JP2005147170A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動ブレーキ装置の制動および制動解除の応答性を高める。 【解決手段】 電動モータＭのモータ出力軸１９の回転トルクをプラネタリギヤ機構Ｐおよびボールねじ機構Ｓを介してブレーキピストン１５に伝達する電動ブレーキ装置において、プラネタリギヤ機構Ｐのサンギヤ３１、プラネタリキャリヤ３２およびリングギヤ３３よりなる三つの要素のうち、最も小直径であって慣性モーメントが小さいサンギヤ３１を電動モータＭのモータ出力軸１９に接続される入力要素とし、プラネタリキャリヤ３２をボールねじ機構Ｓの雌ねじ部材２１に接続される出力要素とし、リングギヤ３３をブレーキキャリパ１１の本体部１１ａに固定される固定要素としたので、電動モータＭの回転数を速やかに増加あるいは減少させて制動および制動解除の応答性を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪と共に回転する被制動部材を制動する制動部材を、電動モータによりプラネタリギヤ機構およびボールねじ機構を介して駆動する電動ブレーキ装置に関する。

かかる電動ブレーキ装置は、下記特許文献１により公知である。この電動ブレーキ装置は電動モータ１５の駆動力をボールねじ機構１６に伝達する減速ギヤ機構１７を備えており、減速ギヤ機構１７は電動モータ１５の出力軸を構成する円筒状の遊星腕１８と、この遊星腕１８の外周に回転自在に支持された複数の遊星歯車２３と、キャリパボディ８に回転不能に固定された太陽歯車２６とを備えており、遊星歯車２３の同軸かつ一体に形成された第１歯車部２４および第２歯車部２５のうち、第１歯車部２４は太陽歯車２６に噛合し、第２歯車部２５はボールねじ機構１６の外周に設けた減速歯車３５に噛合する。

従って、電動モータ１５で遊星腕１８を回転させると、固定の太陽歯車２６に噛合する第１歯車部２４により遊星歯車２３が回転し、第１歯車部２４と一体の第２歯車部２５に噛合する減速歯車３５が回転してボールねじ機構１６が駆動される。
特開２００３−２５４３６５号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、電動モータ１５で駆動される減速ギヤ機構１７の遊星腕１８が大直径の部材であって慣性モーメントが大きいことから、電動モータ１５に通電したときには遊星腕１８の回転数が速やかに増加せず、電動モータ１５への通電を遮断したときには遊星腕１８の回転数が速やかに減少しないため、電動ブレーキ装置の制動および制動解除の応答性が低くなる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動ブレーキ装置の制動および制動解除の応答性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車輪と共に回転する被制動部材を制動する制動部材と、電動モータと、電動モータの回転トルクが入力される入力要素を有するプラネタリギヤ機構と、プラネタリギヤ機構の出力要素の回転トルクをスラスト力に変換して制動部材を駆動するボールねじ機構とを備えた電動ブレーキ装置において、プラネタリギヤ機構のサンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤよりなる三つの要素のうち、サンギヤを前記入力要素とし、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの何れか一方を前記出力要素としたことを特徴とする電動ブレーキ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、プラネタリキャリヤを出力要素とし、リングギヤを固定要素としたことを特徴とする電動ブレーキ装置が提案される。

尚、実施例のブレーキディスク１３は本発明の被制動部材に対応し、実施例のブレーキピストン１５は本発明の制動部材に対応する。

請求項１の構成によれば、電動モータの回転トルクをプラネタリギヤ機構およびボールねじ機構を介して制動部材に伝達する電動ブレーキ装置において、プラネタリギヤ機構のサンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤよりなる三つの要素のうち、最も小直径であって慣性モーメントが小さいサンギヤを電動モータからの入力要素とし、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの何れか一方をボールねじ機構への出力要素としたので、電動モータの回転数を速やかに増加あるいは減少させて制動部材を速やかに駆動し、制動および制動解除の応答性を高めることができる。

