JP2009168056A - 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】遊星ローラの芯出しを不要とし、その加工工数を少なくすることである。
【解決手段】キャリヤ６に遊星ローラ７側へ遊星ローラ７と平行に張り出す複数の支持軸８を設け、これらの支持軸８に円筒部材９を回転自在に外嵌して、これらの円筒部材９を遊星ローラ７の外径面に転接させて、遊星ローラ７を回転自在に支持することにより、遊星ローラ７の芯出しを不要とし、その加工工数を少なくできるようにした。
【選択図】図３

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）。

上述した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、遊星歯車減速機構等の別途の減速機構を組み込んで駆動力を増力しているが、このように別途の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、本発明者らは、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から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを転接させて、これらの各遊星ローラが回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、回転軸の外径面または外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、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、回転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、回転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（特許文献２、３参照）。特許文献２、３に記載されたものでは、中空構造とした遊星ローラの中心に嵌挿されるキャリヤの支持軸に、針状ころ軸受を介して遊星ローラを回転自在に支持している。

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４参照）。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 特開２００７−３２７１７号公報 特開２００７−３７３０５号公報 特開２００３−３４３６２０号公報

特許文献２、３に記載された電動式直動アクチュエータは、別途の減速機構を組み込むことなく、コンパクトな設計で大きな増力機能を確保できるが、遊星ローラを中空構造とし、この中空構造とした遊星ローラの中心に嵌挿されたキャリヤの支持軸に、針状ころ軸受を介して遊星ローラを回転自在に支持しているので、遊星ローラの外径面に転造等の加工方法で形成される円周溝や螺旋溝を、キャリヤの支持軸に対して芯出しする必要がある。このため、遊星ローラを中空構造に加工することと相俟って、遊星ローラの加工工数が増加し、製造コストが高くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、遊星ローラの芯出しを不要とし、その加工工数を少なくすることである。

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から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを転接させて、これらの各遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記回転軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、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、前記回転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、前記回転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、前記キャリヤに前記遊星ローラ側へ遊星ローラと平行に張り出す複数の支持軸を設け、これらの支持軸に回転自在に外嵌した円筒部材を、前記遊星ローラの外径面に転接させて、前記遊星ローラを回転自在に支持した構成を採用した。

すなわち、キャリヤに遊星ローラ側へ遊星ローラと平行に張り出す複数の支持軸を設け、これらの支持軸に回転自在に外嵌した円筒部材を、遊星ローラの外径面に転接させて、遊星ローラを回転自在に支持することにより、遊星ローラの芯出しを不要とし、その加工工数を少なくできるようにした。

前記遊星ローラを中実構造とすることにより、加工工数をさらに低減することができる。

前記支持軸を別体部材で形成し、この別体部材で形成した支持軸を前記キャリヤに嵌合または螺合によって一体化することにより、キャリヤの加工歩留まりを高くすることができる。

前記円筒部材は樹脂材料で形成することができる。

前記円筒部材は金属材料で形成することもできる。

前記円筒部材と前記支持軸の間に転がり軸受を配設することにより、円筒部材をよりスムーズに遊星ローラの外径面に転接させることができる。

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した。

本発明の電動式直動アクチュエータは、キャリヤに遊星ローラ側へ遊星ローラと平行に張り出す複数の支持軸を設け、これらの支持軸に回転自在に外嵌した円筒部材を、遊星ローラの外径面に転接させて、遊星ローラを回転自在に支持するようにしたので、遊星ローラの芯出しを不要とし、その加工工数を少なくして、製造コストを低減することができる。

