JP2014040902A

JP2014040902A - 電動式ディスクブレーキ装置

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Publication number: JP2014040902A
Application number: JP2012245674A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sekiguchi; 和博関口; Hidenori Kakizaki; 英紀柿崎
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: US20150203079A1; EP2878847A1; JP6137805B2; CN104487727A; WO2014017609A1; EP2878847A4

Abstract

【課題】発生する制動力を大きくでき、且つ、制動力を発生させるまでに要する時間を短くできる構造を実現する。
【解決手段】電動モータ８ａを駆動源とする電動式アクチュエータにより、ピストン１１ａをロータに向け押し出す。この電動式アクチュエータは、歯車式の減速機１０ａと、ボール減速機１９と、送りねじ装置１２ａとを、力の伝達方向に関して直列に配置する。圧縮コイルばね４３により、前記ボール減速機１９を構成する各ボール２４に与圧を付与し、このボール減速機１９が機能する事に対する抵抗を与える。制動開始直後に、このボール減速機１９を機能させず、各パッドのライニングをロータの側面に押し付けるまでに要する時間を短縮できる。そして、押し付けた後には、前記ボール減速機１９を機能させて、前記ライニングを前記ロータの側面に強く押し付ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動モータを駆動源として自動車の制動を行う、電動式ディスクブレーキ装置の改良に関する。具体的には、制動力を発生させるまでに要する時間を短くでき、しかも発生する制動力を大きくできる構造の実現を図るものである。

電動モータを駆動源とする電動式ディスクブレーキ装置は、従来から広く実施されている油圧式のディスクブレーキに比べて、配管が不要になり、製造の容易化、低コスト化を図れるだけでなく、用済のブレーキ液が生じず環境負荷が少ない、ブレーキ液の移動がない分応答性の向上を図れる等、多くの利点がある為、研究が進められている。この様な電動式ディスクブレーキ装置では、電動モータの回転運動を増力しつつ直線運動に変換し、一対のパッドをロータの両側面に強く押し付ける必要がある。この様な事情に鑑みて従来から、歯車式等の減速機と、スクリュー式、ボール・ランプ式或いはカムローラ式の増力装置とを組み合わせた電動式ディスクブレーキ装置が、例えば特許文献１〜８に記載される等により、従来から各種提案されている。

図１１は、このうちの特許文献２に記載された、電動式ディスクブレーキ装置の従来構造の１例を示している。この電動式ディスクブレーキ装置は、一般的な油圧式のディスクブレーキと同様に、車輪と共に回転するロータ１を挟んでインナパッド２及びアウタパッド３を、このロータ１の軸方向の変位を可能に設置している。この為に、このロータ１に隣接する状態でサポート（図示省略）を、車体に支持（懸架装置を構成するナックルに固定）している。前記インナ、アウタ両パッド２、３は、前記ロータ１を軸方向両側から挟む状態で、軸方向（アウタ側とは、車体への組み付け状態でこの車体の幅方向外側を、インナ側とは、同じく中央側を、それぞれ言う。又、軸方向とは、特に断らない限り、ロータ１の軸方向を言う。何れも、本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）の変位を可能に、前記サポートに支持している。

又、このサポートにキャリパ４を、軸方向の変位を可能に組み付けている。このキャリパ４は、アウタ側端部にキャリパ爪５を、インナ側部分の内部にシリンダ空間６を、それぞれ設けている。そして、このキャリパ爪５を、前記アウタパッド３のアウタ側面に対向させると共に、前記シリンダ空間６内に設けた推力発生装置７により、前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に向け押圧する様にしている。制動時には、前記推力発生装置７により前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に押し付けると、前記キャリパ４がインナ側に変位し、前記キャリパ爪５が前記アウタパッド３を前記ロータ１のアウタ側面に押し付ける。この結果、このロータ１が軸方向両側から強く挟持されて、制動が行われる。以上の構成及び作用は、広く実施されている油圧式のディスクブレーキと同様である。

電動式ディスクブレーキ装置の場合には、電動モータ８を駆動源として、前記インナパッド２を前記ロータ１のインナ側面に押し付ける為に、この電動モータ８の出力軸９と前記インナパッド２のインナ側面との間に、歯車式の減速機１０と、前記推力発生装置７と、ピストン１１とを設けている。この減速機１０で減速されると共にトルクを増大された回転力は、送りねじ装置１２を介して、ボール・ランプ式の増力装置を構成する駆動側ロータ１３に伝達され、この駆動側ロータ１３を回転させる。尚、この駆動側ロータ１３は、前記インナ、アウタ両パッド２、３と前記ロータ１の側面との間の隙間が解消される迄の間は、前記送りねじ装置１２の機能により、アウタ側に平行移動する。これに対して、前記隙間が解消し、この送りねじ装置１２の機能が停止した後は回転する。すると、この駆動側ロータ１３のアウタ側面に設けた複数の駆動側ランプ溝１４、１４と、前記ピストン１１のインナ側面に添設した被駆動側ステータ１５のインナ側面に設けた、複数の被駆動側ランプ溝１６、１６と、これら両ランプ溝１４、１６同士の間に挟持した複数個のボール１７との係合（転がり接触）に基づいて、前記駆動側ロータ１３と前記被駆動側ステータ１５との間隔を、大きな力で拡げる。この結果、前記ピストン１１のアウタ側面が、前記インナパッド２のインナ側面に強く押し付けられる。

