JP2002213505A - 電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ボールねじ機構において、大幅な改
良が不要で、特殊な潤滑材を使用することもなく、ボー
ルの定格疲れ寿命の長期化を図り、廉価で、信頼性の向
上を得られる電動式ブレーキ装置を提供する。 【解決手段】ディスクブレーキのブレーキパッド駆動も
しくはドラムブレーキのブレーキシュー駆動のための電
動アクチュエータを備えた電動式ブレーキ装置におい
て、前記電動アクチュエータ５は、電動モータ６の回転
運動を直線運動に変換するねじ軸１４とボール１５およ
びナット１２からなるボールねじ機構７を備え、上記電
動モータは、ブレーキ動作時にねじ軸を正回転駆動し、
非ブレーキ動作時は所定のタイミングでねじ軸を逆回転
駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば車両や産
業機械に用いられるブレーキ装置であり、ディスクブレ
ーキのブレーキパッドもしくはドラムブレーキのブレー
キシューを駆動する電動アクチュエータを備えた電動式
ブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる省エネと環境への配慮の観点か
ら、車両、特に自動車等の内燃機関は、これまでの石油
を燃料として消費するものから、ハイブリット車と呼ば
れる内燃機関と電動モータを搭載し、運転条件に応じて
適宜使い分けるもの、あるいは電動モータのみを駆動源
とした、いわゆるＥＶ車へと移行する傾向にある。

【０００３】また、車両等に用いられるブレーキ装置
は、ディスクブレーキとドラムブレーキに大別される。
そして、ディスクブレーキにおけるブレーキパッドの駆
動およびドラムブレーキにおけるブレーキシューの駆動
は、従来の油圧式に代って、電動アクチュエータを備え
た電動式ブレーキ装置が考案される傾向にある。

【０００４】たとえば、特開平８−２８４９８０号公報
には電動式ディスクブレーキ装置の技術が開示され、特
開平１１−９９９３４号公報には電動式ディスクブレー
キ装置および電動式ドラムブレーキ装置の技術が開示さ
れている。

【０００５】いずれのブレーキ装置においても、摩擦面
を有し車輪とともに回転する回転体と、この回転体の摩
擦面に押付けられる摩擦材を備え回転体の回転を制動す
る回動部材と、ブレーキペダルなどの操作部材に対する
操作にもとづいて電力によって駆動される電動モータ
と、この電動モータの駆動力を上記回動部材に伝達する
力伝達部材とから構成される。

【０００６】たとえば電動式ディスクブレーキ装置にお
いて、パッド（摩擦材）を貼付けたブレーキパッド（回
動部材）をディスクロータ（回転体）に押圧する力伝達
部材として、電動モータ回転軸の回転運動を直線運動に
変換するボールねじ機構が利用される。

【０００７】このボールねじ機構は、電動モータの出力
をロスすることなく高効率で伝達増幅でき、大きな制動
力が得られるようになって、小出力の電動モータでの駆
動が可能となり、電動アクチュエータ全体の小型化を得
られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ディス
クブレーキ装置であればブレーキパッドとロータとの隙
間および、上記ドラムブレーキ装置であればブレーキシ
ューとドラムとの隙間は、いずれも極くわずかな量に設
定すればよい。

【０００９】このことから、上記ボールねじ機構におい
て電動モータの回転軸に連結されるねじ軸と、このねじ
軸と螺合するナットとの相対変位量が極くわずかですむ
ことが、特徴の一つとなっている。

【００１０】一方、ボールねじ機構においては、アクチ
ュエータそのものを可能な限り小型化する必要上、特殊
なボールねじ諸元が要求されることが多い。その一つ
に、電動モータを小型にしてモータ出力を小さく抑える
反面、大きな制動力を引き出すために、小リード（小ピ
ッチ）のボールねじ機構が構成される。

【００１１】小リードのボールねじ機構によると、ボー
ルの直径が極く小さくなって、ボールに大きな面圧が発
生する。また、ナットとねじ軸とに形成されるボール循
環路中に、極めて多数のボールを挿入充填しなければな
らない。

【００１２】このような諸元のボールねじ機構が、上述
したねじ軸とナットとのわずかな相対変位量の条件下で
使用されると、ブレーキ動作時であっても、ボール循環
路中のボールの移動量が少ない。

