JP2012077807A - 推力発生装置及びディスクブレーキ - Google Patents

Abstract

【課題】ボールアンドランプ機構の一対のランプ部材の耐久性を向上させる推力発生装置及びディスクブレーキを提供する。
【解決手段】本推力発生装置１ａのボールアンドランプ機構３ａは、周方向に沿って傾斜し、径方向断面が弧状で形成された傾斜溝６ａ、７ａを複数有する一対の回転ランプ部材４ａ及び直動ランプ部材５ａと、各ランプ部材４ａ、５ａの傾斜溝６ａ、７ａ間に介装され、回転ランプ部材４ａから直動ランプ部材５ａに力を伝達する球部材１０とを有し、傾斜溝６ａ、７ａにおける球部材１０が当接する軌跡の範囲内で、傾斜溝６ａ、７ａの径方向断面の曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが異なる部位を有するので、回転ランプ部材４ａ及び直動ランプ部材５ａの耐久性を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、推力発生装置及び該推力発生装置を適用したディスクブレーキに関するものである。

従来、電動モータ等による回転入力をボールアンドランプ機構により直動運動に変換する推力発生装置を用いて、ピストンを推進してブレーキパッドを押圧して車両に制動力を与えるディスクブレーキがある（特許文献１参照）。

特開２００２−１３５６８号公報

しかしながら、特許文献１のディスクブレーキでは、ボールアンドランプ機構の一対のランプ部材の傾斜溝における球部材が当接する軌跡範囲において、径方向断面の曲率半径を周方向に沿って一定に形成しているため、傾斜溝の特定部位で耐久性が低下してしまうという問題が生じていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ボールアンドランプ機構のランプ部材の耐久性を向上させる推力発生装置及びディスクブレーキを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の推力発生装置は、軸方向に推力を発生する押圧部材と、回転力を直動運動に変換して前記押圧部材を推進するボールアンドランプ機構とを有する推力発生装置において、前記ボールアンドランプ機構は、周方向に沿って傾斜し、径方向断面が弧状で形成された傾斜溝を複数有する一対のランプ部材と、各ランプ部材の傾斜溝間に介装され、前記一対のランプ部材のうち一方のランプ部材から他方のランプ部材に力を伝達する球部材と、を有し、前記傾斜溝における前記球部材が当接する軌跡の範囲内で、前記傾斜溝の径方向断面の曲率半径が異なる部位を有することを特徴とする。
また、本発明のディスクブレーキは、前記推力発生装置を適用したディスクブレーキであって、前記推力発生装置に備えたボールアンドランプ機構の一対のランプ部材の傾斜溝は、各ランプ部材間に介装された球部材が当接する軌跡に沿って、伝達力の小さい部位と大きい部位とを有し、ブレーキ作動時に前記一方のランプ部材の回動により前記球部材が伝達力の小さい部位から大きい部位に移動し、かつ、前記一方のランプ部材の回動に伴う前記傾斜溝における前記球部材が当接する軌跡範囲の通過頻度が、伝達力の大きい部位よりも伝達力の小さい部位の方が多くなっていることを特徴とする。

本発明の推力発生装置及びディスクブレーキよれば、ボールアンドランプ機構のランプ部材の耐久性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る推力発生装置を示す断面図である。 図１の回転ランプ部材及び直動ランプ部材間の中央断面より両ランプ部材の各傾斜溝をそれぞれ見た平面図である。 第１の実施形態に係る推力発生装置の構成であるボールアンドランプ機構の周方向断面図である。 第１の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、傾斜溝の曲率半径及び通過頻度と伝達力との相関関係を示す図である。 第１の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の各傾斜溝の曲率半径と伝達力との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る推力発生装置が採用された電動ディスクブレーキの断面図である。 第２の実施形態に係る推力発生装置に採用されたボールアンドランプ機構の斜視図である。 第２の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、傾斜溝の曲率半径及び通過頻度と伝達力との相関関係を示す図である。 第２の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の各傾斜溝の曲率半径と伝達力との関係を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、傾斜溝の曲率半径及び通過頻度と伝達力との相関関係を示す図である。 第３の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の各傾斜溝の曲率半径と伝達力との関係を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、傾斜溝の曲率半径及び通過頻度と伝達力との相関関係を示す図である。 第４の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の各傾斜溝の曲率半径と伝達力との関係を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の各傾斜溝の周方向断面図である。 第５の実施形態に係る推力発生装置のボールアンドランプ機構において、回転ランプ部材及び直動ランプ部材の平面図である。 第５の実施形態に係る推力発生装置が採用されたスタビライザを示す断面図である。 図１６のスタビライザの斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図１７に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の第１の実施形態に係る推力発生装置１ａを図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態に係る推力発生装置１ａは、図１に示すように、軸方向に推力を発生する押圧部材２と、回転力を直動運動に変換して押圧部材２を推進するボールアンドランプ機構３ａとを備えている。