請求項２の構成によれば、径方向内側に位置するプラネタリキャリヤを出力要素としたので、そのプラネタリキャリヤをボールねじ機構に容易に接続することができ、径方向外側に位置するリングギヤを固定要素としたので、そのリングギヤを容易に固定することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動駐車ブレーキ装置の機能を備えた電動ブレーキ装置の横断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は電動駐車ブレーキの作動時の作用説明図、図５は電動駐車ブレーキの強制作動解除時の作用説明図、図６は電動駐車ブレーキの作動時のタイムチャート、図７は電動駐車ブレーキの作動解除時のタイムチャートである。

図１〜図３に示すように、電動駐車ブレーキ装置としても使用可能な電動ブレーキ装置は、ナックル等に図１の左右方向に移動自在に支持されたブレーキキャリパ１１を備えており、ブレーキキャリパ１１に図示せぬガイド手段で相互に接近・離反可能に支持された一対のバックプレート１２ａ，１２ｂの対向面に、車輪に固定されたブレーキディスク１３の両側面に当接可能なブレーキパッド１４ａ，１４ｂが設けられる。ブレーキキャリパ１１の本体部１１ａにはブレーキピストン１５が進退自在に支持されており、ブレーキピストン１５で一方のバックプレート１２ａの背面を押圧することで、その反力でブレーキキャリパ１１が図１の右方向に移動し、ブレーキキャリパ１１の本体部１１ａに架橋部１１ｂを介して接続された腕部１１ｃが他方のバックプレート１２ｂの背面を押圧することで、両ブレーキパッド１４ａ，１４ｂがブレーキディスク１３の両側面に当接して制動力を発生する。ブレーキピストン１５とブレーキキャリパ１１との間に防塵ブーツ１６が装着される。

ブレーキキャリパ１１の本体部１１ａに収納される電動モータＭは、本体部１１ａの内面に固定された複数のステータコイル１７…と、ステータコイル１７…の内部に軸線Ｌまわりに回転可能にボールベアリング１８で支持された円筒状のモータ出力軸１９と、モータ出力軸１９の外周面にステータコイル１７…の内周面に対向するように固定された複数の永久磁石２０…とを備える。モータ出力軸１９の内部に円筒状の雌ねじ部材２１が一対のボールベアリング２２，２３で相対回転自在に支持されており、ブレーキピストン１５の背面から軸線Ｌ上に一体に延びる雄ねじ部材２４との間に複数のボール２５…が配置される。これらの雌ねじ部材２１、雄ねじ部材２４およびボール２５…はボールねじ機構Ｓを構成する。

ブレーキキャリパ１１の本体部１１ａの内部に、電動モータＭおよびボールねじ機構Ｓを接続するようにプラネタリギヤ機構Ｐが配置される。軸線Ｌ上に配置されたプラネタリギヤ機構Ｐは、モータ出力軸１９に固定されたサンギヤ３１と、ボールねじ機構Ｓの雌ねじ部材２１に固定されたラチェットホイールを兼ねるプラネタリキャリヤ３２と、プラネタリキャリヤ３２の外周を囲むリングギヤ３３と、プラネタリキャリヤ３２にピニオンシャフト３４…を介して支持され、サンギヤ３１およびリングギヤ３３に同時に噛合する複数のピニオン３５…とを備える。プラネタリキャリヤ３２と本体部１１ａの内面との間には、ブレーキピストン１５がブレーキディスク１３から受ける制動反力を支持するためのスラストベアリング３６が配置される。

プラネタリギヤ機構Ｐはサンギヤ３１、プラネタリキャリヤ３２（ラチェットホイール）およびリングギヤ３３の三つの要素を備えており、その入力要素を構成するサンギヤ３１がモータ出力軸１９に固定され、うち出力要素を構成するプラネタリキャリヤ３２が連結軸３７を介してボールねじ機構Ｓの雌ねじ部材２１に固定され。その固定要素を構成するリングギヤ３３がブレーキキャリパ１１の本体部１１ａに固定される。このとき、サンギヤ３１は軸線Ｌ上に配置された連結軸３７の外周に相対回転自在に支持される。

