JP2005308180A - ブレーキ装置用のアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】
簡素な構成でありながら車両への搭載性を確保でき、例えばパーキングブレーキ装置と車速調整用のブレーキ装置の双方に用いることができるブレーキ装置用のアクチュエータを提供する。
【解決手段】
クラッチ手段を構成するカップリング３により、電動モータ２の回転軸２ａとねじ軸１１とを連結したので、電動モータ２の背面側にソレノイドを設ける必要がなく、アクチュエータの軸線方向長を抑えることができ、コンパクトな構成を提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のブレーキ装置等に用いられるアクチュエータに関する。

従来、車両用のパーキングブレーキ装置としては、てこの原理を活用した機械式手動ワイヤー駆動によるブレーキ装置が一般的であった。これに対し、運転者の省力化を図るべく、電動パーキングブレーキ装置が開発されている（特許文献１参照）。

特許文献１の電動パーキングブレーキ装置において、車輪と一体で回転するディスクやドラムなどに摩擦パッドを押しつけるための電動モータの動力については、その伝達を許容する一方で、駐車中において、かかる摩擦パッドからの反力については、電動モータへの伝達を阻止するロック装置を設けている。しかるに、特許文献１のロック装置は構成が複雑であり、コストが増大するという問題がある。
特開２００３−２３２３９１号公報

このような問題に対し、電磁クラッチを用いることで、電動モータの非通電時において、摩擦パッドからの反力に基づき電動モータの回転軸が任意に回転してしまうことを抑制することができる。しかるに、電磁クラッチを用いる場合には、通常は電動モータと一体とし、例えば電動モータの背面側に設けて、その背面から突出する回転軸を、電磁力を用いて固定することで、回転軸の任意の回転を抑制することができる。しかしながら、電動モータの背面側に電磁クラッチを取り付けると、アクチュエータの軸線方向長が長くなり、車両等への搭載性が悪化するという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら車両への搭載性を確保でき、例えばパーキングブレーキ装置と車速調整用のブレーキ装置の双方に用いることができるブレーキ装置用のアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明のアクチュエータは、車輪を制動するブレーキ装置を駆動するアクチュエータであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた回転軸を有する電動モータと、
前記電動モータの動力を、ブレーキ装置に連結された移動部材に伝達するために回転要素を有する動力伝達機構と、
前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を制御するクラッチ手段とを有し、
前記クラッチ手段は、前記ハウジングに固定される固定部と、前記電動モータの回転軸と前記回転要素とを連結するカップリング部とを備え、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を許容することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を可能とし、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を禁止することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を中断することを特徴とする。

本発明のアクチュエータによれば、前記クラッチ手段は、前記ハウジングに固定される固定部と、前記電動モータの回転軸と前記回転要素とを連結するカップリング部とを備え、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を許容することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を可能とし、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を禁止することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を中断するので、前記電動モータの回転軸と前記回転要素とを連結するカップリング部を前記クラッチ手段の一部として用いることで、クラッチ機能を実現しながらも、前記アクチュエータの軸線方向長を抑えることができる。

前記クラッチ手段は、電磁力を用いて、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を許容し、又はその動力伝達を中断すると好ましい。

前記動力伝達機構は、前記回転要素と、前記移動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構を含むと好ましい。

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、本実施の形態であるアクチュエータの断面図であり、移動部材が制動位置にある状態で示す。図２は、本実施の形態であるアクチュエータの断面図であり、移動部材が解除位置にある状態で示す。図３は、図１の構成のIII部を拡大して示す図である。

図１、２において、円筒状のハウジング１の図で右端に、電動モータ２が取り付けられている。又、ハウジング１内には、丸軸部１１ａとねじ部１１ｂとを有するねじ軸１１が延在している。ねじ部１１ｂの外周には、雄ねじ溝１１ｃが形成されており、丸軸部１１ａは、隔壁５に対して軸受４により回転自在に支持されている。

図３に示すように、電動モータ２の回転軸２ａは、ねじ軸１１の丸軸部１１ａに対して、カップリング３を介してセレーション結合などで一体的に回転するように連結されている。

より具体的に説明すると、カップリング３は、磁性体からなる円筒状の軸部３ａと、軸部３ａの一端（図で右端）に同軸に結合された円板部３ｂとを有する。軸部３ａの内周面には、雌セレーション部３ｃが形成され、電動モータ２の回転軸２ａと、ねじ軸１１の丸軸部１１ａの先端近傍には、それぞれ雄セレーション部２ｂ、１１ｄが形成されている。従って、回転軸２ａと丸軸部１１ａとを、軸部３ａの両端から挿入すれば、セレーション部が係合し合うことで、両者はカップリング３を介して回転方向に一体となる。

