JP2009014188A - アクチュエータ及び該アクチュエータを備えるブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別に減速器を付加することなく、小さい回転トルクから大きな推力を発生させることが可能なアクチュエータ及び該アクチュエータを備えるブレーキ装置を提供する。
【解決手段】ブレーキ装置１２のキャリパボディ１８には、ブレーキパッド２４ａをブレーキロータ２６に当接させるアクチュエータ１０が設けられている。アクチュエータ１０は、第１歯車７０ｂ及び凸部７０ａを有する第１回転軸２０と、第２歯車７２ｂ及び凹部７２ａを有する第２回転軸２２と第２回転軸２２を回転させる駆動源１４とを備え、第１回転軸２０が軸方向移動不能且つ直径方向移動不能とされ、第２回転軸２２が軸方向移動可能且つ直径方向移動不能とされると共に、第２回転軸２２の先端側にブレーキパッド２４ａが連結されることにより、当該第２回転軸２２の軸方向移動を出力としてブレーキ制動が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源からの回転トルクを推力へと変換するアクチュエータ及び該アクチュエータを備えるブレーキ装置に関する。

一般に、回転運動を並進運動に変換したり、回転トルクを並進推力に変換したりすることにより部材を進退駆動するアクチュエータでは、ねじとナットの組合せによる機構の他、いわゆるボールねじ機構等を用いている。

この種のアクチュエータにおいて、小さな回転トルクから大きな推力を発生したい場合には、理論上ではねじ部のリード角を小さくすることで達成可能であるが、実際上、当該ねじ部の強度や加工精度等の制約があるため前記リード角の形成には限界がある。そこで、小さな回転トルクから大きな推力を発生したい場合には、通常、回転部分に減速器を付加することが行われており、必要とする推力の大きさに応じて減速比を高く設定することが対応している。

特許文献１には、このようなアクチュエータを利用した電動ブレーキ装置が開示されている。この電動ブレーキ装置では、電動モータの駆動力で進退し摩擦パッドの押圧部材に押圧力を発生させるボールねじ機構をキャリパボディに設け、該ボールねじ機構により摩擦パッドをディスクロータに押圧摺動させることでブレーキ制動を行っている。この場合、前記ボールねじ機構には、電動モータの駆動力を減速するための減速器として、遊星ギアや太陽ギアを用いたギアセット（減速器）を設けている。

特開２００３−２４７５７６号公報

ところで、上記特許文献１に記載の電動ブレーキ装置のように、アクチュエータの回転部分に減速器であるギアセットを設けると、高い減速比を得ることができ、小さな回転トルクから大きな推力を得ることが可能となる反面、部品点数が増加することからコストの増加を惹起し、しかも、大きな設置スペースが必要となるという問題がある。また、金属の弾性変形を利用し、これを歯車機構と組み合わせることによりコンパクト化を実現した減速器も提案されているが、この場合にもその構造上、コストの増加を避けることが困難である。

本発明は上記従来の課題を考慮してなされたものであり、特別に減速器を付加することなく、小さい回転トルクから大きな推力を発生させることが可能なアクチュエータ及び該アクチュエータを備えるブレーキ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、第１歯車、及び、螺旋状の係合部を有する第１回転軸と、前記第１歯車と噛合し且つ歯車径が異なる第２歯車、及び、前記係合部と係合する被係合部を有する第２回転軸と、前記第１回転軸又は前記第２回転軸のいずれか一方を回転させる駆動源とを備え、前記第１回転軸及び前記第２回転軸のうち、一方の回転軸を軸方向移動不能且つ直径方向移動不能とし、他方の回転軸を軸方向移動可能且つ直径方向移動不能とすることにより、前記他方の回転軸の軸方向移動を出力とすることを特徴とする。

このような構成によれば、前記第１回転軸と前記第２回転軸との噛合作用により、回転運動から並進運動への変換を行うことができ、駆動源で生じる小さな回転トルクに基づき、出力側の回転軸で大きな推力を出力することができる。すなわち、本発明によれば、回転部分に特別に減速器等を付加する必要がないため、小型化及び低コスト化を図ることができ、しかも、高い信頼性と安定性を得ることができる。

また、前記係合部が前記第１歯車と一体に形成され、前記被係合部が前記第２歯車と一体に形成されていると、歯車と係合部や被係合部を別体に配置する必要がなく、一層の小型化が可能となる。

さらに、前記第１歯車及び前記第２歯車のうち、一方の歯車を内歯車とし、他方の歯車を外歯車とすることにより、両歯車を外歯車で構成しこれらを隣り合わせに並設する場合に比べ、全体として大幅な小型化が可能となる。