上述の様な従来構造の電動式ディスクブレーキ装置は、必ずしも前記両パッド２、３を前記ロータ１の両側面に押し付ける事に伴う制動力を十分に大きくできない。勿論、前記減速機１０の減速比を大きくしたり、前記送りねじ装置１２の減速比を大きく（ねじピッチを細かく）したり、前記各ランプ溝１４、１６の傾斜角度を緩くしたりする事で、前記制動力を大きくする事は可能である。但し、前記減速機１０や前記送りねじ装置１２の減速比を大きくすると、前記両パッド２、３を非制動状態位置から制動可能位置まで前進させ、これら両パッド２、３のライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に押し付けるまでに要する時間が長くなる。即ち、非制動状態では、このロータ１の両側面と前記両ライニング１８、１８の摩擦面との間に隙間（クリアランス）が存在するので、制動力を発揮させる為には、このクリアランスを解消する必要がある。前記減速比を大きくすると、このクリアランスを解消する為に要する時間が長くなり、電動式ディスクブレーキ装置の応答性が悪化する。この点に就いて、図１２を参照しつつ説明する。

この図１２は、縦軸に前記ライニングの押し付けにより発生する制動力の大きさを、横軸に制動力を発生すべく、前記電動モータ８が起動してからの経過時間を、それぞれ表している。又、破線αが、上述した従来構造の場合に就いて示している。更に、縦軸中のＦが、制動力の必要値を示している。前記破線αから明らかな通り、前記従来構造の場合には、前記両ライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に当接させて制動力を発生させ始めるまでの間に、時間Ｔ_１分の遅れが発生する。そして、この遅れ時間Ｔ_１は、前記減速機１０や前記送りねじ装置１２の減速比を大きくする程長くなる。尚、前記各ランプ溝１４、１６の傾斜角度を緩くする事により制動力を大きくする事は、ストローク確保と両立させる面から難しく、制動力確保と制動力を発生させるまでの時間短縮とを両立させる面からは、十分な効果を得る事は難しい。

尚、本発明に関連する技術を記載した刊行物として、例えば特許文献９がある。この特許文献９には、本発明の電動式ディスクブレーキ装置に組み込むボール減速機の基本構成が記載されている。後述する本発明の実施の形態に組み込むボール減速機の具体的構造は、前記特許文献９に記載された具体的構造と相違するが、本発明を実施する場合に、この特許文献９に記載されたボール減速機の構造を利用する事も可能である。

特開２０００−２９７８３４号公報特開２００４−１６９７２９号公報特開２００７−０９３００８号公報特開２００７−２４７６８３号公報特開２０１０−０３８３０７号公報特開２０１０−２６５９７１号公報特開２０１０−２６６００５号公報特開２０１０−２６６００６号公報特公平０７−０６２４９５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、発生する制動力を大きくでき、且つ、必要に応じて制動力を発生させるまでに要する時間を短くできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の電動式ディスクブレーキ装置は、ロータと、パッド支持部と、一対のパッドと、ピストンと、電動式アクチュエータとを備える。
このうちのロータは、車輪と共に回転する。
又、前記パッド支持部は、前記ロータに隣接する状態で車体に支持されるもので、フローティングキャリパ型ディスクブレーキの場合にはサポートが、対向ピストン型ディスクブレーキの場合にはキャリパが、それぞれ対応する。
又、前記両パッドは、前記パッド支持部に対し、前記ロータを軸方向両側から挟む状態で、軸方向の変位を可能に支持している。
又、前記ピストンは、前記両パッドのうち、少なくとも一方のパッドに対向する状態で設けられたシリンダ空間に、前記ロータの軸方向の変位を可能に設けている。
更に、前記電動式アクチュエータは、電動モータを駆動源として前記ピストンを前記シリンダ空間から押し出す方向に変位させる事により、前記両パッドを前記ロータの軸方向両側面に押し付ける。

特に、本発明の電動式ディスクブレーキ装置に於いては、前記電動式アクチュエータは、電動モータと、ボール減速機と、変換装置とを備える。
このうちの電動モータは、通電に基づいて出力軸を両方向に回転駆動する。
前記ボール減速機は、アンカプレートと、入力軸と、ボール保持部材と、複数個のボールと、ガイド溝とを備える。
このうちのアンカプレートは、前記シリンダ空間の奥端部に、前記ボール減速機の作動時に回転及び前記ピストンから遠ざかる方向への軸方向変位を阻止した状態で設けている。
又、前記入力軸は、前記アンカプレートの中心部に設けた貫通孔を挿通した状態で設け、前記電動モータへの通電に基づいて両方向に回転する。
又、前記ボール保持部材は、環状で、前記入力軸の回転に伴ってこの入力軸の回転中心に対し偏心運動する。
又、前記各ボールは、前記ボール保持部材の円周方向複数箇所に転動可能に保持されている。
又、前記ガイド溝は、前記ピストンの軸方向に関して前記各ボールを挟持する一対の面のうちの少なくとも一方の面に形成されたもので、円周方向に関する形状がサイクロイド曲線状である。
そして、前記ボール減速機は、前記ボール保持部材の回転運動を出力として取り出す様にしている。
更に、前記変換装置は、前記ボール減速機の回転出力を直線運動に変換して、前記ピストンを軸方向に変位させる。