電動ブレーキ装置は、それを電動駐車ブレーキ装置として機能させるためのラチェット機構Ｒを備える。ラチェット機構Ｒは前記プラネタリキャリヤ３２（ラチェットホイール）と、中央部を支点ピン４１で揺動自在に枢支され、プラネタリキャリヤ３２のラチェット歯３２ａ…に係合可能なラチェット爪４２ａを一端部に有するラチェットポール４２と、ラチェット爪４２ａがラチェット歯３２ａ…から離脱する方向にラチェットポール４２を付勢する捩じりコイルばね４３と、ラチェットポール４２の一端側を押圧してラチェット爪４２ａをラチェット歯３２ａ…に係合させるソレノイド４４と、ラチェットポール４２の他端側を押圧可能なボルト４５とを備える。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

電動ブレーキ装置をサービスブレーキとして使用するときには、電動モータＭを正転駆動するとモータ出力軸１９の回転がプラネタリギヤ機構Ｐのサンギヤ３１に入力され、リングギヤ３３が回転不能に固定されていることから、サンギヤ３１の回転がピニオン３５…、プラネタリキャリヤ３２および連結軸３７を介してボールねじ機構Ｓの雌ねじ部材２１に伝達される。雌ねじ部材２１が回転すると、それにボール２５…を介して係合する雄ねじ部材２１がブレーキピストン１５と共に前進し、ブレーキピストン１５がブレーキパッド１４ａ，１４ｂをブレーキディスク１３に当接させて制動力を発生する。また電動モータＭを逆転駆動するとブレーキピストン１５が後退し、ブレーキパッド１４ａ，１４ｂがブレーキディスク１３から離間して制動力が解除される。

次に、電動ブレーキ装置を電動駐車ブレーキ装置として使用するときの作用を、図６および図７のタイムチャートを参照して説明する。

図６のタイムチャートにおいて、ドライバーがパーキングスイッチをＯＮすると、電動モータＭが正転してブレーキピストン１５が前進することで、前述したサービスブレーキの場合と同様の作用で制動力を発生する。所定の制動力が発生するとソレノイド４４が通電され、図４に示すように、ソレノイド４４に押圧されたラチェットポール４２が捩じりコイルばね４３の弾発力に抗して支点ピン４１まわりに反時計方向に揺動することで、ラチェットポール４２のラチェット爪４２ａがプラネタリキャリヤ３２のラチェット歯３２ａ…に係合する。

この状態で電動モータＭへの通電を停止すると、ブレーキディスク１３から受ける反力でブレーキパッド１４ａ，１４ｂが後退し、プラネタリキャリヤ３２が制動解除方向に回転しようとすることで、ラチェットポール４２のラチェット爪４２ａがプラネタリキャリヤ３２のラチェット歯３２ａ…に強く噛み合い、ソレノイド４４への通電を解除しても電動駐車ブレーキは作動状態に保持される。

図７のタイムチャートにおいて、ドライバーがパーキングスイッチをＯＦＦすると、電動モータＭが一瞬だけ正転方向に駆動され、プラネタリキャリヤ３２が制動方向に僅かに回転する。その結果、ラチェットポール４２のラチェット爪４２ａがプラネタリキャリヤ３２のラチェット歯３２ａ…から離脱し、捩じりコイルばね４３の弾発力でラチェットポール４２が図３の位置へと時計方向に回転することで、プラネタリキャリヤ３２の拘束が解除される。すると、ブレーキディスク１３から受ける反力でブレーキパッド１４ａ，１４ｂが自動的に後退し、電動駐車ブレーキの作動が解除される。このとき、ブレーキパッド１４ａ，１４ｂがブレーキディスク１３から受ける反力を補助するために、電動モータＭを逆転させても良い。