本発明に係るブレーキ装置は、キャリパボディと、該キャリパボディに連結されるブレーキパッドと、該ブレーキパッドが当接又は離間することで制動可能なブレーキロータとを有するブレーキ装置であって、前記キャリパボディには、第１歯車、及び、螺旋状の係合部を有する第１回転軸と、前記第１歯車と噛合し且つ歯車径が異なる第２歯車、及び、前記係合部と係合する被係合部を有する第２回転軸と、前記第１回転軸又は前記第２回転軸のいずれか一方を回転させる駆動源とが設けられ、前記第１回転軸及び前記第２回転軸のうち、一方の回転軸が軸方向移動不能且つ直径方向移動不能とされ、他方の回転軸が軸方向移動可能且つ直径方向移動不能とされると共に、前記他方の回転軸に前記ブレーキパッドが連結されることにより、前記他方の回転軸の軸方向移動を出力として前記ブレーキパッドを前記ブレーキロータに当接させて該ブレーキロータを制動することを特徴とする。

このような構成によれば、前記第１回転軸と前記第２回転軸との噛合作用により、回転運動から並進運動への変換を行うことができ、駆動源で生じる小さな回転トルクに基づき、ブレーキパッドが連結された出力側の回転軸で大きな推力を出力することができ、所望の制動力を容易に且つ省電力で発生することができる。従って、回転部分に特別に減速器等を付加する必要がないため、小型化及び低コスト化を図ることができ、しかも、高い信頼性と安定性を得ることができる。

本発明によれば、歯車及び係合部（被係合部）を有する第１回転軸と第２回転軸との噛合作用で回転運動から並進運動への変換を行うことにより、駆動源で生じる小さな回転トルクに基づき、出力側の回転軸で大きな推力を出力することができる。従って、回転部分に特別に減速器等を付加することなく所望の推力を得ることができるため、アクチュエータやブレーキ装置の小型化及び低コスト化を図ることができ、しかも、高い信頼性と安定性を得ることが可能となる。

以下、本発明に係るアクチュエータについて、このアクチュエータの適用例であるブレーキ装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１０を備えるブレーキ装置１２の軸方向に沿う一部断面概略斜視図であり、図２は、図１に示すブレーキ装置１２の軸方向に沿う概略断面図である。なお、図１等、各図に付された参照符号のうち、同一の参照符号は同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略する。

ブレーキ装置１２は、四輪自動車や自動二輪車等の車両に搭載されて電子制御により制動動作を行う、いわゆる電動ブレーキである。このブレーキ装置１２の制動を行うアクチュエータ１０は、駆動源（電動モータ）１４の回転運動を並進運動に変換する動力変換機構１６をキャリパボディ１８内に備え、駆動源１４からの回転駆動力に基づき、前記動力変換機構１６を構成する第１及び第２回転軸２０及び２２のうち、一方の第２回転軸２２を進退駆動させる装置である。すなわち、ブレーキ装置１２では、アクチュエータ１０を構成する駆動源１４の回転駆動力に基づき、第２回転軸２２に推力を発生させ、これにより、ブレーキパッド２４ａをブレーキロータ２６へと当接させて制動力を得ることができる。

先ず、本実施形態に係るアクチュエータ１０及びブレーキ装置１２の説明に先立ち、回転運動を並進運動に変換する動力変換機構１６の動作原理について、図９〜図１１を参照して説明する。

図９は、図１に示すアクチュエータ１０に備えられる動力変換機構１６の基本的な動作原理を説明するための基本機構２８の説明図である。この基本機構２８は、一対の回転軸である第１回転軸３０と第２回転軸３２とが互いに噛合し並設された機構である。なお、図９では、理解の容易のため、第１回転軸３０と第２回転軸３２との間を多少離間させて図示している。

第１回転軸３０は、平歯車からなる第１歯車３４と、該第１歯車３４に連結軸３６を介して同軸で連結され、外周面に螺旋状に突出する凸部（係合部）３８ａが形成された凸状螺旋部３８とから構成されている。一方、第２回転軸３２は、前記第１歯車３４に噛合する平歯車からなる第２歯車４０と、該第２歯車４０に連結軸４２を介して同軸で連結され、外周面に螺旋状の溝部である凹部（被係合部）４４ａが形成されることにより前記凸状螺旋部３８と係合する凹状螺旋部４４とから構成されている。

図９から諒解されるように、凸状螺旋部３８及び凹状螺旋部４４について、凸部３８ａと凹部４４ａの螺旋の周期であるピッチＰは同一であり、互いに逆回転させた際、これら凸部３８ａと凹部４４ａとが重なる方向に配置されている。すなわち、第１回転軸３０と第２回転軸３２との噛合中心を通る軸線を中心軸線Ｃと称すると、凸状螺旋部３８の凸部３８ａと凹状螺旋部４４の凹部４４ａとは、互いの螺旋の向きが中心軸線Ｃに対して対称となるように配置されている。

このような基本機構２８において、第１歯車３４の歯車ピッチ円の直径を歯車径Ｄ１と称し、第２歯車４０の歯車ピッチ円の直径を歯車径Ｄ２と称すると、歯車径Ｄ１と歯車径Ｄ２とを異なる大きさに設定した場合、例えば、第１回転軸３０が一回転する毎に、第２回転軸３２はＤ１／Ｄ２回転することになる。従って、第１回転軸３０と第２回転軸３２との間で回転数差を生じた場合には、係合している凸部３８ａと凹部４４ａとの間にずれを生じることになる。