上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記電動式アクチュエータに、前記電動モータ及び前記ボール減速機に加えて、前記変換装置を構成する押圧部材及び送りねじ部材と、予圧部材とを備えさせる。
又、前記ピストンを、前記パッド側の端部である先端側が底部により閉じられて基端側が開口した有底円筒状とする。
又、前記押圧部材は、中心部にねじ孔を有し、前記ピストン内で前記底部寄り部分に、このピストンに対する相対回転を阻止された状態で、且つ、このピストンに対する軸方向の変位を可能に組み込む。
又、前記送りねじ部材として、前記ピストンの底部寄りの端部である先端部乃至中間部に、前記ねじ孔と螺合する雄ねじ部を、基端部に外向フランジ状のスラスト受鍔部を、それぞれ設けたものを使用する。
又、前記予圧部材を、前記各ボールを挟持する一対の面同士の間でこれら各ボールを弾性的に挟持する力を付与し、これら各ボールが転動する事に対する抵抗を与えて、前記ボール減速機の入力部である前記入力軸と、同じく出力部である前記雄ねじ部との相対回転に対する抵抗を付与するものとする。
そして、前記予圧部材により前記入力軸と前記雄ねじ部との相対回転に対して付与する抵抗の大きさを、前記押圧部材の先端部と前記ピストンの底部内面との間と、前記ロータの両側面と前記両パッドのライニングとの間との、少なくとも一方が離隔している非制動状態で、前記送りねじ部材の回転に伴う前記雄ねじ部と前記ねじ孔との螺合により、前記押圧部材を軸方向に移動させる事に対する抵抗よりも大きくする。

上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、より具体的には、請求項３に記載した発明の様に、前記予圧部材を圧縮コイルばねとする。
又、この圧縮コイルばねを、先端部に内向フランジ状の係止鍔部を備えた円筒状のばねホルダ内に保持する。
更に、前記ばねホルダの基端部を前記アンカプレートに、前記係止鍔部がこのアンカプレートから離れる方向に変位する事を阻止する状態で係止する。
そして、前記圧縮コイルばねを、前記係止鍔部と前記スラスト受鍔部との間に、全長を弾性的に圧縮した状態で設ける。

上述した請求項３に記載した発明を実施する場合に、より具体的には、請求項４に記載した発明の様に、前記ボール保持部材を円環状の保持器とし、前記各ボールを、この保持器の円周方向複数箇所に設けたポケット内に、転動可能に設ける。そして、前記保持器と前記スラスト受鍔部とを、この保持器の偏心運動を許容しつつこの保持器の回転運動を伝達する継手により接続する。

上述した請求項４に記載した発明を実施する場合に、より具体的には、請求項５に記載した発明の様に、前記アンカプレートのうちで前記スラスト受鍔部に対向する側面に前記ガイド溝を設ける。そして、このガイド溝の中心線の形状を、ハイポサイクロイド曲線状又はエピサイクロイド曲線状とし、断面形状を前記各ボールの直径の１／２よりも大きな曲率半径を有する円弧状とする。

上述した本発明を実施する場合に、好ましくは請求項６に記載した発明の様に、前記各ボールを挟持する一対の面のうちの何れか一方の面に前記ガイド溝を設け、同じく他方の面のうちでこれら各ボールと転がり接触する部分に、この他方の面を有する部材を構成する材料よりも硬い材料製の補強部材を埋設する。
この様な請求項６に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項７に記載した発明の様に、前記補強部材に、断面形状が前記各ボールの直径の１／２以上の曲率半径を有する部分円弧状の軌道面を設ける。
或いは、請求項８に記載した発明の様に、前記補強部材に、部分球面状の凸曲面を設ける。

上述の様に構成する本発明の電動式ディスクブレーキ装置によれば、ボール減速機により得られる大きな減速比に対応する、大きな増力比により、一対のパッドのライニングをロータの両側面に強く押し付ける事ができて、大きな制動力を得られる。
更に、請求項２に記載した発明の様に、入力軸と雄ねじ部との相対回転に対して付与する抵抗の大きさを、非制動状態で押圧部材を軸方向に移動させる事に対する抵抗よりも大きくすれば、制動力を発生させるまでに要する時間を短くできる。

