JP2008039169A - 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面の螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することである。
【解決手段】遊星ローラ５を支持するキャリヤ４に、各遊星ローラ５の間で軸方向に張り出す３つの円弧部４ｂに分割された部分円筒部を設け、各円弧部４ｂの外径面に、外輪部材３の内径面の螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂで形成された螺旋凸条の内径側の上面を案内する案内面６を設けることにより、螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂの脱落を防止できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用いてブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置に関する。

電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータには、運動変換機構としてボールねじ機構やボールランプ機構を採用したものが多く、小容量の電動モータで大きな直線駆動力が得られるように、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込んだものが多い（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両用ブレーキ装置としては油圧式のものが多く採用されてきたが、近年、ＡＢＳ(Antilock Brake System)等の高度なブレーキ制御の導入に伴い、これらの制御を複雑な油圧回路なしに行うことができ、コンパクトに設計できる電動式ブレーキ装置が注目されている。電動式ブレーキ装置は、ブレーキペダルの踏み込み信号等で電動モータを作動させ、上述したような電動式直動アクチュエータをキャリパボディに組み込んでブレーキ部材を被制動部材に押圧するものである（例えば、特許文献２参照）。

通常、電動式ブレーキ装置は車両のばね下に取り付けられるので、路面からの振動を受けても安定して作動し、かつ、コンパクトに設計できるものが望まれる。

特開平６−３２７１９０号公報（第１、５図） 特開２００３−３４３６２０号公報（第１図）

上述した従来の電動式直動アクチュエータに採用されているボールねじ機構やボールランプ機構は、リードを有するねじ筋や傾斜カム面に沿わせる運動変換機構によって、ある程度の増力機能を有するが、電動式ブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能は確保できない。このため、これらの運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータでは、上述したような別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、遊星歯車減速機構等の歯車減速機構を組み込むことは、電動式直動アクチュエータのコンパクトな設計を阻害する。

このような問題に対して、本出願人は、別途の減速機構を組み込むことなく大きな増力機能を確保でき、直動ストロークが小さい電動式ブレーキ装置にも好適な電動式直動アクチュエータとして、電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラがロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に条部材を周着して螺旋凸条を形成し、各遊星ローラの外径面に、螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、ロータ軸の回転運動をキャリヤの直線運動に変換する機構を先に提案している（特願２００５−６７１４、特願２００５−２１７４２９）。

上述した電動式直動アクチュエータは、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面に設けた螺旋溝に条部材を周着しているので、遊星ローラの外径面に設けた周方向溝または螺旋溝に嵌まり込む螺旋凸条を簡単に精度よく形成できるが、螺旋溝に周着した条部材が脱落する恐れがあり、場合によっては、脱落した条部材が遊星ローラとロータ軸または外輪部材の間に噛み込まれて、他の部品を破損する可能性もある。

そこで、本発明の課題は、ロータ軸の外径面または外輪部材の内径面の螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することである。

上記の課題を解決するために、本発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に条部材を周着して螺旋凸条を形成し、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記キャリヤの直線運動に変換して、被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記遊星ローラ間で、前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けた構成を採用した。

すなわち、遊星ローラ間で、螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けることにより、螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止できるようにした。

前記螺旋凸条の上面を案内する案内面は、前記遊星ローラを支持するキャリヤに設けることができる。

前記螺旋凸条の上面を案内する案内面は、前記遊星ローラを支持するキャリヤに直接、または間接的に固定した別体の案内部材に設けることもできる。

また、本発明の電動式ブレーキ装置は、電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに上述したいずれかの電動式直動アクチュエータを用いることにより、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるようにするとともに、電動式直動アクチュエータのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面の螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止できるようにした。

本発明の電動式直動アクチュエータは、遊星ローラ間で、ロータ軸の外径面や外輪部材の内径面の螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けたので、螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することができ、脱落した条部材の遊星ローラとロータ軸または外輪部材の間への噛み込みによる他の部品の破損も防止することができる。

本発明の電動式ブレーキ装置は、電動式直動アクチュエータに上述した電動式直動アクチュエータを用いたので、別途の減速機構を組み込むことなく、大きな直線駆動力でブレーキを作動できるとともに、電動式直動アクチュエータのロータ軸の外径面または外輪部材の内径面の螺旋溝に周着した条部材の脱落を防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、図１および図２に示すように、円筒状のケーシング１の一端側に電動モータ２が内嵌され、ケーシング１の他端側に内嵌された外輪部材３の内径面と、外輪部材３の中心に延出した電動モータ２のロータ軸２ａの外径面との間に、キャリヤ４に回転自在に支持された３個の遊星ローラ５が介在し、各遊星ローラ５がロータ軸２ａの回転に伴って、その周りを自転しながら公転するようになっている。

前記各遊星ローラ５は、ロータ軸２ａに外嵌されたキャリヤ４の支持軸４ａに針状ころ軸受８で回転自在に支持され、その自転がスラスト玉軸受９でキャリヤ４に支持されている。また、各遊星ローラ５と一緒に公転するキャリヤ４には直線駆動部材１０がスラスト玉軸受１１で支持され、各遊星ローラ５の直線運動がキャリヤ４を介して直線駆動部材１０に伝達されるようになっている。なお、アクチュエータの内部は、直線駆動部材１０の外径側と外輪部材３との間に装着されたブーツ１２でシールされ、ロータ軸２ａが貫通する直線駆動部材１０の内径側は、膜状シール１３でシールされている。