そこで、第１回転軸３０及び第２回転軸３２がこのようなずれを生じる状態において、凸部３８ａと凹部４４ａとが互いに離間することなく常時係合する（重なる）ように第１回転軸３０及び第２回転軸３２を直径方向に保持した場合、第１回転軸３０と第２回転軸３２とは軸方向に相対的に変位することになる。なお、歯車径Ｄ１と歯車径Ｄ２が同一の場合には、第１回転軸３０と第２回転軸３２とに回転数差を生じないため、前記のずれや変位を生じることはない。

以上に基づくと、例えば、第１回転軸３０が一回転した場合における第１回転軸３０と第２回転軸３２との間の軸方向での相対変位量をＸと称した場合には、この変位量Ｘは次式（１）により求めることが可能となる。
Ｘ＝｛（Ｄ１／Ｄ２）−１｝・Ｐ （１）

この場合、式（１）から諒解されるように、変位量Ｘは、歯車径Ｄ１及びＤ２の値を適宜設定することにより、ピッチＰに対して極めて小さい値に設定することが可能となる。すなわち、このような基本機構２８によれば、上記従来技術のようにねじ部のリード角（基本機構２８ではピッチＰに対応）を極めて小さく形成することなく変位量Ｘを小さくすることが可能となり、すなわち、小さな回転トルクから大きな推力を発生することが可能となる。なお、前記式（１）において、変位量Ｘが負の値となることもあるが、変位量Ｘの値の正負は当該変位量Ｘの方向を示すものであり、必要に応じて絶対値をとればよい。

以上のように説明される基本機構２８は、例えば、図１０に示す基本機構２８ａのように、その構成を変形することもできる。図１０は、図９に示す基本機構２８の変形例である基本機構２８ａの説明図である。図１０に示すように、基本機構２８ａは、前記の基本機構２８と比較して、第１回転軸３０及び第２回転軸３２の代わりに、第１回転軸４６及び第２回転軸４８を備える点が相違している。

第１回転軸４６は、前記第１回転軸３０における第１歯車３４と凸状螺旋部３８とを一体化した凸状螺旋歯車部５０を備え、該凸状螺旋歯車部５０には、外周面に螺旋状に突出する凸部５０ａと、該凸部５０ａの間に形成された第１歯車５０ｂとが設けられている。同様に、第２回転軸４８は凹状螺旋歯車部５２を備え、該凹状螺旋歯車部５２には、外周面に形成された螺旋状の溝部である凹部５２ａと、該凹部５２ａの間に形成された第２歯車５２ｂとが設けられている。なお、第１歯車５０ｂ及び第２歯車５２ｂは、互いに動力を伝達可能に噛合いできればよく、例えば、セレーションにより噛合いさせてもよく、前記の第１歯車３４及び第２歯車４０でも同様である。また、凸部５０ａは必ずしも軸から成形する必要はなく、凹部５２ａと略同様な溝部に金属線や球を配置して構成とすることもでき、前記の凸部３８ａでも同様である。

図１１は、図１０に示す基本機構２８ａの適用例であるアクチュエータ５４を説明するための概略平面図である。

アクチュエータ５４において、第１回転軸４６の両端側には、軸部４６ａ及び４６ｂが同軸上に突設されており、同様に、第２回転軸４８の両端側には、軸部４８ａ及び４８ｂが同軸上に突設されている。また、第２回転軸４８よりも第１回転軸４６の軸方向での長さが大きく設定されている。

第１回転軸４６は、軸部４６ａ及び４６ｂが連結された両端側に近接して一対のアンギュラ軸受５６ａ及び５６ｂが配設されることにより、軸方向移動不能且つ直径方向移動不能な状態で軸支されている。一方、第２回転軸４８は、軸部４８ａ及び４８ｂが連結された両端側から所定距離離間した位置に一対の針状ころ軸受５８ａ及び５８ｂが配設されることにより、軸方向移動可能且つ直径方向移動不能な状態で支持されている。なお、各軸受は、例えば、アクチュエータ５４を構成するハウジング５９の内壁面に固定された状態で、第１回転軸４６や第２回転軸４８を軸支している。

さらに、アクチュエータ５４において、第２回転軸４８の先端側（図１１では左側）の軸部４８ａの端部にはスラスト軸受６０が配設され、該スラスト軸受６０の他面側（先端側）には、該アクチュエータ５４の出力が与えられる図示しない出力付与対象Ｗが連結又は配置される。一方、第２回転軸４８の後端側（図１１では右側）には、回転トルクを発生する駆動源（電動モータ）６２が設けられ、該駆動源６２の駆動軸であるスプライン軸６２ａが、前記軸部４８ｂの端面に設けられたスプライン孔部６３に対して軸方向に互いに変位可能であり且つ回転駆動力を伝達可能な状態で連結されている。

従って、アクチュエータ５４では、駆動源６２が駆動されると、その回転駆動力は、スプライン軸６２ａを介して駆動軸となる第２回転軸４８へと伝達され、さらに第２歯車５２ｂから従動軸となる第１回転軸４６の第１歯車５０ｂへと伝達される。このため、第１歯車５０ｂと第２歯車５２ｂの歯車径Ｄ１とＤ２とが異なる場合には、凸部５０ａ及び凹部５２ａの係合作用下に、前記の基本機構２８の場合と同様、第１回転軸４６及び第２回転軸４８の間に相対変位を生じることになる。