図１〜図３に示すように、ボールアンドランプ機構３ａは、周方向に沿って傾斜し、径方向断面が円弧状に形成された傾斜溝を複数（本実施形態では３箇所）有する一対のランプ部材４ａ、５ａと、該各ランプ部材４ａ、５ａの傾斜溝６ａ、７ａ間に介装され、一対のランプ部材４ａ、５ａのうち回転ランプ部材４ａ（一方のランプ部材）から直動ランプ部材５ａ（他方のランプ部材）に推進力を伝達する球部材１０（ボール）と、を有している。
また、回転ランプ部材４ａは、回転軸１１が連結されると共にハウジング１２に対して回転自在に支持され、一方、直動ランプ部材５ａは、ハウジング１２に対して軸方向に移動可能で、且つ回転不能に支持される。そして、回転ランプ部材４ａを直動ランプ部材５ａに対して相対回転させると、傾斜された傾斜溝６ａ、７ａ間を球部材１０が転動することにより、直動ランプ部材５ａが回転ランプ部材４ａの回転角度に応じて軸方向に相対移動（直動）する。これにより、回転運動を直線運動に変換することができる。

ここで、回転ランプ部材４ａ及び直動ランプ部材５ａの各傾斜溝６ａ、７ａを詳細に説明する。図５は各傾斜溝６ａ、７ａのうち代表的に傾斜溝６ａ、を示しているが、傾斜溝７ａについても同様となっている。各傾斜溝６ａ、７ａは周方向に沿って傾斜して形成されている。該傾斜溝６ａ、７ａは径方向断面が円弧状に形成され、かつ、溝内を転動する球部材１０が当接する軌跡範囲における始端部、中間部及び終端部においてその曲率半径が相違している。

詳細には、図４及び図５に示すように、球部材１０による回転ランプ部材４ａから直動ランプ部材５ａへの推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃが、各傾斜溝６ａ、７ａの、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部から終端部に向かって次第に大きくなり、しかも、各傾斜溝６ａ、７ａの球部材１０が当接する軌跡範囲の全範囲にて、球部材１０が通過する通過頻度が略同じ場合には、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは前記軌跡範囲の始端部で最も大きく、該始端部から終端部に向かって漸次小さくなるように設定される。言い換えれば、図５（ｂ）に示すように、各傾斜溝６ａ、７ａの伝達力Ｆａの小さい部位の曲率半径Ｒａよりも伝達力Ｆｃの大きい部位の曲率半径Ｒｃのほうが小さく設定される。さらに詳述すると、図４に示すように、伝達力Ｆａが小さい部位（図４の小の範囲）では曲率半径Ｒａの小さくなる変化率が大きく、伝達力Ｆｂが中間部位（図４の中の範囲）から伝達力Ｆｃの大きい部位（図４の大の範囲）に至る範囲では、曲率半径Ｒｂ、Ｒｃの小さくなる変化率が略一定で伝達力Ｆａの小さい部位よりも格段に小さくなるように設定される。このように、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径が小さくなるほど、球部材１０が各傾斜溝６ａ、７ａに接触する接触面積が増加することになる。

本実施形態では、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを前記軌跡範囲の始端部から終端部に向かって漸次小さくなるように設定すると共に球部材１０による回転ランプ部材４ａから直動ランプ部材５ａへの推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃが各傾斜溝６ａ、７ａの前記軌跡範囲の始端部から終端部に向かって次第に大きくなる。したがって、推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃの増加分に合わせて球部材１０と各傾斜溝６ａ、７ａとの接触面積を増加するように曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを設定することで、各傾斜溝６ａ、７ａの始端部から終端部に至る全範囲で球部材１０との接触面圧（Herts応力）を大略一定にすることができる。

ここで、回転ランプ部材４ａ及び直動ランプ部材５ａの耐久性の向上には、はく離寿命及び摩耗寿命の向上が要求される。はく離寿命の観点からは、球部材１０が傾斜溝６ａ、７ａを大きな荷重で押圧して接触面圧が大きくなると、傾斜溝６ａ、７ａの材料内部の剪断応力が大きくなって内部よりはく離が生じることから、各傾斜溝６ａ、７ａと球部材１０との接触面積を大きくして接触面圧を小さくし、はく離の原因である内部の剪断応力を小さくする必要がある。他方、摩耗寿命の観点からは、球部材１０が円弧状の傾斜溝６ａ、７ａを転がる際に円弧の外周側と内周側との周長さの差により球部材１０と円弧状の傾斜溝６ａ、７ａとの間にすべりが発生し、このすべりにより摩耗が発生する。このすべりは、球部材１０の転がり速度が速いほど、また、球部材１０と傾斜溝６ａ、７ａの接触面積が大きいほど大きくなるので、各傾斜溝６ａ、７ａと球部材１０との接触面積を小さくする必要がある。