ハウジング１の内周に固定された隔壁５には、カップリング３の軸部３ａを包囲し、且つ円板部３ｂに対して摩擦板６ａを介在させながら対峙するようにして、ソレノイド６が設けられている。ソレノイド６は通電により磁力を発生し、円板部３ｂを吸着するように作用する。円板部３ｂがソレノイド６に吸着されると、摩擦板６ａを介在させることで発生する強い摩擦力によって、隔壁５に対してカップリング３が固定され、すなわちねじ軸１１と回転軸２ａとの間の動力伝達を中断する。一方、ソレノイド６が非通電状態となれば、円板部３ｂとソレノイド６との間の吸着力が失われ、それにより摩擦板６ａの摩擦力が消滅するので、隔壁５に対してカップリング３は任意に回転可能な状態となり、すなわちねじ軸１１と回転軸２ａとの間の動力伝達を可能とする。電動モータ２とソレノイド６は、ＣＰＵにより駆動制御されるようになっている。固定部を構成するソレノイド６と、カップリング部を構成するカップリング３とで、クラッチ手段を構成する。

図１，２において、ねじ軸１１は、ナット１０を貫通している。ナット１０の内周面には、ねじ部１１ｂの雄ねじ溝１１ｃに対向して、雌ねじ溝１０ａが形成され、両ねじ溝１１ｃ、１０ａによって形成される螺旋状の空間（転走路）には、多数のボール１２が転動自在に配置されている。尚、軸線方向移動要素であるナット１０と、回転要素であるねじ軸１１と、ボール１２とでボールスクリュー機構（動力伝達機構）を構成する。

ハウジング１の外周に形成されたねじ孔１ａには、先端にピン部７ａを有するボルト７が螺合されており、ピン部７ａは、ナット１０の外周面に軸線方向に沿って形成された直線溝１０ｂに係合している。ピン部７ａと直線溝１０ｂとの係合により、ナット１０の軸線方向移動は許容しつつ回転が阻止されるようになっている。

ナット１０の端面（図１、２で左端面）には、中空円筒状の移動部材８が結合されている。移動部材８は、ハウジング１の開口１ｂから外部へと突出し、ブレーキ装置であるドラムブレーキ２０の駆動アーム２１に、ワイヤ２２を介して連結されている。開口１ｂの内周面には、移動部材８の外周面に当接するようにしてブッシュ９が設けられており、移動部材８を移動自在に支持している。ハウジング１と移動部材８との間には蛇腹１３が設けられ、ハウジング１内部への異物の侵入を阻止している。

移動部材８の外周において、ハウジング１とナット１０との間にバネ手段であるコイルバネ１４が配置されている。コイルバネ１４は、ハウジング１に対し、ナット１０を図１，２で右方に向かって付勢している。ハウジング１の内周面と、コイルバネ１４との間には、円管状のストッパ１５が配置されている。尚、コイルバネ１４の付勢力をＦｘとし、ワイヤ２２の張力をＴｘとしたときに、ナット１０の位置に関わらず、Ｆｘ＞Ｔｘが成立するものとする。

本実施の形態の動作について説明する。車両が走行しようとする場合、まずＣＰＵは、ソレノイド６を消勢して、カップリング３が隔壁５に対して回転可能となるようにする。更にＣＰＵを介して電動モータ２に電力が供給され、それにより回転軸２ａと共にねじ軸１１が一方向へ回転する。かかる場合、コイルバネ１４の付勢力に抗して、ねじ軸１１の回転に応じてナット１０及び移動部材８が軸線方向に移動して解除位置となるため、移動部材８にワイヤ２２を介して連結された駆動アーム２１が、図２に示す位置に戻ることを許容することとなる。従って、ブレーキ装置２０は不図示の車輪の制動を解除する状態になる。このとき、ナット１０がストッパ１５に当接した段階で、センサもしくはスイッチがオンし、ＣＰＵを介してソレノイド６が動作して、カップリング３を隔壁５に対して相対回転不能となるようにロックする。それにより、コイルバネ１４が圧縮状態になり、比較的大きな付勢力を発揮するようになっても、電動モータ２に通電することなく、移動部材８を解除位置に維持することが可能となり省エネを図れる。

一方、車両のブレーキペダル（不図示）と連動して、ＣＰＵは、ソレノイド６を消勢して、カップリング３が隔壁５に対して回転可能となるようにする。このとき、ＣＰＵは、電動モータ２に通電しないため、回転軸２及びねじ軸１１は自由に回転できるので、コイルバネ１４の付勢力によりナット１０が軸線方向に押されることが許容される。かかる場合、図１に示すように、ナット１０及び移動部材８が軸線方向に移動して制動位置となるため、移動部材８にワイヤ２２を介して連結された駆動アーム２１が、図１に示す位置へと移動することとなる。従って、ブレーキ装置２０は不図示の車輪を制動する状態になる。尚、ブレーキペダルの動きと連動して、電動モータ２を微動させ、ブレーキ力を調整してもよい。