ところが、アクチュエータ５４では、第１回転軸４６の両端側がアンギュラ軸受５６ａ、５６ｂにより拘束され、軸方向及び直径方向への移動が規制されているため、結局、第２回転軸４８のみが軸方向へと移動して推力Ｆを発生する。この際、第２回転軸４８に生じる推力Ｆの反力Ｆｒは、第１回転軸４６を拘束するアンギュラ軸受５６ｂが受けることになる。

例えば、このようなアクチュエータ５４において、第１歯車５０ｂの歯車径Ｄ１を５０ｍｍとし、第２歯車５２ｂの歯車径Ｄ２を４９ｍｍとした場合、第２回転軸４８が一回転する毎に、第１回転軸４６が４９／５０回転し、これにより、第２回転軸４８はＰ／５０だけ前進することになる。このことは、見かけ上、例えば、上記従来技術においてねじ部のリード角を極めて小さくすることに相当し、すなわち、アクチュエータ５４は基本機構２８ａを備えたことにより、駆動源６２の回転数に対する変位量が少ない分、大きな推力Ｆを取り出すことが可能であることを明示している。

なお、前記の基本機構２８及び２８ａにおける第１回転軸及び第２回転軸のレイアウトについては図１〜図３に示すものには限られず、駆動源からの入力軸や推力の出力軸等を適宜変更し、また、歯車や螺旋状の凸部及び凹部を内歯にする等、基本機構２８にて説明した動作原理が成立する範囲であれば適宜変更可能である。

そこで、図１に戻り、本実施形態に係るアクチュエータ１０を備えるブレーキ装置１２について説明する。

図１及び図２に示すように、ブレーキ装置１２は、図示しないタイヤホイール等の内側において車体側に固定されるキャリパボディ１８と、該キャリパボディ１８内に設けられるアクチュエータ１０と、該アクチュエータ１０が駆動されることによりブレーキロータ２６を狭持して制動力を発生させる一対のブレーキパッド２４ａ、２４ｂとを備える。

キャリパボディ１８は、一方のブレーキパッド２４ａが連結されるアクチュエータ１０を収納する作用部１８ａと、他方のブレーキパッド２４ｂが連結される反作用部１８ｂと、これら作用部１８ａ及び反作用部１８ｂをブレーキロータ２６の外周側を跨いで連結するブリッジ１８ｃとを備える。さらに、作用部１８ａのブリッジ１８ｃ側とは反対側には、カップ状の駆動源収納部１８ｄが連結されている。なお、ブレーキロータ２６の回転軸、すなわち図示しない車軸等は、後述するアクチュエータ１０の中心軸線Ｃ１やＣ２と略平行に設置される。

このようなキャリパボディ１８において、作用部１８ａに形成されたシリンダ６４内にはアクチュエータ１０が収納されており、該シリンダ６４に連通する駆動源収納部１８ｄのシリンダ６６内にはアクチュエータ１０を構成する駆動源１４が収納されている。

アクチュエータ１０の動作原理は前記の基本機構２８や２８ａと略同様であるが、図１１に示すアクチュエータ５４の第１回転軸４６及び第２回転軸４８に対応する第１回転軸２０及び第２回転軸２２が、それぞれ内歯車及び外歯車として構成されることで、駆動源１４からの回転運動を並進運動に変換する動力変換機構１６を構成している。

すなわち、内歯車からなる第１回転軸２０は、内周面に螺旋状に突出する凸部７０ａと、該凸部７０ａの間に形成された第１歯車７０ｂとから構成される凸状螺旋歯車部７０を備える。前記凸状螺旋歯車部７０の裏側となる外周側の軸方向両端側に形成された小径部には、一対のアンギュラ軸受５６ａ及び５６ｂが配設されており、これにより、シリンダ６４の内周壁に対して軸方向移動不能且つ直径方向移動不能な状態で軸支されている。なお、シリンダ６４の先端側（ブレーキパッド２４ａ側）の開口部は、第１回転軸２０を内部に挿入可能な直径で形成されるため、当該第１回転軸２０が収納されると、実質的にキャリパボディ１８の分割部であるプラグ６８によりその直径方向の大部分が閉塞され、第１回転軸２０の抜け止めがなされている。

一方、外歯車からなる第２回転軸２２は、外周面に形成され、前記凸部７０ａと係合する螺旋状の溝部である凹部７２ａと、該凹部７２ａの間に形成され、前記第１歯車７０ｂと噛合する第２歯車７２ｂとから構成される凹状螺旋歯車部７２を備える。前記凹状螺旋歯車部７２の軸方向両端側は、当該凹状螺旋歯車部７２が形成されない略円柱状の軸部２２ａ及び２２ｂとして形成されている。この第２回転軸２２は、プラグ６８の内周面に配設された針状ころ軸受５８ａにより軸部２２ａが軸支され、シリンダ６４の後端側（駆動源１４側）の小径部６４ａに配設された針状ころ軸受５８ｂにより軸部２２ｂが軸支されることにより、軸方向移動可能且つ直径方向移動不能な状態で支持されている。