すなわち、第１の実施形態のように球部材１０が円弧状の傾斜溝６ａ、７ａを転がる場合、はく離寿命を長くするには各傾斜溝６ａ、７ａと球部材１０との接触面積を大きくするほど良く、また、摩耗寿命を長くするには各傾斜溝６ａ、７ａと球部材１０との接触面積を小さくするほど良いので、はく離寿命と摩耗寿命とはトレードオフの関係にある。

そのため、本実施形態では、前記軌跡範囲の全範囲において各傾斜溝６ａ、７ａと球部材１０との接触面圧を大略一定にすることで、はく離寿命を確保しつつ、摩耗寿命においても全体的に向上させることが可能になる。

前述の図４は、はく離寿命の寿命回数と通過頻度（回数）との関係およびこの寿命回数を得るための曲率半径と伝達力（球部材１０が傾斜溝６ａ、７ａに作用する発生軸力）との関係を１つのグラフに表示したものである。この図４では、球部材１０が各傾斜溝６ａ、７ａの始端部から終端部までの全域を通過する頻度（回数）が一定である場合を想定している。このため、各傾斜溝６ａ、７ａのはく離寿命の寿命回数を示す折れ線も通過頻度に対応して一定となっている。このようにはく離寿命の寿命回数を一定にするには、伝達力の大きさに従って接触面圧が大略一定となるように曲率半径の折れ線で示すように曲率半径を小さくすれば良い。なお、本願明細書で説明する各実施形態においては、通過頻度に対応してはく離寿命の寿命回数を決定しており、その意味で、通過頻度とはく離寿命の寿命回数とは同じ傾向を示し、説明上は両者を同義としている。

また、傾斜溝６ａ、７ａの円弧の曲率半径が小さくなるほど、内外周長さの差が大きくなり、摩耗が起き易くなる。そこで、傾斜溝６ａ、７ａの円弧の曲率半径が小さい場合等には、摩耗寿命に重きを置くこともできる。すなわち、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが前記軌跡範囲の始端部から終端部に向かって漸次小さくなる割合を上記の実施形態より緩やかに設定することで、接触面圧が漸次上昇することになるが、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが小さくなる割合も緩やかに設定することができるので、はく離寿命を考慮しつつ、摩耗寿命をより全体的に向上させることが可能になる。

以上のように、本実施形態では、各傾斜溝６ａ、７ａの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを適切に設定することで、はく離寿命と摩耗寿命とのバランスを調整することが容易に行なえる。

次に、第２の実施形態に係る推力発生装置１ｂが車両に制動力を与える電動ディスクブレーキ１５に採用された形態を図６〜図９に基づいて説明する。
図６に示すように、電動ディスクブレーキ１５は、第２の実施形態に係る推力発生装置１ｂを備え、キャリパ浮動型ディスクブレーキとして構成される。該電動ディスクブレーキ１５は、車輪と共に回転するディスクロータ１６と、サスペンション部材等の車体側の非回転部位（図示せず）に固定されるキャリア１７と、ディスクロータ１６の両側に配置されてキャリア１７によって支持される一対のブレーキパッド１８、１９と、ディスクロータ１６を跨ぐように配置されてキャリア１７に対してディスクロータ１６の軸方向に沿って移動可能に支持されたキャリパ本体２０とを備えている。

キャリパ本体２０には、ディスクロータ１６の一側に対向して開口する貫通穴を有する円筒状のシリンダ部２１と、該シリンダ部２１からディスクロータ１６を跨いで反対側へ延びる爪部２２とが一体的に形成されている。キャリパ本体２０のシリンダ部２１内には、ピストンユニット２３及びモータユニット２４が設けられている。

ピストンユニット２３は、シリンダ部２１内に摺動可能に嵌装され、本推力発生装置１ｂの押圧部材として機能する有底円筒状のピストン２５と、ピストン２５の内部に収容され、回転力を直動運動に変換してピストン２５を推進するボールアンドランプ機構３ｂと、ピストン２５の内部に収容される差動減速機構２６と、パッド摩耗補償機構２７とを一体化したものである。

