JP2004263711A - アクチュエータ及びブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトでありながら、強い駆動力を発揮できるアクチュエータ及びそれを用いたブレーキ装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１１と、電動モータ１１の回転軸１１ａに対して動力伝達可能に連結されたネジ軸１８と、ネジ軸１８の周囲に配置され、且つ電動モータ１１の回転軸１１ａに対して動力伝達可能に連結された円筒部材１７と、ネジ軸１８と円筒部材１７との間に形成された螺旋溝１７ｂ、１８ｃ内を転動するボール２３と、を有し、ネジ軸１８の回転数と円筒部材１７の回転数とは異なるので、例えばネジ軸１８に対し、円筒部材１７を低い回転数で回転させると、その相対回転に応じて、円筒部材１８は軸線方向に移動するようになるため、その相対回転量を小さくすれば、ボールねじのリード角を変更することなく、あるいは他の伝達装置に頼ることなく、ネジ軸１８の回転に対する円筒部材１７の軸線方向移動において、大きな減速比を与えることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関し、たとえば車両の電動式ブレーキ装置に用いられると好適なアクチュエータ及びそれを用いたブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの乗用車等において用いられているディスクブレーキ装置は、ブレーキペダルに連動してマスタシリンダ等より発生する液圧を利用して、パッドをディスクロータに押し付けることで、車輪の制動を行うようになっている。特に、近年においては、人力に加えて、負圧、圧縮空気、油圧などを利用して、ブレーキ力を高めるブースタも実用化されている。
【０００３】
しかるに、このような液圧等を利用するディスクブレーキ装置においては、液体の配管が必要になり、それにより他部品との干渉を回避する設計が必要となったり、又コスト増を招くこととなっている。更に、近年においては、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）やＴＲＣ（トラクション・コントロールシステム）などの普及に伴い、より応答性が高く且つ精密な制御ができるブレーキ装置が必要とされる。このような背景により、電動モータの駆動力を用いてピストンを推進させ、パッドをディスクロータ等に押し付ける電動ブレーキ装置が開発されることとなった（特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平３−４１２３３号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電動ブレーキ装置においては、電動モータの回転力をピストンの推力に変換するために、ボールねじ機構等が採用される場合がある（特許文献２参照）。
【特許文献２】
国際公開第９９／６０２８５号パンフレット
【０００５】
ここで、例えば電動ブレーキ装置において、十分な制動力を確保するためには、パッドをディスクロータ等に押しつける力を、きわめて大きく確保する必要がある。これに対し、車載可能な電動モータのトルクは、一般的には小さなものである。一方、ボールねじ機構において、ねじのリード角を変更すると、或る程度減速比を高めることができるが弊害が生じる。そこで、特許文献２の装置においては、カサ歯車と遊星歯車とを用いて、電動モータの出力に大きな減速比を与え、大きな推力をパッドに伝達するようになっている。しかしながら、このようにカサ歯車と遊星歯車などの伝達装置を用いると、装置全体がかさばり、コンパクトな構成を提供しえないという問題がある。また、より小型の電動モータを用いようとすると、更に減速比を上げなくてはならず、更に伝達装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、強い駆動力を発揮できるアクチュエータ及びそれを用いたブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータは、
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたネジ軸と、
前記ネジ軸の周囲に配置され、且つ前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたナット部材と、
前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、