さらに、アクチュエータ１０では、第２回転軸２２の先端側（ブレーキロータ２６側）の軸部２２ａの端面にスラスト軸受６０が配設され、該スラスト軸受６０の他面側（先端側）には、軸部２２ａと略同径の連結軸部７４を介してブレーキパッド２４ａが連結されている。一方、第２回転軸２２の軸部２２ｂの端面にはスプライン孔部７６が形成され、駆動源１４の駆動軸であるスプライン軸１４ａが係合している。このため、第２回転軸２２は、軸方向に変位可能であり且つ駆動源１４からの回転駆動力が伝達可能な状態で駆動源１４に連結されていることになる。なお、駆動源１４のスプライン軸１４ａと反対側の駆動軸１４ｂは、駆動源収納部１８ｄの壁部に配設された深溝玉軸受７８により軸支されている。

従って、アクチュエータ１０を構成する動力変換機構１６では、内歯車からなる第１回転軸２０の内側に、外歯車からなる第２回転軸２２が噛合い（係合）するように配置されると共に、第１歯車７０ｂの歯車径Ｄ１より第２歯車７２ｂの歯車径Ｄ２を所定径小さく設定している。すなわち、図２及び図３から諒解されるように、第１回転軸２０（凸部７０ａ及び第１歯車７０ｂ）の中心軸線Ｃ１と、第２回転軸２２（凹部７２ａ及び第２歯車７２ｂ）及び駆動源１４等の中心軸線Ｃ２とを、例えば上下方向（この場合、中心軸線Ｃ２より中心軸線Ｃ１が上方）に多少ずらした状態で設定しており、これにより、歯車径の異なる第１回転軸２０及び第２回転軸２２を相互に噛合いさせている。なお、図３では、簡単のため、凸部７０ａや第１歯車７０ｂ等は図示しておらず、後述する図６でも同様とする。

次に、基本的には以上のように構成されるブレーキ装置１２の動作について説明する。

先ず、ブレーキ装置１２を搭載する車両において、運転者が図示しないブレーキペダルを踏み込み制動操作を行うと、図示しない制御装置を介してアクチュエータ１０を構成する駆動源１４が駆動制御される。

そうすると、駆動源１４からの回転駆動力がスプライン軸１４ａを介して駆動軸となる第２回転軸２２へと伝達され、さらに第２歯車７２ｂから従動軸となる第１回転軸２０の第１歯車７０ｂへと伝達される。この際、アクチュエータ１０を構成する動力変換機構１６では、第１歯車７０ｂの歯車径Ｄ１より第２歯車７２ｂの歯車径Ｄ２が所定径小さく設定され、さらに、第１回転軸２０が作用部１８ａに対して軸方向移動不能且つ直径方向移動不能な状態で軸支されている。従って、凸部７０ａと凹部７２ａとの係合作用下に、第２回転軸２２は軸方向先端側（ブレーキパッド２４ａ側）へと移動し推力Ｆを発生することになる（図４参照）。すなわち、第２回転軸２２が駆動源１４からの回転トルクの入力軸、且つ、該回転トルクに基づく推力の出力軸として機能する。

このため、第２回転軸２２で生じた前記推力Ｆは、第２回転軸２２の一端側に設けられたスラスト軸受６０及び連結軸部７４を押圧し移動させ、一方のブレーキパッド２４ａをブレーキロータ２６に当接させる。

一方、図４に示すように、第２回転軸２２に生じる反力Ｆｒは、凹部７２ａから凸部７０ａへと伝達されることにより第１回転軸２０を拘束するアンギュラ軸受５６ｂが受けることになるが、該アンギュラ軸受５６は作用部１８ａに固定されているため、前記反力Ｆｒは当該作用部１８ａをブレーキロータ２６側から後退させる方向に作用する。従って、前記反力Ｆｒに基づき、作用部１８ａからブリッジ１８ｃを介して反作用部１８ｂをブレーキロータ２６側へと押圧する力を生じることになり、該反作用部１８ｂに固定された他方のブレーキパッド２４ｂもブレーキロータ２６に押し付けられる。すなわち、ブレーキ装置１２では、アクチュエータ１０の駆動に伴い、ブレーキロータ２６が一対のブレーキパッド２４ａ、２４ｂで略同時に狭持され制動されることになる。

なお、図２及び図４に示すように、連結軸部７４の外周面と、プラグ６８の側面（内周面）との間には、少なくともアクチュエータ１０の軸方向に伸縮自在なシール部材８０が周回され固着されている。これにより、シリンダ６４内に封入された潤滑油等がブレーキロータ２６側に漏れることを防止することができ、さらに、ブレーキロータ２６側から水や小石等がシリンダ６４側に入り込むことを防止することができる。

