４により支持される。また振動発生部１３６
は、軸方向へはスタッドボルト１２８の支軸部１３４の
長さより僅かに厚くされている。

【００５１】ステータ９０には、振動発生部１３６の端
面上に肉厚円板状の振動伝達部１４６が設けられてい
る。この振動伝達部１４６には、図１に示されるように
軸心Ｓに沿ってスタッドボルト１２８のねじ部１３２に
対応するねじ穴１４８が形成されており、このねじ穴１
４８は振動伝達部１４６を貫通している。また振動伝達
部１４６には、ロータ８８側の端面に軸心Ｓを中心とし
て円形の凹部１５０が形成され、この凹部１５０の周縁
部は、図２に示されるようにロータ８８の摺動接触面１
２０に接して超音波振動（定在波）を伝達する振動伝達
面１５２とされている。ここで、振動伝達面１５２は、
定在波を増幅するための櫛歯状や楔状の突起（図示省
略）が必要に応じて形成される。

【００５２】振動伝達部１４６のねじ穴１４８には、振
動伝達部１４６が所定の加圧力で振動発生部１３６と圧
接するようにスタッドボルト１２８のねじ部１３２がね
じ込まれる。これにより、振動発生部１３６及び振動伝
達部１４６がスタッドボルト１２８により支持体１２２
に締結固定される。このとき、振動伝達部１４６はスタ
ッドボルト１２８の締結力によって十分高い面圧で振動
発生部１３６に圧接する。また振動伝達部１４６の圧電
素子１３８及び電極板１４０も、スタッドボルト１２８
の締結力によって十分高い面圧で互いに圧接する。

【００５３】超音波モータ８４，８６の一対の電極板１
４０は、それぞれモータ駆動回路１５６に接続されてお
り、このモータ駆動回路１５６はブレーキ制御回路１０
８からの制御信号に応じた駆動電圧を電極板１４０に印
加する。ここで、本実施の形態では、超音波モータ８
４，８６が定在波型の超音波モータであることから、モ
ータ駆動回路１５６により駆動電圧として単相の交流電
圧を発生すればよい。このため、モータ駆動回路１５６
では、進行波型の超音波モータを駆動するためのモータ
駆動回路と比較して、増幅器１５８を二重化したり、発
信器１６０からのラッチ信号を遅延するための位相器が
不要で、回路構成が大幅に簡略化されている。

【００５４】本実施の形態のブレーキ装置１０では、駆
動源として最大回数２５０ｒｐｍ、最大トルク５０ｋｇ
ｆｃｍで、外径寸法がφ９０とされた２台の進行波型超
音波モータを用いたブレーキ装置と同等の性能を得るた
め、最大回数１０００ｒｐｍ、最大トルク１５ｋｇｆｃ
ｍで、外径寸法がφ３５とされた２台の定在波型超音波
モータ８４，８６を用いている。

【００５５】プラネタリギヤ機構６８での減速比は、第
１駆動ギヤ１０４とサンギヤ７０との間で1：３、サン
ギヤ７０とキャリアプレート６０との間でも1：３とさ
れており、これにより、超音波モータ８４とキャリアプ
レート６０との間のトータル減速比は１：９となる。こ
の結果、超音波モータ８４の単体駆動の場合には、ブレ
ーキ装置１０における最大出力トルクは約１２０ｋｇｆ
ｃｍ（効率０．９）、最大回転数は１１１ｒｐｍとな
る。一方、上記の進行波型超音波モータを単体駆動した
場合には、最大出力トルクは約７５ｋｇｆｃｍ、最大回
転数は１７０ｒｐｍとなる。

【００５６】またプラネタリギヤ機構６８での減速比
は、第２駆動ギヤ１０６とリングギヤ７４との間で1：
５、リングギヤ７４とキャリアプレート６０との間でも
1：１.５とされており、これにより、超音波モータ８６
とキャリアプレート６０との間のトータル減速比は１：
７.５となる。この結果、超音波モータ８６の単体駆動
の場合には、ブレーキ装置１０における最大出力トルク
は約１０１ｋｇｆｃｍ（効率０．９）、最大回転数は１
３３ｒｐｍとなる。一方、上記の進行波型超音波モータ
を単体駆動した場合には、最大出力トルクは約７５ｋｇ
ｆｃｍ、最大回転数は１７０ｒｐｍとなる。