前記ネジ軸の回転数と前記ナット部材の回転数とは異なることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明のアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置され、且つ前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、前記ネジ軸の回転数と前記ナット部材の回転数とは異なるので、例えば前記ネジ軸に対し、前記ナット部材を低い回転数で回転させると、その相対回転に応じて、前記ナット部材は軸線方向に移動するようになるため、その相対回転量を小さくすれば、ボールねじのリード角を変更することなく、あるいは他の伝達装置に頼ることなく、前記ネジ軸の回転に対する前記ナット部材の軸線方向移動において、大きな減速比を与えることが可能となる。
【０００９】
前記ネジ軸と前記ナット部材とは同方向に回転すると大きな減速比を与えることができるが、異方向に回転すると小さな減速比（即ち被駆動部材のクイックモーション）を与えることも可能となる。
【００１０】
前記ネジ軸と前記ナット部材の一方は軸線方向移動不能となっており、その他方は軸線方向移動可能となっていると好ましい。尚、前記回転軸から、前記ネジ軸及び前記ナット部材に対して歯車対を用いて動力を伝達する場合、軸線方向に移動する方の歯車は樹脂から形成されていると、摺動性が高いので好ましい。
【００１１】
以上のアクチュエータをブレーキ装置に用いると好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態であるアクチュエータを搭載したブレーキ装置の断面図である。
【００１３】
図１において、不図示の車体に固定される断面略Ｕ字状のハウジング（キャリパを構成）１０に取り付けられた電動モータ１１の回転軸１１ａは、ハウジング１０に対して軸受１２、１４により両端の円筒軸部１３ａ、１３ｂを回転自在に支持された歯車軸１３の端部に連結され、一体的に回転するようになっている。尚、ハウジング１０における歯車軸１３の設けられた開口は、蓋１５により閉止されている。尚、軸受１２，１４には予圧が付与されており、軸線方向にガタがないようにされている。
【００１４】
ネジ軸１３の円筒部１３ａ、１３ｂを除く外周面には、歯数Ｚ_Ａの軸線方向幅が短い歯車部１３ｃと、歯数Ｚ_Ｃの軸線方向幅が長い歯車部１３ｄが形成されている。歯車部１３ｃは、中央開口を有する歯数Ｚ_Ｂの歯車１６と噛合しており、歯車部１３ｄは、中空の円筒部材１７に形成された歯数Ｚ_Ｄのフランジ状の歯車部１７ａに噛合している。歯車１６は、円筒部材１７であり、それらの内方に挿通されたネジ軸１８の大円筒部１８ａに、キー１９を用いて一体的に回転するように取り付けられている。
【００１５】
ネジ軸１８は、図で右端側に形成された小円筒部１８ｂを、ハウジング１０に対して、ニードル軸受２０によって回転自在に支持されている。ネジ軸１８に取り付けられた歯車１６の図で右側面は、ハウジング１０に対してスラスト軸受２１で回転自在に支持されている。円筒部材１７は、ハウジング１０に対してブッシュ２２により、回転及び軸線方向移動自在に支持されている。
【００１６】
ネジ軸１８の円筒部１８ａ、１８ｂを除く外周面には、ネジ溝１８ｃが形成され、一方、その外周に配置された円筒部材（ナット部材）１７の内周面には、ネジ溝１８ｃに対向してネジ溝１７ｂが形成され、双方のネジ溝１８ｃ、１７ｂによって形成される螺旋状の空間には、多数のボール２２が転動自在に配置されている。更に、図示していないが、円筒部材１７の外周には、ボール２２を転送路の一端から他端へと戻すチューブが設けられている。円筒部材１７と、ネジ軸１８と、ボール２２とでボールスクリュー機構を構成する。
【００１７】
ハウジング１０に固定されたパッド２３Ａと、可動のパッド２３Ｂとで挟むようにして車輪（不図示）とともに回転するディスクロータ２４が配置されており、円筒部材１７の図で左端には、ディスクロータ２４に対してパッド２３Ｂを押しつけるための押圧部材２５が取り付けられている。押圧部材２５とパッド２３Ｂとの間には、スラスト軸受２６が配置されており、円筒部材１７と共に回転する押圧部材２５の回転力をパッド２３Ｂに伝達しないように機能する。尚、円筒部材１７と押圧部材２５との間に、スラスト軸受２６を配置しても良い。
【００１８】