以上のように、本実施形態に係るアクチュエータ１０を備えるブレーキ装置１２によれば、図９〜図１１に示す基本機構２８、２８ａで示される回転運動から並進運動への変換を行う動作原理を適用した動力変換機構１６を有するため、駆動源１４で生じる小さな回転トルクに基づき大きな推力Ｆを出力して、所望の制動力を容易に且つ省電力で発生することができる。すなわち、アクチュエータ１０では、回転部分に特別に減速器等を付加する必要がないため、小型化及び低コスト化を図ることができ、しかも上記従来技術のようにねじ部のリード角等に極めて微細な加工を施す必要がないため、高い信頼性と安定性を得ることができる。さらに、アクチュエータ１０によれば、動力変換機構１６を構成する第１回転軸２０の内側に第２回転軸２２を挿通させて構成しているため、上記したアクチュエータ５４のように第１回転軸４６及び第２回転軸４８を並設した構成に比べて、一層の小型化を図ることができる。

また、駆動源１４の回転駆動力に基づき推力Ｆを発生してブレーキパッド２４ａを移動させる第２回転軸２２の先端側には、スラスト軸受６０が配設されている。このため、第２回転軸２２の回転でブレーキパッド２４ａに回転を生じることを確実に防止することができる。さらに、ブレーキパッド２４ａからの反力Ｆｒを初めにスラスト軸受６０で受けることができるため、当該反力Ｆｒが第２回転軸２２へと直接的に伝達されて動力変換機構１６や駆動源１４に回転不良等を生じることも有効に防止可能である。当然、ブレーキロータ２６を制動する際にブレーキパッド２４ａに生じる回転力や振動もスラスト軸受６０で吸収することができ、動力変換機構１６や駆動源１４への負荷を一層確実に抑えることができる。

次に、本実施形態に係るアクチュエータ１０の変形例に係るアクチュエータ１０ａを備えるブレーキ装置１２ａについて、図５〜図８を参照して説明する。

図５は、図１に示すアクチュエータ１０の変形例に係るアクチュエータ１０ａを備えるブレーキ装置１２ａの軸方向に沿う概略断面図である。このブレーキ装置１２ａは、例えば、四輪自動車等の車両に搭載され、運転席に設けられた図示しない起動スイッチ等が操作されることで電子制御による制動動作を行う、いわゆる電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐａｒｋｉｎｇ Ｂｒａｋｅ）と、液圧（油圧）式の通常ブレーキとを兼用した構成である。

図５に示すように、ブレーキ装置１２ａは、図１及び図２に示されるブレーキ装置１２と比較して、作用部１８ａ内にシリンダ６４と多少形状の異なるシリンダ８２を有し、該シリンダ８２内に軸方向に摺動自在な有底円筒状のピストン８４を収納すると共に、該ピストン８４の内周側にアクチュエータ１０ａを構成する動力変換機構１６ａを配設している点が相違する。

ピストン８４の内周側は、小径の先端部８４ａと、該先端部８４ａの後端側（駆動源１４側）に設けられ、先端部８４ａより大径の中間部８４ｂと、該中間部８４ｂの後端側に設けられ、該中間部８４ｂより大径の後端部８４ｃと、該後端部８４ｃの後端側に設けられ、該後端部８４ｃより大径の開口部８４ｄとから構成されている。該開口部８４ｄは、第１回転軸２０を軸支する深溝玉軸受８６を挿入可能な直径で形成されるため、該深溝玉軸受８６が収納され後端部８４ｃ側の端部に固定された状態で、ピストンプラグ８８が連結されることで当該深溝玉軸受８６の抜け止めがなされている。なお、図５から諒解されるように、ピストンプラグ８８は、実質的にピストン８４の分割部として構成され、当該ピストン８４の軸方向長さを延伸させている。

このようなブレーキ装置１２ａにおいて、アクチュエータ１０ａを構成する動力変換機構１６ａは、内歯車からなる第１回転軸２０の内周側に、外歯車からなる第２回転軸９０を配置することで構成されている。

第２回転軸９０は、前記の第２回転軸２２と略同様であるが、後端側（駆動源１４側）の軸部２２ｂに第１回転軸２０よりも多少大径の大径部９０ａを有する一方、その先端側（ブレーキパッド２４ａ側）のスラスト軸受６０や連結軸部７４が省略されている。そこで、第２回転軸９０は、先端側の軸部２２ａがピストン８４の内周側の先端部８４ａに配設された針状ころ軸受５８ａに軸支され、大径部９０ａがピストンプラグ８８の内周面に配設された針状ころ軸受５８ｂに軸支されることにより、第１回転軸２０と共にピストン８４内で軸支されている。なお、大径部９０ａの後端側（駆動源１４側）の側面と、シリンダ８２の後端側に形成された小径部８２ａの側面との間にはスラスト軸受９２が配設されている。該スラスト軸受９２は、小径部８２ａの側面に固着されている一方、大径部９０ａには固着されていない。