さて、電動駐車ブレーキの作動中に電動モータＭがフェイルすると、ラチェット機構Ｒを係合解除できなくなって電動駐車ブレーキが作動したままとなり、車両が走行できなくなる事態が発生する。このような場合に、図５に示すように、手動でボルト４５を回転させることでラチェットポール４２を押圧して支点ピン４１まわりに時計方向に揺動させ、ラチェットポール４２のラチェット爪４２ａをプラネタリキャリヤ３２のラチェット歯３２ａ…から強制的に離脱させることができる。これにより、電源の失陥を含む電動モータＭの作動不能時に、電動駐車ブレーキの作動を解除できなくなる事態を回避することができる。

以上のように、プラネタリギヤ機構Ｐの三つの要素であるサンギヤ３１、プラネタリキャリヤ３２およびリングギヤ３３のうち、最も小直径であって慣性モーメントが小さいサンギヤ３１を電動モータＭの出力軸２１に接続される入力要素としたので、電動モータＭに通電したときには出力軸２１の回転数を速やかに増加させ、電動モータＭへの通電を遮断したときには出力軸２１の回転数を速やかに減少させ、制動および制動解除の応答性を高めることができる。

またプラネタリギヤ機構Ｐの残りの二つの要素であるプラネタリキャリヤ３２およびリングギヤ３３のうち、径方向内側に位置するプラネタリキャリヤ３２を出力要素としたので、そのプラネタリキャリヤ３２をボールねじ機構Ｓの雌ねじ部材２１に連結軸３７を介して容易に接続することができ、また径方向外側に位置するリングギヤ３３を固定要素としたので、そのリングギヤ３３をブレーキキャリパ１１の本体部１１ａの内周面に容易に固定することができる。

更に、電動モータＭの出力軸２１を円筒状の部材とし、その中空の内部にボールねじ機構Ｓを収納したので、電動モータＭの内部空間をボールねじ機構Ｓの収納に有効利用して電動ブレーキ装置の小型化を図ることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では電動ブレーキ装置（サービスブレーキ）を電動駐車ブレーキ装置に兼用しているが、本発明は電動駐車ブレーキ装置として使用しない専用のサービスブレーキに対しても適用することができ、サービスブレーキとして使用しない専用の電動駐車ブレーキ装置に対しても適用することができる。

また実施例ではプラネタリギヤ機構Ｐのプラネタリキャリヤ３２を出力要素として用いているが、プラネタリキャリヤ３２を回転不能に拘束してリングギヤ３３を回転自在とすることで、リングギヤ３３を出力要素として用いることができる。

電動駐車ブレーキ装置の機能を備えた電動ブレーキ装置の横断面図 図１の２−２線断面図 図１の３−３線断面図 電動駐車ブレーキの作動時の作用説明図 電動駐車ブレーキの強制作動解除時の作用説明図 電動駐車ブレーキの作動時のタイムチャート 電動駐車ブレーキの作動解除時のタイムチャート

符号の説明

１３ ブレーキディスク（被制動部材）
１５ ブレーキピストン（制動部材）
３１ サンギヤ
３２ プラネタリキャリヤ
３３ リングギヤ
Ｍ 電動モータ
Ｐ プラネタリギヤ機構
Ｓ ボールねじ機構

Claims (2)

1. 車輪と共に回転する被制動部材（１３）を制動する制動部材（１５）と、
   電動モータ（Ｍ）と、
   電動モータ（Ｍ）の回転トルクが入力される入力要素を有するプラネタリギヤ機構（Ｐ）と、
   プラネタリギヤ機構（Ｐ）の出力要素の回転トルクをスラスト力に変換して制動部材（１５）を駆動するボールねじ機構（Ｓ）とを備えた電動ブレーキ装置において、
   プラネタリギヤ機構（Ｐ）のサンギヤ（３１）、プラネタリキャリヤ（３２）およびリングギヤ（３３）よりなる三つの要素のうち、サンギヤ（３１）を前記入力要素とし、プラネタリキャリヤ（３２）およびリングギヤ（３３）の何れか一方を前記出力要素としたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. プラネタリキャリヤ（３２）を出力要素とし、リングギヤ（３３）を固定要素としたことを特徴とする、請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
   

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