車両が停止し、運転者がメインキーなどを抜き出すことで、主電源がオフとなった状態では、コイルバネ１４の付勢力によりナット１０が軸線方向に押されて移動部材８が制動位置のままとなるため、ブレーキ装置２０は不図示の車輪を制動する状態が維持される。本実施の形態によれば、運転者が特に意識しなくても、メインキーを抜き出した後に、コイルバネ１４の付勢力により自動的にパーキングブレーキが作動するようになるので、坂道に車両を駐車した後に、無人で動き出すようなトラブルを未然に防止できる。

また、ブレーキ装置２０本体は、現状のドラム、ディスク等の摩擦制動装置等をそのまま適用出来、そのブレーキ駆動力はアクチュエータ内のコイルバネ１４の最適設計により、また、ブレーキ装置２０の駆動アーム２１の長さを調整することで、軽量の小型車両から大重量の大型車両まで幅広く適用させることが可能になる。

本実施の形態のアクチュエータによれば、クラッチ手段を構成するカップリング３により、電動モータ２の回転軸２ａとねじ軸１１とを連結したので、電動モータ２の背面側にソレノイドを設ける必要がなく、アクチュエータの軸線方向長を抑えることができ、コンパクトな構成を提供できる。更に、本実施の形態のアクチュエータは、独立しているため車両の空いているスペースへ収められる自由度があり、また、現行システムを殆ど変更せずそのまま使用出来るため、大きな変更コストを掛けずに適用可能となる。

又、ＣＰＵをメインキーの回路と切り離し、キーレスエントリースイッチの様なシステムにし、メインキー本体にそのスイッチを付加し、パーキングブレーキを作動・解除するシステムにすることもできる。かかる場合、パーキングブレーキ作動中に、仮に車両のドアがこじ開けられてイグニッション配線を短絡されてしまったとしても、パーキングブレーキが作動している限り、車両を動かすことが困難となるので、一種のイモビライザとして盗難を回避することができる。特に、本発明のアクチュエータは、４輪のブレーキ装置に個々に適用することが容易であるので、パーキングブレーキ力を最大限発揮できる。

図４は、本実施の形態の変形例にかかるアクチュエータの図１と同様な断面図であるが、蛇腹等は省略している。本変形例は、上述した実施の形態に対して、コイルバネ１４を有していない点が主として異なる。従って、ブレーキ装置（不図示）の動作に当たっては、コイルバネの付勢力を用いることができないため、代わりに電動モータ２の回転力を用いる。又、ナット１０の位置を固定するために、ＣＰＵはソレノイド６を動作させ、カップリング３を隔壁５に対して相対回転不能となるようにロックする。それにより電動モータ２への通電が不要となるので、トータルで省エネが図れる。その他の点については、上述した実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

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。例えば、ナットを電動モータで回転させ、ねじ軸を軸線方向に移動させても良い。この場合、ねじ軸が軸線方向移動要素、ナットが回転要素となる。

本実施の形態であるアクチュエータの断面図である。 本実施の形態であるアクチュエータの断面図である。 図１の構成のIII部を拡大して示す図である。 本実施の形態の変形例にかかるアクチュエータの図１と同様な断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 電動モータ
６ ソレノイド
８ 移動部材
１０ ナット
１１ ネジ軸
１２ ボール
１４ コイルバネ
２４ ボール

Claims (3)

1. 車輪を制動するブレーキ装置を駆動するアクチュエータであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられた回転軸を有する電動モータと、
   前記電動モータの動力を、ブレーキ装置に連結された移動部材に伝達するために回転要素を有する動力伝達機構と、
   前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を制御するクラッチ手段とを有し、
   前記クラッチ手段は、前記ハウジングに固定される固定部と、前記電動モータの回転軸と前記回転要素とを連結するカップリング部とを備え、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を許容することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を可能とし、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を禁止することで、前記電動モータと前記回転要素との間の動力伝達を中断することを特徴とするブレーキ装置用のアクチュエータ。
2. 前記クラッチ手段は、電磁力を用いて、前記固定部と前記カップリング部との相対回転を許容し、又はその動力伝達を中断することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置用のアクチュエータ。
3. 前記動力伝達機構は、前記回転要素と、前記移動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ装置用のアクチュエータ。
   
   

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