JP2005344788A

JP2005344788A - 電動式ブレーキ用転動装置

Info

Publication number: JP2005344788A
Application number: JP2004163598A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iso; 賢一磯
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】封入グリースの潤滑性能及び耐熱性を高め、耐久性に優れる電動式ブレーキ装置用転動装置を提供する、
【解決手段】４０℃における基油動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓであるパーフルオロポリエーテルを基油とし、ポリテトラフルオロエチレンを増ちょう剤とするフッ素系グリースと、フッ素系グリース以外の非フッ素系グリースとを、重量比で、「フッ素系グリース：非フッ素系グリース＝１００〜２０：０〜８０」で混合した混合グリースが封入された電動式ブレーキ用転動装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスクブレーキのブレーキパッド駆動また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組み込まれる転動装置に間する。

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とに大別されるが、ディスクブレーキにおけるブレーキパッドの駆動及びドラムブレーキにおけるブレーキシューの駆動は、従来の油圧方式に代わり、電動アクチュエータを備えた電動式ブレーキ装置が使用されてきている。これらの電動式ブレーキ装置では、摩擦面を有し車軸とともに回転する回転体と、この回転体の摩擦面に押し付けられる摩擦材を備え、回転体の回転を制御する回動部材と、ブレーキペダル等の操作部材に対する操作に基づいて電力によって駆動力を回動部材に伝達する伝達部材とから構成される（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

具体的には、電動式ディスクブレーキ装置では、パッド（摩擦材）を貼り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、電動モータの回転軸の回転運動を直線運動に変化するボールねじ機構が利用されている。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もので、小出力の電動モータでの駆動が可能で、電動アクチュエータ全体の小型化を図れるという利点を有する。

特開平８−２８４９８０号公報特開平１１−９９９３４号公報

ところで、ディスクブレーキ装置ではブレーキパッドとディスクロータとの隙間、ドラムブレーキ装置ではブレーキシューとドラムとの隙間は、何れも極く僅かな量に設定されている。このことから、ボールねじ機構においても、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位置が極く僅かに設定される。一方でボールねじ機構では、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、特殊なボースねじ諸元が要求されることが多い。その一つに、電動モータを小型化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）のボールねじ機構の採用がある。

しかし、小リードのボールねじ機構では、ボール直径が小さくなり、大きな面圧が発生する。更には、ボール循環路により多数のボールを挿入充填しなければなず、ブレーキ動作の際にボールの移動量が少なくなり、ボールのねじ軸及びナットとの接触箇所の変更が少なく、潤滑のために封入されているグリースが効率よく攪拌されずに特定のボールに偏摩耗が生じやすくなり、剥離寿命が短くなるおそれがある。また、ブレーキパッドは３００℃以上の高温になる場合もあることから、その近傍に配置されるボールねじ等の転動装置も２００℃近い高温になり、グリースが劣化しやすい状況にある。

近年では、省エネと環境への配慮から、車両、特に自動車等では、これまでの石油を燃料とする内燃機関から、内燃機関と電動モータとを搭載し、運転条件に応じてこれらを適宜切り替えて稼動させる方式（ハイブリッド車）、あるいは電動モータのみで駆動する方式（ＥＶ車）へと移行する傾向にあるが、電動モータの電力消費をより少なくするために、電動式ブレーキ装置の電動モータを小型化・低出力化への要求は益々高まっており、上記の問題を解決する重要性も高まっている。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、封入グリースの潤滑性能及び耐熱性を高め、耐久性に優れる電動式ブレーキ装置用転動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ディスクブレーキのブレーキパッド駆動また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組み込まれる転動装置であって、４０℃における基油動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓであるパーフルオロポリエーテルを基油とし、ポリテトラフルオロエチレンを増ちょう剤とするフッ素系グリースと、フッ素系グリース以外の非フッ素系グリースとを、重量比で、「フッ素系グリース：非フッ素系グリース＝１００〜２０：０〜８０」で混合した混合グリースが封入されていることを特徴とする電動式ブレーキ用転動装置を提供する。

本発明によれば、潤滑性能及び耐熱性に優れる特定のグリースを封入することにより、耐久性に優れた電動式ブレーキ用転動装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明において、電動式ブレーキ用転動装置自体に制限は無く、例えば図１に断面図で示す自動車に装備される電動式ディスクブレーキ装置を例示することができる。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。車両内方側に適宜な手段で保持される上記インナパッド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。