即ち、前記請求項２に記載した発明によれば、非制動状態で前記ロータの両側面と前記両パッドのライニングの摩擦面との間に存在する隙間を詰める（解消する）間は、前記ボール減速機が作動せず、前記入力軸と送りねじ部材とが同期して回転する。そして、この送りねじ部材の雄ねじ部と前記押圧部材のねじ孔との螺合に基づいて、この押圧部材がピストンにより前記パッドを前記ロータに向け押圧し、前記隙間を詰める。この間、前記送りねじ部材の回転速度を速くできる為、この隙間を詰めて制動力を発生させるまでに要する時間を短くできる。この隙間が詰まり、前記押圧部材を前記ロータに向け変位させる事に対する抵抗が大きくなった後には、前記ボール減速機が作動し、前記送りねじ部材を大きな力（トルク）で回転させる。この結果、前記両パッドのライニングの摩擦面を前記ロータの両側面に強く押し付けて、大きな制動力を発生させる事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す要部断面図。図１の下半部拡大図。電動式アクチュエータの構成部材の一部を取り出して示す分解斜視図。ボール式減速機の機能を説明する為、軸方向から見た透視図。本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。同じく、図５のＸ部拡大図。同じく、送りねじ部材を取り出してスラスト受鍔部側から見た状態で示す斜視図。図７のＹ−Ｙ断面図（Ａ）と、補強部材の拡大断面図（Ｂ）。本発明の実施の形態の第３例を示す、図７と同様の図。図９のＺ−Ｚ断面図。従来構造の１例を示す断面図。電動モータが起動してからの経過時間と、ライニングの押し付けにより発生する制動力の大きさとの関係を示す線図。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１〜５に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の電動式ディスクブレーキ装置の特徴は、電動式アクチュエータの途中にボール減速機１９を、力の伝達方向に関して直列に配置すると共に、このボール減速機１９を、大きな力を伝達する場合にのみ作動させる様に構成した点にある。本例の構造では、この様な特徴を有する構成を採用する事により、制動開始時に、ロータ１の両側面とインナ、アウタ両パッド２、３のライニング１８、１８（図１１参照）の摩擦面との間に存在する隙間を素早く詰め、その後、これら両ライニング１８、１８の摩擦面を前記ロータ１の両側面に強く押し付けて、大きな制動力を発生させる。その他の部分に関しては、前述の図１１に示した構造を含めて、従来から知られている構造と同様であるから、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、以下の実施の形態の説明では、ロータ１寄りの端となる、図１〜３の左端側を先端とし、逆側の端である、図１〜３の右端を基端とする。

本例の電動式ディスクブレーキ装置に組み込まれる電動式アクチュエータは、電動モータ８ａと、歯車式の減速機１０ａと、前記ボール減速機１９と、特許請求の範囲に記載した変換装置である送りねじ装置１２ａとを備える。そして、前記電動モータ８ａにより、前記両減速機１０ａ、１９とこの送りねじ装置１２ａとを介して、シリンダ空間６ａ内に嵌装したピストン１１ａを、前記ロータ１に向けて押し出し、制動力を発生する様にしている。尚、このピストン１１ａを前記シリンダ空間６ａに内嵌した状態で、これらピストン１１ａの外周面とシリンダ空間６ａの内周面との間に、シールリング２６を設けている。この状態でこのピストン１１ａには、このシールリング２６の摩擦力に基づいて、回転を抑える力が加わる。又、このピストン１１ａを、有底円筒状としている。即ち、このピストン１１ａの先端側を底部２７により塞ぎ、基端側を開口させている。更に、この底部２７の内面の外径寄り部分を、部分円すい凹面状の受面２８としている。

又、前記電動モータ８ａは、通電に基づいて出力軸２０を両方向に回転駆動する。又、前記歯車式の減速機１０ａは、前述の図１１に示した従来構造と同様に、複数個の歯車を噛合させて成るもので、例えば減速比を「１６」に設定している。従って、前記減速機１０ａは、前記電動モータ８ａの出力軸２０が１６回転する間に、次述するボール減速機１９の入力軸２１を１回転させ、トルクを１６倍に増大させる。

前記ボール減速機１９は、前記入力軸２１に加えて、アンカプレート２２と、特許請求の範囲に記載したボール保持部材である保持器２３と、複数個のボール２４、２４と、ガイド溝２５とを備える。このうちのアンカプレート２２は、前記シリンダ空間６ａの奥端部に設けられている。

又、前記入力軸２１は、前記アンカプレート２２の中心部に設けた貫通孔２９を挿通した状態で設け、前記電動モータ８ａへの通電に基づいて両方向に回転する。この為に、前記入力軸２１の基端部に設けた非円形部分（例えば六角柱部）を、前記減速機１０ａの最終段に設けた減速大歯車３０の中心孔の先半寄り部分に形成した非円形孔部（例えば六角孔部）に非円形嵌合させている。又、前記減速大歯車３０の中心孔の中間部乃至基半部である円孔部分に内嵌した支持軸５１を、ケーシング３１の内面に設けた円形の基端側支持孔３２に、回転自在に内嵌している。又、前記入力軸２１の先端寄り部分に、偏心軸部３３を設けている。この偏心軸部３３の中心軸は、前記入力軸２１の回転中心と平行で、この回転中心に対し偏心している。