【００５７】また２台の超音波モータ８４，８６を同時
駆動した場合には、約２５０ｒｐｍの最大回転数が得ら
れる。従って、初期制動時などの高応答性が求められる
時には、２台の超音波モータ８４，８６の同時駆動によ
り対応可能となる。

【００５８】次に、本実施の形態に係るブレーキ装置１
０の作用を説明する。

【００５９】上記構成のブレーキ装置１０では、ブレー
キ作動が行われない常態時においては、超音波モータ８
４，８６は何れも不作動であり、ボールスクリュ２８は
押圧部材３６を介してインナパッド１４を押圧しない位
置に保持されている。従って、インナパッド１４及びア
ウタパッド１６とディスクロータ１８との間は各々間隙
が形成されており、ディスクロータ１８には制動力が作
用していない。

【００６０】ここで、運転者によりブレーキペダル１１
２が踏込まれてポテンショメータ１１４が作動すると、
ポテンショメータ１１４からブレーキペダル１１２の踏
込量に対応する制動信号がブレーキ制御回路１０８に出
力される。ブレーキ制御回路１０８は、制動信号に対応
する制動力が得られるようにブレーキ制御回路１０８に
より超音波モータ８４，８６の一方又は双方を駆動させ
る。これにより、ボールスクリュ２８がディスクロータ
１８の方向へ移動され、押圧部材３６によりインナパッ
ド１４がディスクロータ１８に圧接されて両者に摩擦力
が生じ、ディスクロータ１８に制動トルクが作用する。
さらに、ボールスクリュ２８の移動と同時に、キャリパ
ボディ１２自体がディスクロータ１８から離間する方向
へ移動され、爪部２０がディスクロータ１８の方向へ移
動されてアウタパッド１６を押圧し、アウタパッド１６
がディスクロータ１８に圧接されて両者に摩擦力が生
じ、ディスクロータ１８に制動トルクが作用する。

【００６１】この場合、超音波モータ８４，８６が駆動
されてプラネタリギヤ機構６８のキャリアプレートが回
転すると、このキャリアプレート６０の回転量が回転量
センサ６４によって検出される。この回転量センサ６４
からの検出信号は、フィードバック信号としてブレーキ
制御回路１０８に入力する。ここで、キャリアプレート
６０の回転量はボールスクリュ２８の移動量に比例し、
キャリアプレート６０の移動方向はボールスクリュ２８
の移動方向に対応する。ブレーキ制御回路１０８は、ブ
レーキペダル１１２の踏込量に応じた移動量だけボール
スクリュ２８が移動するように、回転量センサ６４から
の検出信号に基づいて超音波モータ８４，８６の回転量
をフィードバック制御する。

【００６２】ボールスクリュー２８がディスクロータ１
８側へ移動して押圧部材３６がインナパッド１４に圧接
すると、押圧部材３６に内蔵された推力センサ３８によ
り押圧部材３６のインナパッド１４への押圧力が検出さ
れて、この押圧力に対応する検出信号がブレーキ制御回
路１０８へ出力される。ブレーキ制御回路１０８は、車
両の走行速度等に応じて適正な制動トルクが得られるよ
うに、推力センサ３８からの検出信号に基づいて超音波
モータ８４，８６の発生トルク等をフィードバック制御
する。ここで、超音波モータ８４，８６の駆動（回転
数、トルク等）の制御には、印加電圧、駆動周波数等が
用いられる。

【００６３】また車両の減速が完了してブレーキペダル
１１２が踏込み前の初期位置の復帰すると、ブレーキ制
御回路１０８は、超音波モータ８４，８６を制動時とは
逆方向へ回転させてボールスクリュ２８をディスクロー
タ１８から離れる方向へ移動させ、インナパッド１４及
びアウタパッド１６をディスクロータ１８から離間させ
る。

【００６４】以上説明した本実施の形態のブレーキ装置
１０では、超音波モータ８４により作動する第１のブレ
ーキ系統と、超音波モータ８６により作動する第２のブ
レーキ系統とが構成されている。従って、一方のブレー
キ系統が超音波モータ８４，８６の故障等により作動不
能となっても、他方のブレーキ系統により最低限の制動
力を確保できるので、フェイルセーフが図れて高い信頼
性を確保できる。

【００６５】また、例えば、ブレーキペダル１１２に対
する操作に連動して超音波モータ８４を駆動して第１の
ブレーキ系統により制動力を発生させ、この制動時に車
輪がロックあるいはスリップすると、ロックスリップセ
ンサ１１０からの検出信号に基づいて超音波モータ８６
を駆動して第２のブレーキ系統により制動力を消失又は
減少させて車輪のスリップやロックを解消するようして
ＡＢＳを構成してもよい。