【００１３】したがって、ボールのねじ軸およびナット
に対する接触位置の変更がごくわずかであって、潤滑材
であるグリスが効率よく撹拌されず、特定のボールに偏
摩耗が生じ易くなって定格疲れ寿命が短いものとなる。

【００１４】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、力伝達機構
として用いられるボールねじ機構において、大幅な改良
が不要で、特殊な潤滑材を使用することなく、ボールの
定格疲れ寿命の長期化を図り、廉価で、信頼性の向上を
得られる電動式ブレーキ装置を提供しようとするもので
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
請求項１の発明の電動式ブレーキ装置において、ディス
クブレーキのブレーキパッド駆動もしくはドラムブレー
キのブレーキシュー駆動のための電動アクチュエータを
備えた電動式ブレーキ装置において、前記電動アクチュ
エータは、電動モータの回転運動を直線運動に変換する
ねじ軸とボールおよびナットからなるボールねじ機構を
備え、上記電動モータは、ブレーキ動作時に上記ねじ軸
を正回転駆動し、非ブレーキ動作時は所定のタイミング
で、ねじ軸を逆回転駆動することを特徴とする。

【００１６】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、力伝達機構として用いられるボールねじ機
構は、大幅な改良が不要で特殊な潤滑材を使用すること
なく、ボールの定格疲れ寿命の長期化を図り、廉価で信
頼性の向上を得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は、たとえば自動車に装備
される電動式ディスクブレーキ装置の断面を概略的に示
す図である。

【００１８】図中１はキャリパハウジングであって、こ
の内部にインナパッド２とアウタパッド３が収容されて
いる。これらインナパッド２とアウタパッド３は、図示
しない車輪とともに回転するディスクロータ４に対向し
て設けられている。車両内方側に上記インナパッド２が
位置し、キャリパハウジング１内面側に上記アウタパッ
ド３が取着固定される。

【００１９】上記キャリパハウジング１に隣接して、電
動アクチュエータ５が配置される。この電動アクチュエ
ータ５は、電動モータ６と、この電動モータ６によって
駆動されるボールねじ機構７とから構成される。

【００２０】上記電動モータ６は、上記キャリパハウジ
ング１に対して図示しないキャリパハウジング移動機構
を介して連結されるモータカバー８を備えていて、この
モータカバー８内周面に固定子９が嵌着固定される。

【００２１】上記固定子９の両端面と所定間隔を存する
モータカバー８内周部に軸受け具１０，１０が設けら
れ、これら軸受け具１０によってボールねじ機構７を構
成するナット１１が回転自在に支持される。

【００２２】図３にも示すように、上記ナット１１の所
定間隔を存した周面一部は平坦状に削成され、いわゆる
コマと呼ばれる循環部材１２が取付けられる。この循環
部材１２において、コマに代ってチューブが用いられる
場合もある。

【００２３】いずれにしても、ナット１１の平坦部に
は、ナット内周面に設けられるねじ溝に連通する一対の
透孔が設けられ、これら透孔は循環部材１２に設けられ
るボール案内溝１３の両端に連通する。

【００２４】ナット１１のねじ溝内に、外周面にねじ溝
が形成されるねじ軸１４が挿入され、これらナット１１
とねじ軸１４はボール１５を介して組合わされる。上記
ボール１５は、循環部材１２のボール案内溝１３からナ
ット１１に設けられる一対の透孔を介して、透孔と対向
するねじ溝内に充填される。

【００２５】したがって、ナット１１とねじ軸１４が所
定回転数以上の回転をなして相対変位すれば、一方の透
孔から出たボール１５はナット１１とねじ軸１４のねじ
溝に沿って転動し、他方の透孔から出て循環部材１２の
ボール案内溝１３に導かれ、さらに一方の透孔に戻るよ
うボール循環路に沿って循環移動することとなる。

【００２６】上記ナット１１の外周面には、上記電動モ
ータ６を構成する回転子１６が嵌着されていて、互いに
一体的に固定される。上記回転子１６は、モータカバー
８内周面に嵌着される上記固定子９と対向する位置にあ
り、互いの周面が狭小の間隙を存して取付けられる。

【００２７】上記ねじ軸１４の一側端面には上記インナ
パッド２が取付け固定される。ねじ軸１４の他側端面に
は枢支用孔１７が設けられていて、この枢支用孔１７に
上記モータカバー８の閉塞面に取付けられる枢支ピン１
８が挿入される。したがって、ナット１１とねじ軸１４
は、一対の軸受け１０と枢支ピン１８によって回転自在
に支持されることになる。