本実施の形態の動作を説明する。図１において、不図示の電源から電力が供給され、電動モータ１１の回転軸１１ａと共に歯車軸１３が一方向に回転すると、歯車部１３ａに噛合する歯車１６が、歯車軸１３と逆方向に回転し、また歯車１３ｂに噛合する歯車部１７ａを有する円筒部材１７が、歯車軸１３と逆方向に回転する。ここで、（歯数Ｚ_Ａ／歯数Ｚ_Ｂ）と（歯数Ｚ_Ｃ／歯数Ｚ_Ｄ）とが異なり、且つ（歯数Ｚ_Ａ／歯数Ｚ_Ｂ）＞（歯数Ｚ_Ｃ／歯数Ｚ_Ｄ）であれば、円筒部材１７の回転速度（回転数）より歯車１６即ちネジ軸１８の回転速度（回転数）の方が高くなるため、その回転速度差に応じて、円筒部材１７は図で左方へと軸線方向移動する。円筒部材１７が軸線方向左方に移動すると、押圧部材２５がスラスト軸受２６を介してパッド２３Ｂをディスクロータ２４に押しつけるので制動力が発揮される。このとき、パッド２３Ｂの反力は、スラスト軸受２６と、ネジ軸１８及び歯車１６を介してスラスト軸受２１によって支持される。尚、不図示の電源から逆特性の電力が供給され、電動モータ１１の回転軸１１ａが他方向に回転すれば、以上とは逆に、パッド２３Ｂがディスクロータ２４から離隔する。
【００１９】
ここで、本実施の形態における減速比ｉは、以下の式で表される。
ｉ＝１／｛（Ｚ_Ａ／Ｚ_Ｂ）−（Ｚ_Ｃ／Ｚ_Ｄ）｝ （１）
すなわち、（歯数Ｚ_Ａ／歯数Ｚ_Ｂ）と（歯数Ｚ_Ｃ／歯数Ｚ_Ｄ）とが近いほど、減速比ｉは大きくなり、電動モータ１１のトルクが小さい場合でも、パッド２３ｂの大きな押しつけ力を確保できる。具体的にＺ_Ａ＝１６、Ｚ_Ｂ＝６１，Ｚ_Ｃ＝１５、Ｚ_Ｄ＝６２のとき、ｉ＝４９となる。従って、本実施の形態によれば、このように大きな減速比を得ることができるので、小トルク高回転型の電動モータを用いても、カサ歯車や遊星歯車機構など他の伝達装置等を用いることなく、大きなパッド押しつけ力を確保できるから、コンパクトな構成が供される。但し、本実施の形態に加え、カサ歯車や遊星歯車機構などを設けると、より大きなパッド押しつけ力を確保できる。
【００２０】
尚、歯車１６及び、特に軸線方向に移動する円筒部材１７の歯車部１７ａを樹脂製にすると、摺動性が向上するので歯面の摩耗を低減し、騒音抑制効果も期待できる。この場合、円筒部材１７は、樹脂材（歯車部）と鋼材（ナット部）のハイブリッド構造であると好ましい。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置され、且つ前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、前記ネジ軸の回転数と前記ナット部材の回転数とは異なるので、例えば前記ネジ軸に対し、前記ナット部材を低い回転数で回転させると、その相対回転に応じて、前記ナット部材は軸線方向に移動するようになるため、その相対回転量を小さくすれば、ボールねじのリード角を変更することなく、あるいは他の伝達装置に頼ることなく、前記ネジ軸の回転に対する前記ナット部材の軸線方向移動において、大きな減速比を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本実施の形態であるアクチュエータを含む電動ブレーキ装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ ハウジング
１１ 電動モータ
１３ 歯車軸
１６ 歯車
１７ 円筒部材
１８ ネジ軸
２３ ボール
２３Ａ，２３Ｂ パッド
２４ ディスクロータ

Claims (4)

1. 電動モータと、
   前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたネジ軸と、
   前記ネジ軸の周囲に配置され、且つ前記電動モータの回転軸に対して動力伝達可能に連結されたナット部材と、
   前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有し、
   前記ネジ軸の回転数と前記ナット部材の回転数とは異なることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記ネジ軸と前記ナット部材とは同方向に回転することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記ネジ軸と前記ナット部材の一方は軸線方向移動不能となっており、その他方は軸線方向移動可能となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のアクチュエータを用いたことを特徴とするブレーキ装置。

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