本推力発生装置１ｂのボールアンドランプ機構３ｂは、図６及び図７に示すように、回転方向に移動可能な回転ランプ部材４ｂ（一方のランプ部材）と、ピストン２５の底面に対して固定されピストン２５と共に軸方向に移動可能な直動ランプ部材５ｂ（他方のランプ部材）と、これらの互いの対向面に形成された傾斜溝６ｂ、７ｂ間に介装された球部材１０とを備えている。なお、各球部材１０は保持器２８により保持されている。
そして、回転ランプ部材４ｂを直動ランプ部材５ｂに対して相対回転させると、傾斜された傾斜溝６ｂ、７ｂ間で球部材１０が転動することにより、直動ランプ部材５ｂが回転ランプ部材４ｂの回転角度に応じて軸方向に相対移動する。これにより、回転運動を直線運動に変換することができる。

ここで、回転ランプ部材４ｂ及び直動ランプ部材５ｂの各傾斜溝６ｂ、７ｂをさらに詳細に説明する。図８及び図９は、第１の実施形態の図４および図５と同様な内容・関係を示すもので、各傾斜溝６ｂ、７ｂは周方向に沿って傾斜して形成されている。該傾斜溝６ｂ、７ｂは、径方向断面が円弧状に形成され、かつ、球部材１０が当接する軌跡範囲における始端部、中間部及び終端部においてその曲率半径が相違している。

詳細には、図８及び図９に示すように、電動ディスクブレーキ１５では、球部材１０による回転ランプ部材４ｂから直動ランプ部材５ｂへの推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃが各傾斜溝６ｂ、７ｂの、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部から終端部に向かって次第に大きくなり、しかも、球部材１０が通過する通過頻度は、通常ブレーキの領域である各傾斜溝６ｂ、７ｂの始端部側ほど通過回数が多く、急ブレーキとなる終端部側に向かうにつれて次第に通過回数が少なくなる場合を想定している。このため、図８のはく離寿命回数も、通過頻度に合わせて伝達力Ｆａが小さい部位（図８の小の範囲）から伝達力Ｆｃが大きい部位（図８の大の範囲）に亘って下に凸する曲線状で漸次少なくなるように設定している。このようなはく離寿命回数を得るため、各傾斜溝６ｂ、７ｂの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを示す折れ線は前記軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位）で最も大きく、該始端部から終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位）に向かって通過頻度の減少推移に重なるような変化率で漸次小さくなり、終端部で最も小さくなるように設定される。

なお、図８における曲率半径の折れ線を前述の図４の折れ線と比較すると、各傾斜溝６ｂ、７ｂの軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位）では、図８の方がはく離寿命回数をより多く要求されるため、曲率半径の折れ線が小さい曲率半径となって接触面圧を小さくするようにしている。しかし、各傾斜溝６ｂ、７ｂの軌跡範囲の中間部（伝達力Ｆａが中間の部位）から終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位）にかけては、図８の方がはく離寿命回数が少なくてよいので、曲率半径の折れ線が相対的に大きい曲率半径として接触面圧をある程度大きくすることではく離寿命に見合ったものとし、トレードオフの関係にある摩耗寿命を延ばすようにしている。

第２の実施形態においては、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位）では、通過頻度が多いものの伝達力Ｆａが小さいので、はく離寿命を満足しつつ摩耗寿命を考慮して、各傾斜溝６ｂ、７ｂと球部材１０との接触面積が小さくなるように傾斜溝６ｂ、７ｂの曲率半径Ｒａを大きく設定している。他方、球部材１０が当接する軌跡範囲の終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位）では、通過頻度が少ないが伝達力が大きいので、はく離寿命を重視するため、各傾斜溝６ｂ、７ｂと球部材１０との接触面積を大きくして接触面圧が小さくなるように傾斜溝６ｂ、７ｂの曲率半径Ｒｃを小さく設定している。

言い換えれば、回転ランプ部材４ｂ及び直動ランプ部材５ｂの各傾斜溝６ｂ、７ｂは、伝達力Ｆｂの中間部位における球部材１０の通過頻度が、伝達力Ｆａの小さい部位と伝達力Ｆｃの大きい部位との対数的中央値近傍であるときに、伝達力Ｆａの小さい部位の径方向断面の曲率半径Ｒａよりも、伝達力Ｆｃの大きい部位の径方向断面の曲率半径Ｒｃが小さく形成される。
これにより、ボールアンドランプ機構３ｂの回転ランプ部材４ｂ及び直動ランプ部材５ｂのはく離寿命を確保しつつ、摩耗寿命をも向上させることが可能になる。