前記遊星ローラを中実構造とすることにより、加工工数をさらに低減することができる。

前記支持軸を別体部材で形成し、この別体部材で形成した支持軸をキャリヤに嵌合または螺合によって一体化することにより、キャリヤの加工歩留まりを高くすることができる。

前記円筒部材と支持軸の間に転がり軸受を配設することにより、円筒部材をよりスムーズに遊星ローラの外径面に転接させることができる。

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。この電動式直動アクチュエータは、図１乃至図３に示すように、ケーシング１の円筒部１ａの一端側で瓢箪形を形成するように張り出すフランジ１ｂが設けられて、このフランジ１ｂに電動モータ２が円筒部１ａと並行に取り付けられ、電動モータ２のロータ軸２ａの回転が歯車３ａ、３ｂ、３ｃによって円筒部１ａの中心に配設された回転軸４に伝達されるようになっており、回転軸４と円筒部１ａの円筒面とされた内径面に固定された外輪部材５との間に、キャリヤ６に回転自在に支持された４個の遊星ローラ７が、回転軸４の外径面と外輪部材５の内径面とに転接するように介在し、各遊星ローラ７が回転軸４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。

前記キャリヤ６には、４個の遊星ローラ７の間へ平行に張り出す４本の支持軸８が設けられ、これらの支持軸８に回転自在に外嵌された円筒部材９が、遊星ローラ７の外径面に転接されて、回転自在に支持されている。

前記ケーシング１のフランジ１ｂを設けた側には、円筒部１ａとフランジ１ｂを含めた外周に連なる周壁１ｃが設けられ、この周壁１ｃに蓋１ｄが取り付けられており、歯車３ａ、３ｂ、３ｃは、周壁１ｃと蓋１ｄで覆われた空間の軸方向同一断面内で噛み合うように配設されている。歯車３ｃを取り付けられた回転軸４は、蓋１ｄに設けられた孔に玉軸受１０で支持され、ロータ軸２ａに取り付けられた歯車３ａと歯車３ｃに噛み合う中間歯車３ｂは、フランジ１ｂと蓋１ｄに差し渡された軸ピン１１に玉軸受１２で支持されている。

前記ケーシング１の円筒部１ａの内径面には環状溝１３が設けられ、この環状溝１３に、外輪部材５に発生する直動アクチュエータの軸方向反力を受けるストッパ１４が嵌入され、その内径面を保持する円環状の保持部材１５が円筒部１ａの内径面に内嵌固定されている。ストッパ１４は、円周方向で複数に分割されて環状溝１３に容易に嵌入可能とされ、保持部材１５は、中間歯車３ｂと干渉しないように、円周方向の一部が切り欠かれている。

前記各遊星ローラ７は、スラストころ軸受１６で軸方向をキャリヤ６に支持され、各遊星ローラ７と一緒に公転するキャリヤ６には、直線駆動部材１７がスラストころ軸受１８で支持されており、各遊星ローラ７の直線運動がキャリヤ６を介して直線駆動部材１７に伝達されるようになっている。

前記キャリヤ６は、回転軸４に外嵌された円筒部６ａとフランジ部６ｂとからなり、別体部材で形成された各支持軸８が嵌合によってフランジ部６ｂに一体化されている。各支持軸８の先端部は、外輪部材５の内径側に回転自在に配設された有底部分円筒状の支持部材１９の底部に支持されている。なお、別体部材で形成した支持軸８は螺合等によってキャリヤ６と一体化してもよく、最初からキャリヤ６と一体に形成してもよい。

前記直線駆動部材１７は、中空形状とされてキャリヤ６の円筒部６ａに外嵌され、止め輪２０で抜け止めされるとともに、回転軸４の端部が円筒部６ａから突出する中空部がシール部材２１によってシールされている。また、直線駆動部材１７の外側端面には、被駆動部材に連結されて回り止めされるキー２２が設けられている。

図４（ａ）に示すように、前記支持軸８に外嵌された円筒部材９は金属材料で形成され、支持軸８との間に配設された転がり軸受としての一対の針状ころ軸受９ａで回転自在に支持されている。図４（ｂ）は、円筒部材９の変形例を示す。この円筒部材９は樹脂材料で形成され、その自己潤滑性によって支持軸８に直接回転自在に外嵌されている。