【００２８】このようにして構成される電動式ディスク
ブレーキ装置であり、ブレーキ作動が行われない状態で
は電動モータが不作動であり、したがってねじ軸１４の
位置が変わらず、インナパッド２およびアウタパッド３
とディスクロータ４とに間隙が形成され、ディスクロー
タ４は拘束されず車輪とともに自由に回転する。

【００２９】図示しないブレーキペダルが踏み込まれる
ブレーキ動作時は、電動モータ６に通電される。この電
動モータ６に所定の電圧が印加されることにより、固定
子９が励磁されて回転子１６が回転駆動される。

【００３０】この回転子１６と一体のナット１２が回転
され、ナット１２の回転力はボール１５を介してねじ軸
１４に伝達される。したがって、ねじ軸１４は軸線方向
に移動する。ここでは、ねじ軸１４は図中左方向に変位
され、このねじ軸１４と一体のインナパッド２がディス
クロータ４に圧接する。

【００３１】その一方で、モータカバー８からキャリパ
ハウジング移動機構を介してキャリパハウジング１が図
中右方向に変位され、ここに取着されるアウタパッド３
がディスクロータ４に圧接する。

【００３２】ディスクロータ４の左右両面と各パッド
２，３間に摩擦力が生じ、ディスクロータ４に対する制
動トルクが発生する。ディスクロータ４と一体の車輪の
回転が規制されブレーキ動作がなされる。

【００３３】すなわち、必要に応じてブレーキペダルを
踏み込むことにより、図１に示すように、インナパッド
２とアウタパッド３とでディスクロータ４を圧接して制
動力が得られる。

【００３４】本来、ブレーキ動作時におけるインナパッ
ド２の変位量が極くわずかですむので、ねじ軸１４の回
動量がわずかでしかなく、したがって、ボールねじ機構
７を構成するボール１５のボール循環路における位置変
動がごくわずかである。

【００３５】ここでは、一旦停止の際などにパーキング
ブレーキを引いた場合や、走行が終了してキーをＯＦＦ
した場合など、ブレーキペダルを踏み込まない非ブレー
キ動作をセンサーが感知したら、電動モータ６に対して
逆回転駆動の信号が入力するようになっている。

【００３６】回転子１６の逆回転にともないナット１２
が一体に逆回転し、ねじ軸１４はディスクロータ４から
離間する方向、すなわちインナパッド２による押付け方
向とは逆方向に移動する。

【００３７】インナパッド２がキャリパハウジング１に
接触する直前位置に到達したら、電動モータ６に再び信
号が送られて、もとの待機位置に戻るよう回転子１６と
ともにナット１１を正回転させて停止する。

【００３８】図２は、インナパッド２がキャリパハウジ
ング１に接触する直前位置に到達した状態を示してい
て、ねじ軸１４はナット１１に対して後退変位する。こ
れと同時に、キャリパハウジング移動機構を介してキャ
リパハウジング１がアウタパッド３とともにねじ軸１４
とは反対方向に移動変位する。

【００３９】図４は、ブレーキ動作をなす通常作動と、
パーキングブレーキを引く、あるいはキーをＯＦＦする
などのタイミングＡで、電動モータ６に逆回転駆動の信
号を入力し、かつ所定方向の回転駆動に戻す、タイミン
グチャートとボールねじ（すなわち、ねじ軸１４）スト
ローク量の変化を示す。

【００４０】すなわち、通常作動時のねじストローク量
がごくわずかであるのと比較して、所定のタイミングＡ
でねじ軸１４を反パッド押付け方向に移動し、かつ元の
位置に戻す状態でのねじストローク量がはるかに大であ
る。

【００４１】このようにして、ねじ軸１４の移動量を大
きくとることにより、ボール案内溝１３と透孔およびね
じ溝からなるボール循環路中に充填されるそれぞれのボ
ール１５に大きな移動量を付与し、かつその移動の向き
を変えさせる。

【００４２】上記ねじ軸１４の変位量は、ボール循環路
に充填されたボール１５が、少なくとも１回以上は循環
路を循環する量とする。したがって、循環路を通過した
ボール１５が、再びねじ軸１４とナット１１とに挟まれ
た負荷受け領域に進入しても、ボール１５の移動量が大
であるので、ボール１５は常に不特定の面で負荷受け領
域に接触する。