又、前記保持器２３は、円環状で、円周方向等間隔複数箇所（図示の例では７箇所）に、それぞれが円形であるポケット３４、３４を形成している。そして、これら各ポケット３４、３４内に前記各ボール２４、２４を、転動可能に保持している。又、前記保持器２３の中心部に、円形の中心孔３５を形成し、この中心孔３５に、前記入力軸２１の中間部先端寄り部分に設けた偏心軸部３３を、回転自在に、且つ、径方向に関するがたつきなく挿通している。又、この入力軸２１の先端部に支持軸部３６を、この偏心軸部３３の先端面から突出する状態で設けている。そして、この支持軸部３６を、前記送りねじ装置１２ａを構成する送りねじ部材３７のスラスト受鍔部３８の基端面中心部に設けた、円形の先端側支持孔３９に、回転自在に支持している。この先端側支持孔３９と、前記基端側支持孔３２と、前記貫通孔２９とは、互いに同心である。一方、前記偏心軸部３３を挿通した中心孔３５の中心軸はこれら各孔３９、３２、２９の中心軸に対し偏心している。従って、前記保持器２３は、前記入力軸２１の回転に伴って、この入力軸２１の回転中心に対し偏心運動する。又、前記スラスト受鍔部３８の基端面のうちで、前記基端側支持孔３９の周囲部分は、平坦面としている。尚、このスラスト受鍔部３８の基端面のうち少なくとも、前記各ボール２４、２４が転がり接触する部分である、前記基端側支持孔３９の周囲部分には、焼き入れ、浸炭窒化等の硬化処理を施す事が好ましい。

又、前記ガイド溝２５は、前記アンカプレート２２のうちで前記スラスト受鍔部３８に対向する側面に設けている。そして、このガイド溝２５の中心線の形状をハイポサイクロイド曲線状又はエピサイクロイド曲線状とし、断面形状を前記各ボール２４、２４の直径の１／２よりも少し大きな曲率半径を有する円弧状としている。前記ハイポサイクロイド曲線及びエピサイクロイド曲線の波形の数は、前記各ボール２４、２４の数よりも１だけ少なく（図示の例では６に）している。これら各ボール２４、２４は、前記保持器２３のポケット３４、３４内に保持された状態で、前記ガイド溝２５の周方向の何れかの部分に係合しつつ、前記保持器２３の偏心運動に伴い、このガイド溝２５に沿って、図４の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）を繰り返し循環移動する。そして、この循環移動に伴って前記各ボール２４、２４のうちの一部のボール２４、２４が、前記各ポケット３４、３４のうちの一部のポケット３４、３４の内面を押し、前記保持器２３を回転させる。要するに、この保持器２３が、偏心運動しつつ回転する。本例の場合には、前記入力軸２１が７回転する間にこの保持器２３が１回転する（前記ボール減速機１９の減速比は７である）。

そこで、前記保持器２３の回転運動を、オルダム継手の如き継手により、前記送りねじ部材３７に取り出す様にしている。この継手は、前記保持器２３の偏心運動を許容しつつ、その回転運動を取り出す構造とする必要がある。この為に本例の場合には、前記保持器２３の互いに対向する前記保持器２３と前記スラスト受鍔部３８との軸方向片側面のうちの一方（図示の例ではこの保持器２３の側面）に伝達ピン４０、４０を突設し、他方（図示の例では前記スラスト受鍔部３８の側面）に円形の受凹孔４１、４１を形成している。前記保持器２３が偏心運動しつつ回転運動すると、前記各伝達ピン４０、４０と前記各受凹孔４１、４１とのうちの一部同士が係合して、前記保持器２３の回転運動を前記送りねじ部材３７に取り出す。

前記送りねじ部材３７を含んで構成する、前記送りねじ装置１２ａは、前記ボール減速機１９の回転出力を直線運動に変換して、前記ピストン１１ａを軸方向に変位させる。前記送りねじ装置１２ａは、前記送りねじ部材３７と、押圧部材４２と、予圧部材である圧縮コイルばね４３と、ばねホルダ４４とを備える。このうちの押圧部材４２は、中心部にねじ孔４５を有する。又、この押圧部材４２は、前記ピストン１１ａ内で前記底部２７寄り部分に、このピストン１１ａに対する相対回転を阻止された状態で、且つ、このピストン１１ａに対する軸方向の変位を可能に組み込んでいる。この為に、例えば前記押圧部材４２の外周面に形成した鍔部４６の外周縁と前記ピストン１１ａの内周面とを、非円形係合させている。更に、前記押圧部材４２の先端面は、前記ピストン１１ａの奥端面である前記受面２８と、できるだけ広い面積で当接する様に、部分円すい凸面状としている。

又、前記送りねじ部材３７は、前記スラスト受鍔部３８の先端側側面の中心部に、雄ねじ部４７を突設して成り、この雄ねじ部４７を、前記押圧部材４２のねじ孔４５に螺合させている。そして、前記送りねじ部材３７の回転に伴ってこの押圧部材４２を、前記ピストン１１ａの軸方向に変位させられる様にしている。