図５（ａ）に示すように、前記各遊星ローラ７が転接する外輪部材５の内径面には２条の螺旋溝５ａが設けられ、各螺旋溝５ａに周着された条部材５ｂで、外輪部材５の内径面に２条の螺旋凸条が形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、各遊星ローラ７の外径面には、条部材５ｂ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７ａが設けられている。なお、外輪部材５の螺旋凸条を２条の多条螺旋としたのは、遊星ローラ７の螺旋溝７ａ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。

図５（ａ）、（ｂ）に示された螺旋凸条と螺旋溝７ａ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５（ａ）に示された螺旋凸条は、図５（ｂ）に示された螺旋溝７ａ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、回転軸４の周りを自転しながら公転し、その螺旋溝７ａが外輪部材５の螺旋凸条と螺合する各遊星ローラ７は、螺旋凸条と螺旋溝７ａとのリード角の差によって軸方向へ直線運動する。

図６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３１の内部で被制動部材としてのディスクロータ３２の両側に、ブレーキ部材としてのブレーキパッド３３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３１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１７でブレーキパッド３３がディスクロータ３２に押圧されるようになっている。なお、この図では、電動式直動アクチュエータが図１で示した断面と直交する断面で示されており、直線駆動部材１７は押圧する側のブレーキパッド３３にキー２２で連結されて回り止めされている。

上述した実施形態では、遊星ローラを４個としたが、遊星ローラの個数は４個に限定されることはない。また、各支持軸の円筒部材は、実施形態のもののように隣接する両側の遊星ローラに共通で転接させてもよいし、個別に遊星ローラに転接させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、遊星ローラの外径面にこれとリード角が異なる螺旋溝を設けたが、遊星ローラの外径面には螺旋凸条と同一ピッチの周方向溝を設けてもよく、螺旋凸条は回転軸の外径面に設けることもできる。

電動式直動アクチュエータの実施形態を示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 ａは図１の支持軸と円筒部材を拡大して示す断面図、ｂはａの変形例を示す断面図 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

符号の説明

１ ケーシング
１ａ 円筒部
１ｂ フランジ
１ｃ 周壁
１ｄ 蓋
２ 電動モータ
２ａ ロータ軸
３ａ、３ｂ、３ｃ 歯車
４ 回転軸
５ 外輪部材
５ａ 螺旋溝
５ｂ 条部材
６ キャリヤ
６ａ 円筒部
６ｂ フランジ部
７ 遊星ローラ
７ａ 螺旋溝
８ 支持軸
９ 円筒部材
９ａ 針状ころ軸受
１０ 玉軸受
１１ 軸ピン
１２ 玉軸受
１３ 環状溝
１４ ストッパ
１５ 保持部材
１６ スラストころ軸受
１７ 直線駆動部材
１８ スラストころ軸受
１９ 支持部材
２０ 止め輪
２１ シール部材
２２ キー
３１ キャリパボディ
３２ ディスクロータ
３３ ブレーキパッド

Claims (7)

1. 電動モータのロータ軸から回転を伝達される回転軸と、この回転軸の外径側でケーシングの内径面に固定された外輪部材との間に、キャリヤに回転自在に支持された複数の遊星ローラを転接させて、これらの各遊星ローラが前記回転軸の回転に伴って回転軸の周りを自転しながら公転するようにし、前記回転軸の外径面または前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、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、前記回転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、前記回転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、前記キャリヤに前記遊星ローラ側へ遊星ローラと平行に張り出す複数の支持軸を設け、これらの支持軸に回転自在に外嵌した円筒部材を、前記遊星ローラの外径面に転接させて、前記遊星ローラを回転自在に支持したことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記遊星ローラを中実構造とした請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記支持軸を別体部材で形成し、この別体部材で形成した支持軸を、前記キャリヤに嵌合または螺合によって一体化した請求項１または２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記円筒部材を樹脂材料で形成した請求項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。
5. 前記円筒部材を金属材料で形成した請求項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。
6. 前記円筒部材と前記支持軸の間に転がり軸受を配設した請求項１乃至５のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータ。
7. 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６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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