【００４３】このことから、ボール１５の偏摩耗を防止
でき、また潤滑材（グリス）の撹拌を促進して、結果的
にボール１５の定格疲れ寿命を引き延ばして信頼性の向
上を図れることとなる。

【００４４】なお、上記実施の形態では電動式ディスク
ブレーキ装置として説明したが、これに限定されるもの
ではなく、電動式ドラムブレーキ装置におけるボールね
じ機構にも適用できる。

【００４５】すなわち、車輪とともに回転するドラムの
内周面に摩擦材が貼着され、このドラム内周面に摩擦材
を貼着した一対のブレーキシューが回動自在に支持され
る。ブレーキペダルを踏み込むことによって、電動モー
タが駆動され、これと連結するボールねじ機構が作動
し、ブレーキケーブルを引張り付勢する。

【００４６】このブレーキケーブルに上記ブレーキシュ
ーが連結されていて、アンカを支点としてブレーキシュ
ーを回動させ、ここに貼着される摩擦材がドラムの摩擦
材に摺接して、ドラムに対する制動トルクを付与する。

【００４７】なお説明すれば、ボールねじ機構に要求さ
れる諸元と、ブレーキ装置全体のシステムをそのまま変
更なく、非ブレーキ動作時における所定のタイミング
で、ねじ軸とナットの相対変位（ストローク）を大きく
とる。

【００４８】ただし、この電動式ドラムブレーキ装置に
おいても、ブレーキシューとドラムの隙間は微小である
ことがブレーキ特性として望ましい。そのため、ボール
ねじ機構におけるねじ軸とナットとは、わずかな相対変
位（ストローク）の位置関係に止めておく。

【００４９】車両が停止してハンドブレーキを使用した
とき、もしくは運転者がキースイッチをＯＦＦにしたと
きなどをセンサーが感知したら、１回ないし数回、ブレ
ーキシューがドラムから離間する方向にねじ軸を変位さ
せる。

【００５０】このねじ軸の変位量は、ボール循環路に充
填されたボールが、少なくとも１回以上は循環路を循環
する量とする。したがって、循環路を通過したボール
が、再びねじ軸とナットに挟まれた負荷受け領域に進入
した状態でも、ボールは常に不特定の面で負荷受け領域
に接触する。

【００５１】このことから、ボールの偏摩耗を防止する
こととなり、また潤滑材（グリス）の撹拌を促進して、
結果的にボールの定格疲れ寿命を引き延ばし、信頼性の
向上を得られる。

【００５２】また、上述の電動式ブレーキ装置は自動車
用のディスクブレーキもしくはドラムブレーキとして説
明したが、これに限定されるものではなく、たとえば搬
送コンベアなど、いわゆる産業機械としての装置におけ
るブレーキ装置にも用いることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、力
伝達機構として用いられるボールねじ機構において、大
幅な改良が不要で、特殊な潤滑材を使用することもな
く、ボールの定格疲れ寿命の長期化を図り、廉価で、信
頼性の向上を得られるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、電動式ディスクブ
レーキ装置におけるブレーキ動作状態での概略の断面
図。

【図２】同実施の形態を示す、電動式ディスクブレーキ
装置における非ブレーキ動作状態での概略の断面図。

【図３】同実施の形態を示す、ボールねじ機構の一部を
拡大した断面図。

【図４】同実施の形態の、ボールねじ機構の作動タイミ
ングを説明する図。

【符号の説明】

５…電動アクチュエータ、 ６…電動モータ、 １４…ねじ軸、 １５…ボール、 １４…ナット、 ７…ボールねじ機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクブレーキのブレーキパッド駆動も
   しくはドラムブレーキのブレーキシュー駆動のための電
   動アクチュエータを備えた電動式ブレーキ装置におい
   て、 前記電動アクチュエータは、電動モータの回転運動を直
   線運動に変換するねじ軸とボールおよびナットからなる
   ボールねじ機構を備え、 上記電動モータは、ブレーキ動作時に上記ねじ軸を所定
   方向に回転駆動し、非ブレーキ動作時はねじ軸を逆方向
   に回転駆動することを特徴とする電動式ブレーキ装置。