図５に示すように、キャリパボディ１８を構成する作用部１８ａの後端側（駆動源１４側）近傍には、シリンダ８２の内部と作用部１８ａの外部とを連通する経路９４が形成されており、該経路９４は、図示しないブレーキペダルに連結される液圧（油圧）発生部、いわゆるマスタシリンダに連通している。すなわち、経路９４内には前記マスタシリンダ内に封入される液体、例えば、ブレーキフルードが流通する。そこで、シリンダ８２の先端側の開口部近傍と後端側の小径部８２ａの内周面には、前記経路９４を介してシリンダ８２内に流入するブレーキフルードがブレーキパッド２４ａ側及び駆動源１４側へと漏洩することを防止するシール部材９６、９８が配設されている。

なお、アクチュエータ１０ａを構成する動力変換機構１６ａでは、図５及び図６から諒解されるように、前記の動力変換機構１６と略同様、第１回転軸２０（凸部７０ａ及び第１歯車７０ｂ）の中心軸線Ｃ１と、第２回転軸２２（凹部７２ａ及び第２歯車７２ｂ）及び駆動源１４等の中心軸線Ｃ２とを、例えば上下方向（この場合、中心軸線Ｃ１より中心軸線Ｃ２が上方）に多少ずらした状態で設定しており、これにより、歯車径の異なる第１回転軸２０及び第２回転軸２２を相互に噛合いさせている。

次に、基本的には以上のように構成されるブレーキ装置１２ａの動作について説明する。

ブレーキ装置１２ａを搭載する車両において、先ず、運転者が図示しない電動パーキングブレーキの起動スイッチ等を操作すると、図示しない制御装置を介してアクチュエータ１０ａを構成する駆動源１４が駆動制御される。そうすると、駆動源１４の回転駆動力がスプライン軸１４ａを介して駆動軸となる第２回転軸９０へと伝達され、さらに第２歯車７２ｂから従動軸となる第１回転軸２０の第１歯車７０ｂへと伝達される。

この際、アクチュエータ１０ａを構成する動力変換機構１６ａでは、第１歯車７０ｂの歯車径Ｄ１より第２歯車７２ｂの歯車径Ｄ２が所定径小さく設定されている。さらに、第１回転軸２０がシリンダ８２内で摺動自在なピストン８４に対して軸方向移動不能且つ直径方向移動不能な状態で軸支されていることから、第１回転軸２０はピストン８４と共に、実質的にシリンダ８２内で軸方向移動可能且つ直径方向移動不能な状態とされている。一方、第２回転軸９０は、その後端側（駆動源１４側）への軸方向移動がスラスト軸受９２により規制されていることから、凹部７２ａと凸部７０ａとの係合作用下に、実質的に軸方向移動不能且つ直径方向移動不能な状態で軸支されていることになる。従って、凸部７０ａと凹部７２ａとの係合作用下に、第１回転軸２０はピストン８４を伴って軸方向先端側（ブレーキパッド２４ａ側）へと移動し推力Ｆを発生することになる（図７参照）。すなわち、第２回転軸２２が駆動源１４からの回転トルクの入力軸となり、第１回転軸２０が前記回転トルクに基づく推力の出力軸として機能する。

このため、第１回転軸２０で生じた前記推力Ｆは、アンギュラ軸受５６ａを介してピストン８４を押圧し移動させ、一方のブレーキパッド２４ａをブレーキロータ２６に当接させる。

一方、図７に示すように、第１回転軸２０（ピストン８４）に生じる反力Ｆｒは、凸部７０ａから凹部７２ａへと伝達されることにより第２回転軸９０の大径部９０ａを軸方向に拘束するスラスト軸受９２が受けることになるが、該スラスト軸受９２は作用部１８ａに固定されているため、前記反力Ｆｒは当該作用部１８ａをブレーキロータ２６側から後退させる方向に作用する。従って、前記反力Ｆｒに基づき、作用部１８ａからブリッジ１８ｃを介して反作用部１８ｂをブレーキロータ２６側へと押圧する力を生じることになり、該反作用部１８ｂに固定された他方のブレーキパッド２４ｂもブレーキロータ２６に押し付けられる。すなわち、ブレーキ装置１２ａにおいても、アクチュエータ１０ａの駆動に伴い、ブレーキロータ２６が一対のブレーキパッド２４ａ、２４ｂで略同時に狭持され制動されることになる。

他方、運転者が図示しないブレーキペダルを踏み込み制動操作を行った場合には、当該ブレーキペダルに連結された前記マスタシリンダにおいて液圧が発生し、該液圧は、作用部１８ａに形成された経路９４を介してシリンダ８２内へと伝達される。この際、シリンダ８２内はシール部材９６及び９８により実質的に閉塞されており、しかも第２回転軸９０は駆動源１４のスプライン軸１４ａに対してスプライン孔部７６により軸方向に移動可能に係合していることから、前記マスタリシンダからの液圧により、第２回転軸９０、第１回転軸２０及びピストン８４は一体となってブレーキロータ２６側へと押圧され移動される。

従って、図８に示すように、一方のブレーキパッド２４ａが押圧されブレーキロータ２６に当接し、同時に、他方のブレーキパッド２４ｂもブレーキロータ２６に当接され、制動力を発生することになる。