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。電装モータ６は、キャリパハウジング１に対し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。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１０，１０が設けられ、これら軸受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。

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。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。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。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。従って、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。

ナット１１の外周面には、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。回転子１６は、モータカバー８の内周面に嵌着される固定子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。

ねじ軸１４の一側端面には弾性部材２０が取付けられ、この弾性部材２０はインナパッド２と接触状態にある。弾性部材２０は、合成ゴム材等のある程度の剛性を備えるとともに、所定のばね定数の弾性を備えていて、所定量以上の圧縮力を受ければ、一旦は収縮変形するが、そのあと弾性反発力が作用して、もとの状態に変形復帰しようとする。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にモータカバー８の閉塞面に取付けられる枢支ピン１８が挿入される。従って、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。

このようにして構成される電動式ブレーキ装置では、ブレーキ作動が行われない状態では電動モータ６が不作動であり、ねじ軸１４の位置が変わらず、インナパッド２及びアウタパッド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。一方、ブレーキ動作時は、電動モータ６に通電されて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。そして、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、ねじ軸１４は軸線方向（ここでは図中左方向）に変位し、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、アウタパッド３がディスクロータ４に圧接する。

本発明では、上記のボールねじ機構７の潤滑のために、下記に示すフッ素系グリースと、フッ素系グリース以外の非グリースとの混合ヴリースを封入する、

先ず、フッ素系グリースについて説明すると、基油はパーフルオロポリエーテルであり、その種類は制限されないが、下記一般式（Ｉ）または（II）で表されるもの好ましい。

尚、式中ｍ、ｎは整数であり、また（Ｉ）式においてｍ／ｎ＞４０である。

これらパーフルオロポリエーテルはそれぞれ単独でも、混合して用いることもできる。また、４０℃における基油動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓ、好ましくは１５〜３００ｍｍ²／ｓ、より好ましくは２５〜２５０ｍｍ²／ｓ、更に好ましくは４０〜１５０ｍｍ²／ｓとなるように調整する。このような動粘度とすることにより、低温流動性を改善し、かつ高温での焼付きを防ぐことができる。

また、増ちょう剤にはポリテトラフルオロエチレンを用いる。このポリテトラフルオロエチレンは一般的なフッ素系グリースに使用されるもので構わず、形状にも制限がなく、球形や多面体（立方体や直方形）の他、極端には針状でもよい。ポリテトラフルオロエチレンの配合量は、グリースとしたときの混和ちょう度でＮＬＧＩに規定された等級でＮｏ．１〜Ｎｏ．３、好ましくはＮｏ．２となる量とする。

次に、非フッ素系グリースについて説明するが、基本的には制限がない。即ち、使用される基油には制限が無く、通常潤滑油の基油として使用されている油は全て使用可能である。好ましくは、低温流動性不足による低温起動時の異音発生や、高温での油膜不足による焼付きを避けるために、４０℃における基油動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓであることが好ましく、より好ましく２０〜２５０ｍｍ²／ｓ、更に好ましくは３０〜１５０ｍｍ²／ｓである基油を用いる。

具体的には、鉱油系潤滑油、合成油系潤滑油、天然油潤滑油が挙げられる。鉱油系潤滑油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油が挙げられ、特に減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を適宜組み合わせて精製したものが好ましい。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンｐリゴマー、１−デセンとエチレンオリゴマー等のポリα−オレフィンまたはこれらの水素化物が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼンやジアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン、モノアルキルナフタレンやジアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油等が挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成油系潤滑油も使用可能であり、例えばトルクレジルフォスフェート、シリコーン油等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油はそれぞれ単独でも、２種以上を混合して使用することもでき、上記の好ましい動粘度に調整される。

また、これら基油の中でも、エステル系油、エーテル系油、ポリα―オレフィンが好ましい。より好ましくは、ポリオールエステル油、芳香族エステル油である。エステル油は極性が大きく、フッ素系グリースの基油との相性が良く、また耐熱性等にも優れる。