図６に示すように、差動減速機構２６は、ボールアンドランプ機構３ｂとモータユニット２４の電動モータ２９との間に介装され、電動モータ２９のロータ３０の回転を所定の減速比で減速してボールアンドランプ機構３ｂの回転ランプ部材４ｂに伝達するものである。パッド摩耗補償機構２７は、ブレーキパッド１８、１９の摩耗（ディスクロータ１６との接触位置の変化）に対して、調整スクリュ３１を前進させて、ボールアンドランプ機構３ｂを追従させるものである。

図６に示すように、モータユニット２４には、電動モータ２９及びレゾルバ３２が組込まれている。電動モータ２９のステータ３３のコイルへの通電によって、ロータ３０を回転させ、差動減速機構２６を介してボールアンドランプ機構３ｂを駆動し、このとき、レゾルバ３２によってロータ３０の回転位置を検出する。

次に、図６に示す電動ディスクブレーキ１５の作動について説明する。
制動時には、運転車のブレーキ操作に基づいてコントローラ（図示せず）から電動モータ２９に制御電流を供給してロータ３０を制動方向に回転させる。
次に、ロータ３０の回転は、差動減速機構２６によって所定の減速比で減速され、ボールアンドランプ機構３ｂによって直線運動に変換されてピストン２５を前進させる。
次に、ピストン２５の前進によって、一方のブレーキパッド１８がディスクロータ１６に押圧され、その反力によってキャリパ本体２０が移動して、爪部２２が他方のブレーキパッド１９をディスクロータ１６に押圧して制動力を発生させる。
なお、ブレーキパッド１８、１９の摩耗に対しては、パッド摩耗補償機構２７の調整スクリュ３１が前進してボールアンドランプ機構３ｂを摩耗に追従させることによって補償する。

以上説明したように、第２の実施形態に係る推力発生装置１ｂを採用した電動ディスクブレーキ１５では、ボールアンドランプ機構３ｂの回転ランプ部材４ｂ及び直動ランプ部材５ｂの各傾斜溝６ｂ、７ｂを球部材１０が通過する通過頻度が、傾斜溝６ｂ、７ｂの始端部（伝達力Ｆａが小さい部位）から終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位）に亘って図８のはく離寿命回数の折れ線のように下に凸する曲線状で漸次少なくなるように推移する。このため、各傾斜溝６ｂ、７ｂの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ（径方向断面が円弧状）は、はく離寿命回数の折れ線に見合うように、前記軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位）で最も大きく、該始端部から終端部に向かって通過頻度の減少率に重なるように漸次小さくなり、終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位）で最も小さくなるように設定される（図８の曲率半径の折れ線を参照）。
これにより、ボールアンドランプ機構３ｂの回転ランプ部材４ｂ及び直動ランプ部材５ｂのはく離寿命及び摩耗寿命を適宜満足することができる。

なお、本実施形態では、第２の実施形態に係る推力発生装置１ｂが電動ディスクブレーキ１５に採用されている形態を説明したが、該推力発生装置１ｂを電動式の駐車ブレーキ機構付きのディスクブレーキや手動式の駐車ブレーキ機構付きのディスクブレーキに採用してもよい。

次に、第３の実施形態に係る推力発生装置１ｃを図１０及び図１１に基づいて詳細に説明する。
なお、第３の実施形態に係る推力発生装置１ｃを説明する際には、第１の実施形態に係る推力発生装置１ａとの相違点だけを説明する。
該第３の実施形態に係る推力発生装置１ｃは、ボールアンドランプ機構３ｃの各ランプ部材４ｃ、５ｃの傾斜溝６ｃ、７ｃは径方向断面が円弧状に形成される。ここで、本実施形態では、第１の実施形態の図４および図５と同様な図１０及び図１１に示すように、球部材１０による回転ランプ部材４ｃから直動ランプ部材５ｃへの推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃが各傾斜溝６ｃ、７ｃの、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部から終端部に向かって次第に大きくなり、しかも、球部材１０が通過する通過頻度は、図１０のはく離寿命回数の折れ線のように、伝達力Ｆａの小さい部位（図１０の小の範囲）で通過回数が非常に多く、ここから伝達力Ｆｂの中間部位（図１０の中の範囲）の略中間位置に亘って急激に少なくなり（減少率が大きい）、該位置から伝達力Ｆｃが大きい部位（図１０の大の範囲）に亘って前段階より滑らかに少なくなる（減少率が小さい）ように使用される場合を想定している。