【００６６】また、本実施の形態のブレーキ装置１０で
は、超音波モータ８４，８６が停止状態にあると自己保
持力によりロータ８８の回転が拘束される。このため、
超音波モータ８４，８６の停止時にはパッド１４，１６
の反力によりボールスクリュ２８が加圧され、パッド１
４，１６の反力によるトルクがボールナット２６を介し
てプラネタリギヤ機構６８に作用しても、プラネタリギ
ヤ機構６８は超音波モータ８４，８６の自己保持力によ
り拘束されて回転せず、ボールスクリュ２８の移動が阻
止される。従って、例えば車両の停止状態等においてイ
ンナパッド１４及びアウタパッド１６がディスクロータ
１８に圧接された状態のままで超音波モータ８４，８６
を停止させることにより、ブレーキ作動状態を維持する
（パーキングブレーキ作動状態とする）ことができる。

【００６７】また、本実施の形態に係る超音波モータ８
４，８６では、ステータ９０におけるスタッドボルト１
２８が軸方向に沿って振動発生部１３６を貫通すると共
に、振動発生部１３６及び振動伝達部１４６を支持体１
２２へ締結固定していることにより、振動発生部１３６
の端面と振動伝達部１４６の端面とを所定の加圧力で互
いに圧接させると共に、接着剤を用いることなく振動発
生部１３６と振動伝達部１４６とを一体に組立てること
ができる。この結果、温度変化の影響を受けることなく
振動発生部１３６と振動伝達部１４６とが確実に密着し
た状態にでき、超音波モータ８４，８６が高温下で長期
に亘って使用されても、接着剤の剥離等に起因して振動
発生部１３６から振動伝達部１４６への超音波振動の伝
達能力が低下しないので、振動発生部１３６と振動伝達
部１４６とが接着剤により一体に組立てられた従来構造
の超音波モータと比較し、使用温度限界を大幅に高める
ことができ、また振動発生部１３６と振動伝達部１４６
とを接着する耐熱性接着剤及び接着作業を不要にできる
ので、耐熱性を有する超音波モータ８４，８６の製造コ
ストを抑制できる。

【００６８】従って、ブレーキ装置１０では、超音波モ
ータ８４，８６を駆動源として用いたことにより、従来
構造の振動発生部と振動伝達部とが接着剤により一体に
組立てられた超音波モータを用いた場合と比較し、ディ
スクロータ１８とパッド１４，１６との摩擦熱の発生量
が大きくても、超音波モータ８４，８６の能力低下や故
障に起因する制動能力の低下が発生せず、かつブレーキ
装置１０自体としてのコストも低減できる。

【００６９】また、本実施の形態のブレーキ装置１０で
は、駆動源として定在波型の超音波モータ８４，８６を
用いているので、進行波型の超音波モータを用いた場合
と比較して、超音波モータ８４，８６自体の単価を低減
できるとともに、この超音波モータ８４，８６を駆動す
るためのモータ駆動回路１５６の単価も低減できる。例
えば、試算によれば、最大回数２５０ｒｐｍ、最大トル
ク５０ｋｇｆｃｍで、外径寸法がφ９０とされた進行波
型超音波モータの単価が約５０００円であるのに対し、
本実施の形態に適用可能な最大回数１０００ｒｐｍ、最
大トルク１５ｋｇｆｃｍで、外径寸法がφ３５とされた
定在波型超音波モータの単価は約２０００円となる。ま
た、前記進行波型超音波モータを駆動するためのモータ
駆動回路の単価は、本実施の形態に適用されたモータ駆
動回路１５６の単価の２倍以上となる。

【００７０】また、本実施の形態に係るブレーキ装置１
０では、トルク変換機構２４が軸方向における超音波モ
ータ８４，８６とパッド１４，１６との中間部に設けら
れると共に、超音波モータ８４，８６が径方向へもボー
ルスクリュ２８から十分離れた位置に配置されているこ
とにより、トルク変換機構２４によってパッド１４，１
６からの摩擦熱が放熱されると共に超音波モータ８４，
８６がパッド１４，１６から十分離れた位置にレイアウ
トできるので、パッド１４，１６から超音波モータ８
４，８６への摩擦熱の伝達を抑制できる。この結果、超
音波モータ８４，８６の熱的劣化を長期に亘って確実に
防止できるので、ブレーキ装置１０の信頼性を更に向上
できる。