更に、前記ばねホルダ４４と前記圧縮コイルばね４３とにより、前記送りねじ部材３７のスラスト受鍔部３８を前記アンカプレート２２に向けて弾性的に押圧し、前記ボール減速機１９を構成する前記各ボール２４、２４に予圧を付与している。前記ばねホルダ４４は、先端部に、径方向内方に向け直角に折り曲げる事で内向フランジ状の係止鍔部４８を設けている。又、前記ばねホルダ４４の基端部の円周方向複数箇所に設けた周方向長孔５５、５５とこのばねホルダ４４の基端縁との間部分を径方向内方にかしめる事により、このばねホルダ４４の基端部の周方向複数箇所に、それぞれがこの基端部の内周面から突出する係止突片４９、４９を形成している。そして、これら各係止突片４９、４９を、前記アンカプレート２２の係止段部５６に係合させて、前記ばねホルダ４４がこのアンカプレート２２から離れる方向に変位する事を阻止している。更に、このアンカプレート２２の外周面に設けた係合凹部５７に、前記ばねホルダ４４の円孔（図示省略）を挿通した係合ピンの先端部を内嵌固定する事で、このばねホルダ４４と前記アンカプレート２２とが同期して回転する様にしている。前記圧縮コイルばね４３は、この状態で、前記係止鍔部４８と前記スラスト受鍔部３８との間に、全長を弾性的に圧縮した状態で、座板５０と共に設けている。

本例の場合には、この様な構成により前記各ボール２４、２４に予圧を付与し、これら各ボール２４、２４が転動する事に対する抵抗を与えている。そして、前記ボール減速機１９の入力部である前記入力軸２１と、同じく出力部である前記雄ねじ部４７との相対回転に対する抵抗を付与している。この抵抗の大きさは、非制動状態で、前記押圧部材４２の先端部と前記ピストン１１ａの底部２７の内面との間と、前記ロータ１の両側面と前記両パッド２、３のライニング１８、１８との間との、少なくとも一方が離隔している場合には、前記送りねじ部材３７の回転に伴う前記雄ねじ部４７と前記ねじ孔４５との螺合により、前記押圧部材４２を軸方向に移動させる事に対する抵抗よりも大きくする。即ち、前記入力軸２１と前記雄ねじ部４７とは、前記押圧部材４２を先端側に変位させる為に要する力が小さくて済む場合には同期して回転する（前記ボール減速機１９が機能しない）様にしている。これに対して、前記押圧部材４２の先端部が前記ピストン１１ａの底部２７の内面に当接し、且つ、前記ロータ１の両側面と前記両パッド２、３のライニング１８、１８とが当接して、前記雄ねじ部４７と前記ねじ孔４５との螺合部の抵抗が大きくなった場合には、前記ボール減速機１９を機能させて、前記雄ねじ部４７を、このボール減速機１９の減速比に見合う分（７倍）だけ大きなトルクで回転させる。

上述の様に構成する本例の電動式ディスクブレーキ装置によれば、制動力を発生させるまでに要する時間を短くでき、しかも、発生する制動力を大きくできる。以下、本例の構造により制動力を発生させる行程を説明しつつ、これらの理由に就いて説明する。
非制動状態では、前記押圧部材４２の先端部と前記ピストン１１ａの底部２７の内面とが、当接乃至は僅かに離隔している。又、前記ロータ１の両側面と前記両パッド２、３のライニング１８、１８とは少し離隔している。この状態から、制動力を発生させるべく、前記電動モータ８ａに通電し、前記減速機１０ａを介して前記入力軸２１を回転させると、前記ボール減速機１９が作動せず、前記入力軸２１と、前記送りねじ部材３７、このボール減速機１９を構成する各部材２２、２３、２４、及び、前記ばねホルダ４４とが同期して回転する。この際に、前記電動モータ８ａの出力軸２０とこの送りねじ部材３７との間の減速比は、前記歯車式の減速機１０ａの減速比である、１６となる。従って、この送りねじ部材３７を高速回転させて、前記押圧部材４２を先端側に向けて迅速に変位させ、短時間で、この押圧部材４２の先端部と前記ピストン１１ａの底部２７の内面とを当接させ、更に、前記ロータ１の両側面と前記両パッド２、３のライニング１８、１８とを当接させる事ができる。