そのため、図１０及び図１１から解るように、傾斜溝６ｃ、７ｃの曲率半径Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位：図１０の小の範囲）では、伝達力と通過頻度（はく離寿命回数）との関係から、各傾斜溝６ｃ、７ｃと球部材１０との接触面積が大きくなるように傾斜溝６ｃ、７ｃの曲率半径Ｒａ（当該範囲の平均値）を小さく設定している。なお、この範囲（図１０の小の範囲）に限定すると、図１０の曲率半径を示す折れ線は、下に凸する曲線状で変化する。一方、前記軌跡範囲の中間部位（伝達力Ｆｂの大きさが中間値：図１０の中の範囲）では、伝達力と通過頻度（はく離寿命回数）との関係から、各傾斜溝６ｃ、７ｃと球部材１０との接触面積が小さくなるように傾斜溝６ｃ、７ｃの曲率半径Ｒｂ（当該範囲の平均値）を大きく設定しており、この範囲に限定すると、図１０の曲率半径を示す折れ線は、略中間値で最大となる上に凸する曲線状で変化する。言い換えれば、この範囲（図１０の中の範囲）の前半では、通過頻度に対して曲率半径Ｒｂの大きさが反比例で変化している。さらに、前記軌跡範囲の終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位：図１０の大の範囲）では、伝達力と通過頻度との関係から、各傾斜溝６ｃ、７ｃの曲率半径Ｒｃを始端部（図１０の小の範囲）の曲率半径Ｒａ（平均値）と、中間部（図１０の中の範囲）の曲率半径Ｒｂ（平均値）との間となるように設定しており、この範囲に限定すると、図１０の曲率半径を示す折れ線は、略一定に設定される。
これにより、ボールアンドランプ機構３ｃの回転ランプ部材４ｃ及び直動ランプ部材５ｃのはく離寿命及び摩耗寿命両方とも適宜満足させることが可能になる。

次に、第４の実施形態に係る推力発生装置１ｄを図１２及び図１３に基づいて詳細に説明する。
なお、第４の実施形態に係る推力発生装置１ｄを説明する際には、第１の実施形態に係る推力発生装置１ａとの相違点だけを説明する。
該第４の実施形態に係る推力発生装置１ｄは、ボールアンドランプ機構３ｄの各ランプ部材４ｄ、５ｄの傾斜溝６ｄ、７ｄは径方向断面が円弧状に形成される。そこで、本実施形態では、第１の実施形態の図４および図５と同様な図１２及び図１３に示すように、球部材１０による回転ランプ部材４ｄから直動ランプ部材５ｄへの推進伝達力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃが傾斜溝６ｄ、７ｄの、球部材１０が当接する軌跡範囲の始端部から終端部に向かって次第に大きくなり、しかも、球部材１０が通過する通過頻度は、図１２のはく離寿命回数の折れ線のように、伝達力Ｆａの小さい部位（図１２の小の範囲）では通過回数がかなり多く、上に凸する曲線状で漸次少なくなり、伝達力Ｆｂの中間部位（図１２の中の範囲）では通過回数が比較的多い状態で略同じに推移して、伝達力Ｆｃの大きい部位（図１２の大の範囲）では再び通過回数が少なくなるように推移する。

そのために、図１２及び図１３から解るように、各傾斜溝６ｄ、７ｄの曲率半径は球部材１０が当接する軌跡範囲の中間部位（伝達力Ｆｂの大きさが中間値：図１２の中の範囲）では、伝達力と通過頻度との関係から、各傾斜溝６ｄ、７ｄと球部材１０との接触面積が大きくなるように曲率半径Ｒｂを小さく設定しており、この範囲に限定すると、図１２の曲率半径の折れ線は、略一定に設定される。一方、軌跡範囲の終端部（伝達力Ｆｃが大きい部位：図１２の大の範囲）では、伝達力と通過頻度との関係から、はく離寿命を満足しつつ摩耗寿命を考慮して、各傾斜溝６ｄ、７ｄと球部材１０との接触面積が小さくなるように曲率半径Ｒｃ（当該範囲の平均値）を大きく設定しており、この範囲に限定すると、図１２の曲率半径の折れ線は、伝達力が大きくなるに従って曲率半径Ｒｃも大きくなるように設定される。また、軌跡範囲の始端部（伝達力Ｆａが小さい部位：図１２の小の範囲）では、伝達力と通過頻度との関係から、各傾斜溝６ｄ、７ｄの曲率半径Ｒａ（当該範囲の平均値）は、中間部の曲率半径Ｒｂとほぼ同様に設定されて、この範囲に限定すると、図１２の曲率半径の折れ線は、下に凸する曲線状で変化する。