【００７１】なお、本実施の形態に係るブレーキ装置１
０では、一対の超音波モータ８４，８６の双方がボール
スクリュ２８と平行軸的に設けたが、超音波モータ８
４，８６の軸心Ｓをボールスクリュ２８の軸心と直交す
るように設けることも可能である。この場合には、例え
ば超音波モータ８４，８６の駆動軸９２にウォームを固
着して、これをリングギヤ７４の外周部に設けられたウ
ォームホイールに噛み合わせて、超音波モータ８４，８
６の回転力をリングギヤ７４へ伝達する。

【００７２】またブレーキ装置１０では、超音波モータ
８４の第２駆動ギヤ１０６をリングギヤ７４の内歯に噛
み合わせていたが、リングギヤ７４の外周部に外歯を設
け、この外歯に超音波モータ８６の第２駆動ギヤ１０６
を噛み合わせて、超音波モータ８６の回転力をリングギ
ヤ７４に伝達するようにしてもよい。

【００７３】本実施の形態に係るブレーキ装置１０では
締結部材としてスタットボルト１２８を用いたが、この
ような締結部材はセラミックスや金属等の耐熱性材料を
素材とする。また締結部材はスタットボルト（植込みボ
ルト）に限定されるものではなく、ロータ８８及びステ
ータ９０を軸方向へ締結固定可能な部材であるならば、
他にもボルト、ねじ、リベット等の各種の締結部材を用
いることができる。

【００７４】（第２の実施の形態）図３から図５には本
発明による第２の実施の形態に係るブレーキ装置１８０
が示されている。なお、第１の実施の形態に係るブレー
キ装置１０と構成及び作用が共通な部材については同一
符号を付して説明を省略する。

【００７５】ブレーキ装置１８０には、図４に示される
ようにキャリパボディ１８２が設けられており、このキ
ャリパボディ１８２の中空部１８４内には、ブレーキ装
置１０と同様に、ボールナット２６及びボールスクリュ
２８並びにプラネタリギヤ機構６８等からなるトルク変
換機構が収納されている。また中空部１８４のディスク
ロータとは逆側の開口端は、図３に示されるように略円
板状の蓋部材１８６により閉止されている。

【００７６】ボールスクリュ２８の先端部には円板状の
押圧部材１８８が固着されている。この押圧部材１８８
は、中空部１８４のディスクロータ（図示省略）側の開
口端を閉止したゴム製のシールパッド１９０を介してイ
ンナパッド（図示省略）を押圧するようになっている。

【００７７】超音波モータ８４，８６は、図４に示され
るようにキャリパボディ１８２の外周側に設けられた円
筒状のモータ収納部１９２，１９４内に収納されてい
る。超音波モータ８４の駆動軸９２に固着された第１駆
動ギヤ１０４は、プラネタリギヤ機構６８のサンギヤ７
０に噛み合っている。プラネタリギヤ機構６８のリング
ギヤ７４には内歯及び外歯が形成されており、超音波モ
ータ８６の駆動軸９２に固着された第２駆動ギヤ１０６
はリングギヤ７４の外歯に噛み合っている。

【００７８】プラネタリギヤ機構６８のキャリアプレー
ト６０には、図５に示されるように外周部にリング状の
回転子１９６が固着されている。この回転子１９６には
周方向に沿って所定のピッチで導電部と非導電部が交互
に設けられている。一方、キャリパボディ１８２には回
転量センサ１９８が配置されている。この回転量センサ
１９８は導電検出部２００を回転子１９６に接触させ、
キャリアプレート６０と一体となって回転する回転子１
９６の回転量を検出する。回転量センサ１９８は、ケー
ブル２０１を介してブレーキ制御回路（図示省略）に電
気的に接続され、ブレーキ制御回路へ回転子１９６の回
転量に対応する検出信号を出力する。

【００７９】本実施の形態のブレーキ装置１８０では、
図５に示されるようにキャリパボディ１８２内に中空状
の回路収納部２０２が設けられている。この回路収納部
２０２はキャリパボディ１８２における軸方向中間部に
設けられ、中空部１８の外周側に位置している。回路収
納部２０２は、図５に示されるように軸方向に沿った断
面形状が爪部２０とは逆側で開口した凹状とされてお
り、また図３に示されるように軸方向から見て周方向に
沿って長い円弧状に形成されている。回路収納部２０２
の開口端は、図３に示されるように略リング状の蓋部材
２０４により閉止されている。