増ちょう剤は、ゲル構造を形成し、上記基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はないが、耐熱性を考慮すると、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ等から選択される複合金属石けん、またはこれらの混合物が好ましい。また、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物またはこれらの混合物等のウレア化合物も好ましい。これらの中でも、より耐熱性に優れるウレア化合物が好ましく、特にジウレア化合物が好ましい。これら増ちょう剤の配合量は、グリースとしたときの混和ちょう度でＮＬＧＩに規定された等級でＮｏ．１〜Ｎｏ．３、好ましくはＮｏ．２となる量とする。

上記のフッ素系グリースと非フッ素系グリースは、重量比で、フッ素系グリース：非フッ素系グリース＝１００〜２０：０〜８０、好ましくは１００〜４０：０〜６０となるように混合され、混合グリースとして電動式ブレーキ装置に封入される。上記の配合比を外れると、十分な潤滑性及び耐熱性が発現しない。尚、グリース封入量には制限がなく、適宜設定される。

混合グリースには、必要に応じて、従来よりグリースに添加される各種添加剤を添加してもよく、添加量も本発明の効果を損なわない範囲であれば制限されない。

（試験グリースの調製）
表１に示すように、４０℃における動粘度の異なるパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末とを混合し、三段ロールミルにより混練してフッ素系グリースを調製した。また、表１に示すように、所定量の半量のエステル油にジイソシアネートを混合した液に、所定量の半量の同一のエステル油にアミンを混合した液とを混合し、攪拌加熱して反応させて得られた半固体状物に、予め同一のエステル油に溶解したアミン系酸化防止剤を加えて更に十分に攪拌混合して非フッ素系グリースを調製した。

（フッ素系グリースの基油動粘度の検証）
基油動粘度の異なるフッ素系グリース（ＰＦＰＥ）用い、下記に示す耐久寿命試験を行った。結果を図２に示す。

（フッ素系グリースと非フッ素系グリースとの配合比の検証）
上記で調製したフッ素系グリースの中で、基油動粘度が１６０ｍｍ²／ｓ（４０℃）のＰＦＰＥを用いたフッ素系グリースと、非フッ素系グリースとを表２に示す配合比にて混合して混合グリース（混合後の混和ちょう度はＮｏ．１〜３）とし、下記に示す耐久寿命試験を行った。結果を図３に示す。

（耐久寿命試験）
ＮＳＫ製ボールねじ耐久試験機を用い、下記条件にて行った。
・ボールねじ：ＮＳＫボールねじ「ＳＦＤ３２０６・６」（ホール径３．９６９ｍｍ）
・試験荷重：アキシアル荷重＝１７６００Ｎ
・ストローク：０．５ｍｍ
・試験温度：２００℃
そして、初期トルクの２倍に上昇したときに試験を終了し、それまでの時間を耐久寿命とした。尚、図２及び図３に示す結果は、非フッ素系グリース単独使用したグリースでの値に対する相対値で示してある。

図２に示すように、動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓ（４０℃）のパーフルオロポリエーテルを用いることにより、優れた耐久性が得られ、４０〜１５０ｍｍ²／ｓ（４０℃）のパーフルオロポリエーテルが最適であることがわかる。また、図３に示すように、フッ素系グリースと非フッ素系グリースとの配合比は、フッ素系グリースを２０％以上にすることで優れた耐久性が得られることがわかる。

本発明の電動式ディスクブレーキ装置の一例を示す断面図である。実施例で得られた、フッ素系グリースの基油動粘度と耐久寿命比との関係を示すグラフである。実施例で得られた、フッ素系グリースと非フッ素系グリースとの配合比と耐久寿命比との関係を示すグラフである。

符号の説明

５電動アクチュエータ
６電動モータ
７ボールねじ機構
１０転がり軸受
１１ナット
１４ねじ軸
１５ボール

Claims

ディスクブレーキのブレーキパッド駆動また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組み込まれる転動装置であって、４０℃における基油動粘度が１０〜４００ｍｍ²／ｓであるパーフルオロポリエーテルを基油とし、ポリテトラフルオロエチレンを増ちょう剤とするフッ素系グリースと、フッ素系グリース以外の非フッ素系グリースとを、重量比で、「フッ素系グリース：非フッ素系グリース＝１００〜２０：０〜８０」で混合した混合グリースが封入されていることを特徴とする電動式ブレーキ用転動装置。