言い換えれば、回転ランプ部材４ｄ及び直動ランプ部材５ｄの各傾斜溝６ｄ、７ｄは、伝達力Ｆｂの中間部位における球部材１０の通過頻度が、伝達力Ｆａの小さい部位の通過頻度と伝達力Ｆｃの大きい部位の通過頻度との対数的中央値に対して小さい部位の通過頻度に近いときには、伝達力Ｆｃの大きい部位の径方向断面の曲率半径Ｒｃが、伝達力Ｆｂの中間部位の径方向断面の曲率半径Ｒｂ及び伝達力Ｆａの小さい部位の径方向断面の曲率半径Ｒａよりも大きく形成される。
これにより、ボールアンドランプ機構３ｄの回転ランプ部材４ｄ及び直動ランプ部材５ｄのはく離寿命及び摩耗寿命両方とも適宜満足させることが可能になる。

次に、第５の実施形態に係る推力発生装置１ｅを図１４及び図１５に基づいて詳細に説明する。
なお、第５の実施形態に係る推力発生装置１ｅを説明する際には、第１の実施形態に係る推力発生装置１ａとの相違点だけを説明する。
該第５の実施形態に係る推力発生装置１ｅでは、ボールアンドランプ機構３ｅの各ランプ部材４ｅ、５ｅの傾斜溝６ｅ、７ｅは、中央にある凹状溝部４２から図中左方向に向けて上方に傾斜する第１傾斜面４０と、該第１傾斜面４０と同じ傾斜角度で、凹状溝部４２から図中右方向にむけて上方に傾斜する第２傾斜面４１とから構成され、第１傾斜面４０および第２傾斜面４１と凹状溝部４２との交点に変曲点４３（傾斜角度が変化する点）が形成される。さらに、各傾斜溝６ｅ、７ｅは、その軌跡範囲の全範囲に亘って径方向断面が円弧状に形成されるが、第１傾斜面４０と第２傾斜面４１の変曲点４３およびその付近は、径方向断面円弧状に係る曲率半径が他の部位の曲率半径より小さく設定される。

これにより、従来では、傾斜溝６ｅ、７ｅにおける傾斜角度が変化する変曲点では接触応力が大きくはく離寿命が懸念されていたが、本実施形態によれば、第１傾斜面４０と第２傾斜面４１の変曲点４３およびその付近においてその径方向断面円弧状に係る曲率半径を他の部位よりも小さくしたので、球部材１０との接触面積が大きく接触面圧が低減されて、はく離寿命を向上させることが可能になる。

次に、上述した第５の実施形態に係る推力発生装置１ｅが採用されたスタビライザ５０を図１６及び図１７に基づいて詳細に説明する。
本スタビライザ５０はトーションバーであり、押圧部材としての圧縮スプリング５１と、該圧縮スプリング５１が当接され内周に雌ねじを有する筒状体５２と、該筒状体５２が螺合される雄ねじを外周に有する柱状体５３と、回転力を直動運動に変換して圧縮スプリング５１を押圧するボールアンドランプ機構３ｅと、柱状体５３を回転するように連結される電動モータ５４とを備えている。

圧縮スプリング５１、筒状体５２、柱状体５３及びボールアンドランプ機構３ｅは、一方が開放されたハウジング５６に収容される。該ハウジング５６の開口端部はボールアンドランプ機構３ｅの回転ランプ部材４ｅに一体的に接続された第２軸状体５７を回転可能に支持するロッドカイド５８により閉塞される。回転ランプ部材４ｅは、ハウジング５６に対して回転可能に支持される。一方、直動ランプ部材５ｅは、ハウジング５６の内周の２乃至４箇所から突出して軸方向に延びる回り止め突起５６Ａ（図１６ではその１つを図示）に嵌合して軸方向に移動可能に、且つ、回転不能に支持される。同様に、筒状体５２もハウジング５６の回り止め突起５６aに嵌合して軸方向に移動可能に、且つ、回転不能に支持される。直動ランプ部材５ｅと筒状体５２との間には圧縮スプリング５１が配置され、直動ランプ部材５ｅを回転ランプ部材４ｅに押圧している。ハウジング５６の底部の中央には開口部６０が形成され、該開口部６０に柱状体５３の端部に設けた突出部６１が挿入される。ハウジング５６外で底部側には、第１軸状体５５が配置され、該第１軸状体５５の端部にある中空の収容部６２を介して第１軸状体５５とハウジング５６とが一体的に接続される。収容部６２内には電動モータ５４が収容され、該電動モータ５４の一端部から突出する回転軸５４ａが柱状体５３の突出部６１に設けた凹部６３に回転不能に係合され、柱状体５３を正逆回転する。一方、電動モータ５４の他端部の突出部５４ｂは電動モータ５４のモータケースと一体で、第１軸状体５５の収容部６２の底部に設けた凹部６４に回転不能に固定される。