【００８０】回路収納部２０２内には、図５に示される
ように超音波モータ８４，８６をそれぞれ駆動するため
のモータ駆動回路１５６が収納されている。このモータ
駆動回路１５６は発信器及び増幅器等を備えており、ブ
レーキ制御回路による制御に従って定在波型の超音波モ
ータ８４，８４に単相の駆動電圧を印加して超音波モー
タ８４，８６を駆動させる。

【００８１】本実施の形態に係るブレーキ装置１８０に
よれば、キャリパボディ１８２内にモータ駆動回路１５
６が収納されていることにより、車体側にモータ駆動回
路１５６を設置する必要がなくなると共に、車両組付時
のモータ駆動回路１５６と超音波モータ８４，８６との
ケーブル等を用いた接続作業を省略できるので、ブレー
キ装置１８０の車両への組み付けが容易になる。これ以
外のブレーキ装置１８０の動作及び作用ついては、第１
の実施の形態に係るブレーキ装置１０と同様であるので
説明を省略する。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る超音波
モータによれば、接着剤を用いることなく簡単な作業で
振動発生部と振動伝達部とを一体に組立てることがで
き、また本発明に係るブレーキ装置によれば、高温下で
の信頼性が高くできると共に製造コストを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るブレーキ装
置の構成を示す軸方向に沿った断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係るブレーキ装置に適
用される超音波モータの構成を示す斜視図である。

【図３】 本発明の第２の実施の形態に係るブレーキ装
置を軸方向から見た外形図である。

【図４】 図３のIV- IV切断線に沿った本発明の第２の
実施の形態に係るブレーキ装置の断面図である。

【図５】 図３のV- V切断線に沿った本発明の第２の実
施の形態に係るブレーキ装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ ブレーキ装置 １２ キャリパボディ １４ インナパッド（摩擦材） １６ アウタパッド（摩擦材） １８ ディスクロータ（回転部材） ２４ トルク変換機構と、 ２８ ボールスクリュ（加圧軸） ８４，８６ 超音波モータ ８８ ロータ ９０ ステータ １２２ 支持体 １２８ スタッドボルト（締結部材） １３６ 振動発生部 １３８ 圧電素子 １４０ 電極板 １４６ 振動伝達部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷野 元康 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 (72)発明者 竹村 芳孝 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 (72)発明者 吉野 康徳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山本 貴之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J058 AA48 AA53 AA63 AA78 AA87 BA32 BA64 CC15 CC63 FA01 FA11 FA21 5H680 AA00 AA08 AA12 BB01 BB11 BB13 BB16 BB19 BB20 BC00 CC06 DD01 DD02 DD15 DD23 DD27 DD37 DD53 DD66 DD75 DD83 DD85 DD92 DD95 EE03 EE07 EE10 EE11 EE13 EE21 EE22 FF04 FF08 FF12 FF24 FF30 FF32 FF36 GG20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ及びロータが互いに同軸的に設
   けられ、前記ステータからの超音波振動により前記ロー
   タを回転させる超音波モータであって、 前記ステータは、支持体と、前記支持体上に設けられ、
   圧電素子及び電極が積層された振動発生部と、軸方向に
   おける一端を前記ロータへ接触させると共に他端を前記
   振動発生部に接触させた振動伝達部と、軸方向に沿って
   前記振動発生部を貫通すると共に、前記振動発生部及び
   前記振動伝達部を前記支持体へ締結固定した締結部材
   と、を有することを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 車輪と共に回転する回転部材に摩擦材を
   圧接して制動力を発生するブレーキ装置であって、 請求項１記載の超音波モータと、 前記摩擦材に対向すると共に前記摩擦材に対して接離可
   能とされた加圧軸と、 前記超音波モータからの回転力を前記加圧軸の軸方向に
   沿った駆動力に変換して加圧軸を進退させるトルク変換
   機構と、 を有することを特徴とするブレーキ装置。
3. 【請求項３】 前記トルク変換機構は、前記軸方向にお
   ける前記超音波モータと前記摩擦材との中間部に設けら
   れたことを特徴とする請求項２記載のブレーキ装置。
4. 【請求項４】 前記超音波モータは、前記加圧軸と平行
   軸的に設けられると共に、前記ロータが軸方向における
   前記摩擦材側の端部に配置されたことを特徴とする請求
   項３記載のブレーキ装置。
5. 【請求項５】 前記超音波モータは、前記加圧軸と非同
   軸的になるように設けられたことを特徴とする請求項３
   又は４記載のブレーキ装置。