以上のように、ブレーキ装置１２ａによれば、キャリパボディ１８の作用部１８ａに形成されたシリンダ８２内に収納されたピストン８４に動力変換機構１６ａを配設したことにより、上記ブレーキ装置１２で得られる作用効果に加えて、さらに、アクチュエータ１０ａによる電気系統と、マスタシリンダによる液圧系統との２系統でのブレーキ制動が可能となる。このため、簡単な構成で電動パーキングブレーキと液圧の通常ブレーキとを兼用した場合であっても、ブレーキ装置１２ａ全体の小型化及び簡素化と、低コスト化が可能となる。

以上、実施形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記したように、本発明に係るアクチュエータは前記の構成以外にも、基本機構２８や２８ａで示される動作原理が成立する範囲であれば適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、駆動源からの入力軸（駆動軸）を第２回転軸２２、４８、９０とし、従動軸を第１回転軸２０、４６として説明したが、駆動源の構成等を変更する等により、第１回転軸２０、４６を入力軸とし、第２回転軸２２、４８、９０を従動軸としてもよいことは当然であり、第１回転軸と第２回転軸のどちらを出力軸としてもよいことは言うまでもない。勿論、アクチュエータ１０や１０ａでは、第１回転軸と第２回転軸のどちらか一方が内歯車で他方が外歯車であってもよい。

さらに、上記実施形態に係るブレーキ装置１２、１２ａでは、ブレーキロータ２６をブレーキパッド２４ａ、２４ｂで狭持して制動する、いわゆるディスクブレーキを例示して本発明に係るブレーキ装置を説明したが、これ以外にも、いわゆるドラムブレーキ等にも本発明は有効に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータを備えるブレーキ装置の軸方向に沿う一部断面概略斜視図である。 図１に示すブレーキ装置の軸方向に沿う概略断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う一部省略模式断面図である。 図１に示すブレーキ装置のアクチュエータを駆動した状態を示す概略断面図である。 図１に示すアクチュエータの変形例に係るアクチュエータを備えるブレーキ装置の軸方向に沿う概略断面図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う一部省略模式断面図である。 図５に示すブレーキ装置のアクチュエータを駆動した状態を示す概略断面図である。 図５に示すブレーキ装置を液圧により駆動した状態を示す概略断面図である。 図１に示すアクチュエータに備えられる動力変換機構の基本的な動作原理を説明するための基本機構の説明図である。 図９に示す基本機構の変形例である基本機構の説明図である。 図１０に示す基本機構の適用例であるアクチュエータを説明するための概略平面図である。

符号の説明

１０、１０ａ、５４…アクチュエータ １２、１２ａ…ブレーキ装置
１４、６２…駆動源 １６、１６ａ…動力変換機構
１８…キャリパボディ ２０、３０、４６…第１回転軸
２２、３２、４８、９０…第２回転軸 ２４ａ、２４ｂ…ブレーキパッド
２６…ブレーキロータ ２８、２８ａ…基本機構
３４、５０ｂ、７０ｂ…第１歯車 ３８ａ、５０ａ、７０ａ…凸部
４０、５２ｂ、７２ｂ…第２歯車 ４４ａ、５２ａ、７２ａ…凹部

Claims (4)

1. 第１歯車、及び、螺旋状の係合部を有する第１回転軸と、
   前記第１歯車と噛合し且つ歯車径が異なる第２歯車、及び、前記係合部と係合する被係合部を有する第２回転軸と、
   前記第１回転軸又は前記第２回転軸のいずれか一方を回転させる駆動源と、
   を備え、
   前記第１回転軸及び前記第２回転軸のうち、一方の回転軸を軸方向移動不能且つ直径方向移動不能とし、他方の回転軸を軸方向移動可能且つ直径方向移動不能とすることにより、前記他方の回転軸の軸方向移動を出力とすることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１記載のアクチュエータにおいて、
   前記係合部は前記第１歯車と一体に形成され、前記被係合部は前記第２歯車と一体に形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は２記載のアクチュエータにおいて、
   前記第１歯車及び前記第２歯車のうち、一方の歯車を内歯車とし、他方の歯車を外歯車としたことを特徴とするアクチュエータ。
4. キャリパボディと、該キャリパボディに連結されるブレーキパッドと、該ブレーキパッドが当接又は離間することで制動可能なブレーキロータとを有するブレーキ装置であって、
   前記キャリパボディには、第１歯車、及び、螺旋状の係合部を有する第１回転軸と、
   前記第１歯車と噛合し且つ歯車径が異なる第２歯車、及び、前記係合部と係合する被係合部を有する第２回転軸と、
   前記第１回転軸又は前記第２回転軸のいずれか一方を回転させる駆動源と、
   が設けられ、
   前記第１回転軸及び前記第２回転軸のうち、一方の回転軸が軸方向移動不能且つ直径方向移動不能とされ、他方の回転軸が軸方向移動可能且つ直径方向移動不能とされると共に、前記他方の回転軸に前記ブレーキパッドが連結されることにより、前記他方の回転軸の軸方向移動を出力として前記ブレーキパッドを前記ブレーキロータに当接させて該ブレーキロータを制動することを特徴とするブレーキ装置。

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