そして、本スタビライザ５０では、球部材１０が各傾斜溝６ｅ、７ｅのそれぞれの凹状溝部４２内に位置した図１６の状態において、第１軸状体５５と第２軸状体５７とが相対的に回転しようとすると、ボールアンドランプ機構３ｅ及び圧縮スプリング５１によりその回転を規制する方向に回転力が付与される。この回転力を強めるには、電動モータ５４に通電し、柱状体５３を正回転して筒状体５２をボールアンドランプ機構３ｅに近づける方向に移動して圧縮スプリング５１を圧縮する。これにより、ボールアンドランプ機構３ｅは、圧縮スプリング５１の付勢力が増大することにより回転を規制する方向の回転力が強化される。
このように、第５の実施形態に係る推力発生装置１ｅは、スタビライザ５０に適用することが可能になる。

以上説明したように、本発明に係る各実施形態は、はく離寿命（ないしは通過頻度）を基準にこれを満足しつつ摩耗寿命をより長くできるように、傾斜溝の始端部から終端部までの各部位の曲率半径を、各部位の特性に応じて適切となるように異ならせたものであり、上記説明した各実施形態に限らず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
なお、各実施形態では、各傾斜溝の始端部から終端部までの各部位の曲率半径が連続的に変化するものとして説明したが、例えば、伝達力の大きさに応じて大・小の２領域や大・中・小の３領域に区分し、その領域内では、はく離寿命と摩耗寿命とを考慮して傾斜溝の曲率半径を一定とし、各領域の境界部位にて曲率半径の異なる箇所をなだらかに接続するようにしても良い。

１ａ〜１ｅ 推力発生装置，２ 押圧部材，３ａ〜３ｅ ボールアンドランプ機構，４ａ〜４ｅ 回転ランプ部材（一方のランプ部材），５ａ〜５ｅ 直動ランプ部材（他方のランプ部材），６ａ〜６ｅ、７ａ〜７ｅ 傾斜溝，１０ 球部材，１５ 電動ディスクブレーキ，２５ ピストン（押圧部材），４０ 第１傾斜面，４２ 第２傾斜面，５０ スタビライザ

Claims (6)

1. 軸方向に推力を発生する押圧部材と、回転力を直動運動に変換して前記押圧部材を推進するボールアンドランプ機構とを有する推力発生装置において、
   前記ボールアンドランプ機構は、周方向に沿って傾斜し、径方向断面が弧状で形成された傾斜溝を複数有する一対のランプ部材と、
   各ランプ部材の傾斜溝間に介装され、前記一対のランプ部材のうち一方のランプ部材から他方のランプ部材に力を伝達する球部材と、を有し、
   前記傾斜溝における前記球部材が当接する軌跡の範囲内で、前記傾斜溝の径方向断面の曲率半径が異なる部位を有することを特徴とする推力発生装置。
2. 前記傾斜溝は、伝達力が小さい部位の径方向断面の曲率半径よりも、伝達力が大きい部位の曲率半径を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の推力発生装置。
3. 前記傾斜溝の径方向断面の曲率半径は、全体的または部分的に前記球部材が当接する前記軌跡の伝達力が小さい部位から大きい部位へ向かうにしたがって一定の割合で小さくなっていくように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の推力発生装置。
4. 前記傾斜溝の径方向断面の曲率半径は、前記一方のランプ部材の回動に伴う前記軌跡範囲の通過頻度が少ない部位の径方向断面の曲率半径を大きく形成することを特徴とする請求項１に記載の推力発生装置。
5. 前記傾斜溝は、前記軌跡の伝達力が小さい部位と大きい部位との間で傾斜角度が変化する点を有し、該変化する点の部位の曲率半径が他の部位の曲率半径よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の推力発生装置。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載した推力発生装置を適用したディスクブレーキであって、
   前記推力発生装置に備えたボールアンドランプ機構の一対のランプ部材の傾斜溝は、各ランプ部材間に介装された球部材が当接する軌跡に沿って、伝達力の小さい部位と大きい部位とを有し、
   ブレーキ作動時に前記一方のランプ部材の回動により前記球部材が伝達力の小さい部位から大きい部位に移動し、かつ、前記一方のランプ部材の回動に伴う前記傾斜溝における前記球部材が当接する軌跡範囲の通過頻度が、伝達力の大きい部位よりも伝達力の小さい部位の方が多くなっていることを特徴とするディスクブレーキ。

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