図３（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ５が転接する外輪部材３の内径面には２条の螺旋溝３ａが設けられ、各螺旋溝３ａに周着された角形断面の条部材３ｂで、外輪部材３の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、前記各遊星ローラ５の外径面には、条部材３ｂで形成された螺旋凸条が嵌まり込み、螺旋凸条と同一ピッチでリード角の異なる１条の螺旋溝５ａが設けられている。なお、外輪部材３の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ５の螺旋溝５ａとのリード角の差の設定自由度を大きくするためであり、螺旋凸条は１条のものとしてもよい。また、図３（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝５ａの螺旋の向きは、互いに逆向きになっているように見えるが、図３（ａ）に示された螺旋凸条は、図３（ｂ）に示された螺旋溝５ａの裏側の部分に螺合するので、両者の螺旋の向きは同じである。したがって、ロータ軸２ａの周りを自転しながら公転し、その螺旋溝５ａが外輪部材３の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ５は、螺旋凸条と螺旋溝５ａとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。

前記キャリヤ４には、図１および図２に示したように、各遊星ローラ５の間で軸方向に張り出す３つの円弧部４ｂに分割された部分円筒部が設けられ、各円弧部４ｂの外径面に、外輪部材３の内径面の各螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂで形成された螺旋凸条の内径側の上面を案内する案内面６が設けられている。したがって、各螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂの脱落が防止される。

図４は、上述した電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す。この電動式ブレーキ装置は、キャリパボディ２１の内部で被制動部材としてのディスクロータ２２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド２３を対向配置したディスクブレーキであり、キャリパボディ２１に電動式直動アクチュエータのケーシング１が固定され、その直線駆動部材１０でブレーキパッド２３がディスクロータ２２に押圧されるようになっている。なお、直線駆動部材１０は押圧する側のブレーキパッド２３にキー２４で回り止めされている。

図５乃至図７は、第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す。この電動式直動アクチュエータは、図５および図６に示すように、前記外輪部材３の内径面の螺旋凸条が、１条の螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂで形成され、各遊星ローラ５の外径面の螺旋溝５ａが、この螺旋凸条と同一ピッチで設けられた周方向溝５ｂとされている点と、条部材３ｂで形成された螺旋凸条の上面を案内する案内面６が、キャリヤ４とは別体の案内部材であるケース７に設けられている点が、第１の実施形態のものと異なる。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、前記ケース７は有底部分円筒状とされ、底部７ａにロータ軸２ａが嵌挿される孔７ｂが設けられ、３つの円弧部７ｃに分割された部分円筒部の先端側がキャリヤ４に外嵌されて、部分円筒部の先端部内径面に設けられた溝７ｄに嵌め込まれる止め輪１４で、キャリヤ４に軸方向を固定されるようになっており、各円弧部７ｃの外径面に、外輪部材３の内径面の各螺旋溝３ａに周着された条部材３ｂで形成された螺旋凸条の内径側の上面を案内する案内面６が設けられている。

上述した各実施形態では、外輪部材の内径面に条部材で形成した螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面に螺旋溝や周方向溝を設けたが、条部材で形成した螺旋凸条はロータ軸の外径面に設けることもでき、この場合も、条部材の外径側の上面を案内する案内面は、キャリヤまたはキャリヤに軸方向を固定される別体の案内部材に設けることができる。

第１の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図１の外輪部材の螺旋凸条と遊星ローラの螺旋溝を示す正面図 図１の電動式直動アクチュエータを採用した電動式ブレーキ装置を示す縦断面図 第２の実施形態の電動式直動アクチュエータを示す縦断面図 図５のVI−VI線に沿った断面図 ａは図５のケースを示す側面図、ｂはａのVIIb−VIIb線に沿った断面図

符号の説明

１ ケーシング
２ 電動モータ
２ａ ロータ軸
３ 外輪部材
３ａ 螺旋溝
３ｂ 条部材
４ キャリヤ
４ａ 支持軸
４ｂ 円弧部
５ 遊星ローラ
５ａ 螺旋溝
５ｂ 周方向溝
６ 案内面
７ ケース
７ａ 底部
７ｂ 孔
７ｃ 円弧部
７ｄ 溝
８ 針状ころ軸受
９ スラスト玉軸受
１０ 直線駆動部材
１１ スラスト玉軸受
１２ ブーツ
１３ 膜状シール
１４ 止め輪
２１ キャリパボディ
２２ ディスクロータ
２３ ブレーキパッド
２４ キー

Claims (4)

1. 電動モータのロータ軸の外径面と、このロータ軸の外径側に固定された外輪部材の内径面との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを介在させて、これらの各遊星ローラが前記ロータ軸の回転に伴ってロータ軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記ロータ軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋溝を設け、この螺旋溝に条部材を周着して螺旋凸条を形成し、前記各遊星ローラの外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む周方向溝、または螺旋凸条と同一ピッチでリード角が異なり螺旋凸条が嵌まり込む螺旋溝を設けて、前記ロータ軸の周りを自転しながら公転する各遊星ローラを支持するキャリヤを軸方向へ相対移動させ、前記ロータ軸の回転運動を前記キャリヤの直線運動に変換して、被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータにおいて、前記遊星ローラ間で、前記螺旋溝に周着した条部材で形成した螺旋凸条の上面を案内する案内面を設けたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記螺旋凸条の上面を案内する案内面を、前記遊星ローラを支持するキャリヤに設けた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記螺旋凸条の上面を案内する案内面を、前記遊星ローラを支持するキャリヤに直接、または間接的に固定した別体の案内部材に設けた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 電動モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキ部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータを備え、前記直線駆動されるブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータに請求項１乃至３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータを用いたことを特徴とする電動式ブレーキ装置。

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