前記押圧部材４２の先端部と前記ピストン１１ａの底部２７の内面とが当接し、更に、前記ロータ１の両側面と前記両パッド２、３のライニング１８、１８とが当接すると、前記押圧部材４２を前記ロータ１に向け変位させる事に対する抵抗が大きくなる。すると、この押圧部材４２と前記送りねじ部材３７との間の軸方向の推力に基づいて前記アンカプレート２２の基端面が、前記シリンダ空間６ａの奥端面に押し付けられる事により、このアンカプレート２２のこのシリンダ空間６ａ、延いては前記ピストン１１ａに対する回転が阻止される。そして、前記ボール減速機１９を構成する前記各ボール２４、２４が、前記アンカプレート２２のガイド溝２５と前記送りねじ部材３７のスラスト受鍔部３８の基端面との間で転動し始める。即ち、前記ボール減速機１９が作動し始めて、前記送りねじ部材３７を、このボール減速機１９の減速比分だけ大きな力で回転させる。本例の場合には、このボール減速機１９の減速比が「７」であるから、前記送りねじ部材３７は、前記電動モータ８ａの出力軸２０のトルクの１１２（１６×７）倍のトルクで回転する。実際の場合には、摩擦損失がある為、１１２倍までは大きくならないが、この摩擦損失は小さい値で済む為、制動作業の終段では、前記送りねじ部材３７を大きなトルクで回転させて、前記押圧部材４２により前記ピストン１１ａを、前記ロータ１に向けて大きな力で押し付け、大きな制動力を得る事ができる。

本例の構造の場合には、最終的には、前記ボール減速機１９を作動させて大きな減速比（トルク増大比）を得られるので、前記歯車式の減速機１０ａや前記送りねじ装置１２ａの減速比を小さく抑えられる。従って、最終的に必要とする制動力を同じと仮定すれば、図１２の実線βで示す様に、前記両ライニング１８、１８を前記ロータ１の両側面に当接させて制動力を発生させ始めるまでの時間Ｔ_２を、従来構造の場合（Ｔ_１）よりも短く（Ｔ_２＜Ｔ_１）できる。逆に言えば、従来と同じ程度の時間的遅れが許容できるのであれば、得られる制動力を大きくできる。

［実施の形態の第２例］
図５〜８は、請求項１〜７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した実施の形態の第１例の場合、図１〜２に示す様に、各ボール２４の転動面と転がり接触する、アンカプレート２２のガイド溝２５と、送りねじ部材３７のスラスト受鍔部３８の基端面とのうち、このスラスト受鍔部３８の基端面を平坦面としている。この為、前記各ボール２４の転動面とこのスラスト受鍔部３８の基端面との接触面の面圧が高くなり、スラスト受鍔部３８の基端面にフレーキングや焼き付き等の損傷が生じる可能性がある。特に、これら各ボール２４、２４を、ＳＵＪ２の如き高炭素クロム軸受鋼により、前記送りねじ部材３７を、Ｓ４５Ｃの如き炭素鋼により、それぞれ造る等、この送りねじ部材３７を、前記各ボール２４を構成する材料よりも軟らかい材料により造った場合に、前記損傷の発生が顕著になる。

本例の場合、送りねじ部材３７ａを構成するスラスト受鍔部３８ａの基端面のうち、各ボール２４、２４と転がり接触する部分に、前記送りねじ部材３７ａを構成する炭素鋼等の金属材料よりも硬い、ＳＵＪ２の如き高炭素クロム軸受鋼、チタン合金或いはセラミック等の材料製の補強部材５２、５２を埋設している。即ち、前記スラスト受鍔部３８ａの基端面に設けられ、前記各ボール２４、２４と同数（図示の例では７箇所）の凹部５３に、円柱状の補強部材５２、５２を締り嵌めで内嵌固定している。そして、これら各補強部材５２、５２の先端面に、断面形状が前記各ボール２４の直径の１／２以上の曲率半径を有する部分円弧状の軌道面５４、５４を設けている。

上述の様に構成する本例の電動式ディスクブレーキ装置によれば、前記スラスト受鍔部３８ａの基端面のうち前記各ボール２４の転動面と転がり接触する部分に、硬い材料製の補強部材５２、５２を埋設している為、前記スラスト受鍔部３８ａの基端面にフレーキング等の損傷を生じ難くできる。又、前記各補強部材５２、５２の先端面に、断面形状が部分円弧状の前記各軌道面５４、５４を設けている為、前記各ボール２４、２４の転動面とこれら各軌道面５４、５４との接触状態を線接触とする事ができる。これにより、これら両面同士の間の面圧を、上述した実施の形態の第１例の場合と比較して低く抑えられ、この点からも前記スラスト受鍔部３８ａの基端面に損傷が生じるのを抑えられる。尚、フレーキング等の損傷の発生を防止できるのであれば、前記各補強部材５２、５２の先端面を平坦面とする事もできる。

尚、本例の場合、前述した実施の形態の第１例の様な係止突片４９、４９（図２参照）は設けず、ばねホルダ４４ａの基端部の円周方向複数箇所に設けた円孔５８、５８を挿通した係合ピン５９、５９を、アンカプレート２２ａの外周面のうちこれら各円孔５８、５８に整合する部分に設けた係合凹部５７ａ、５７ａに係合している。これにより、前記ばねホルダ４４ａを、前記アンカプレート２２ａに対し回転及び軸方向の変位を阻止した状態で支持固定している。又、このばねホルダ４４ａの基端部にスリーブ６０を外嵌する事により、このばねホルダ４４ａのシリンダ空間６ａ内での回転を円滑に行える様にしている。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する部分の説明及び図示は省略する。

［実施の形態の第３例］
図９〜１０は、請求項１〜６、８に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、送りねじ部材３７ｂを構成するスラスト受鍔部３８ｂの基端面のうち、各ボール２４、２４と転がり接触する部分に、前記送りねじ部材３７ｂを構成する金属材料よりも硬い材料製の球状の補強部材５２ａ、５２ａを埋設し、前記各ボール２４の転動面と転がり接触する部分の形状を部分球状凸面としている。即ち、前記スラスト受鍔部３８ｂの基端面に設けた凹部５３ａ、５３ａに、前記各補強部材５２ａ、５２ａを締り嵌めで内嵌固定している。これにより、前記各ボール２４、２４の転動面との接触状態を点接触としている。この結果、これら各ボール２４、２４の転動面と前記スラスト受鍔部３８ｂの基端面との間に滑りが発生し難くでき、滑り摩擦の低減により、ボール減速機１９（図１参照）の伝達効率の向上を図れる。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１〜２例と同様であるから、重複する部分の説明及び図示は省略する。

本発明を実施する場合に使用するボール減速機は、図示の様な、アンカプレート側にのみガイド溝を形成した構造に限らず、前述の特許文献９に記載されている様な構造も採用可能である。即ち、互いに対向する面のうちの一方に全体がハイポサイクロイド曲線状の第一のガイド溝を、他方に全体がエピサイクロイド曲線状の第二のガイド溝を、それぞれ形成し、これら両ガイド溝同士の間に複数個のボールを配置したボール減速機も利用できる。要は、薄型の構造により大きな減速比を得られ、しかも、前記各ボールに所定の予圧を付与する事で、回転トルクを或る程度大きくできる構造であれば、利用可能である。

又、ボール保持部材の回転運動をスラスト受鍔部に伝達する為の継手としても、前記特許文献９に記載された様な、別の構造を採用する事もできる。この場合には、前記ボール保持部材と前記スラスト受鍔部との互いに対向する面の円周方向複数箇所にそれぞれ環状凹溝を形成し、これら各環状凹溝同士の間に、ボール減速機の本体部分を構成する各ボールとは別に設けられた複数のボールを挟持する。

又、本発明の構造は、電動モータは複数のピストン同士の間で共用化は可能であるにしても、減速機はピストン毎に必要になる等、油圧式のディスクブレーキ装置に比べてこのピストンを駆動する装置部分の容積が嵩む。従って、ピストンの数が少なくて済み、しかもピストン設置部分の空間を確保し易い、フローティングキャリパ型ディスクブレーキで実施する事が好ましい。但し、大型自動車用等、設置空間の確保が可能であれば、対向ピストン型ディスクブレーキで実施する事も可能である。
又、本発明の構造は、運転者によるペダルの踏み込みにより、走行中の車両を減速乃至は停止させるサービスブレーキ、或いは車両を停止状態に維持する為のパーキングブレーキに適用可能である。

１ロータ
２インナパッド
３アウタパッド
４キャリパ
５キャリパ爪
６、６ａシリンダ空間
７推力発生装置
８、８ａ電動モータ
９出力軸
１０、１０ａ減速機
１１、１１ａピストン
１２、１２ａ送りねじ装置
１３駆動側ロータ
１４駆動側ランプ溝
１５被駆動側ステータ
１６被駆動側ランプ溝
１７ボール
１８ライニング
１９ボール減速機
２０出力軸
２１入力軸
２２アンカプレート
２３保持器
２４ボール
２５ガイド溝
２６シールリング
２７底部
２８受面
２９貫通孔
３０減速大歯車
３１ケーシング
３２基端側支持孔
３３偏心軸部
３４ポケット
３５中心孔
３６支持軸部
３７、３７ａ、３７ｂ送りねじ部材
３８、３８ａ、３８ｂスラスト受鍔部
３９先端側支持孔
４０伝達ピン
４１受凹孔
４２押圧部材
４３圧縮コイルばね
４４ばねホルダ
４５ねじ孔
４６鍔部
４７雄ねじ部
４８係止鍔部
４９係止突片
５０座板
５１支持軸
５２、５２ａ補強部材
５３、５３ａ凹部
５４軌道面
５５周方向長孔
５６係止段部
５７、５７ａ係合凹部
５８円孔
５９係合ピン
６０スリーブ

Claims

車輪と共に回転するロータと、このロータに隣接する状態で車体に支持されるパッド支持部と、このロータを軸方向両側から挟む状態で、軸方向の変位を可能にこのパッド支持部に支持された、アウタ側とインナ側との一対のパッドと、これら両パッドのうち、少なくとも一方のパッドに対する状態で設けられたシリンダ空間に、前記ロータの軸方向の変位を可能に設けられたピストンと、電動モータを駆動源としてこのピストンを前記シリンダ空間から押し出す方向に変位させる事により、前記両パッドを前記ロータの軸方向両側面に押し付ける電動式アクチュエータとを備えた電動式ディスクブレーキ装置に於いて、
前記電動式アクチュエータは、電動モータと、ボール減速機と、変換装置とを備えたものであり、
このうちの電動モータは、通電に基づいて出力軸を両方向に回転駆動するものであり、
前記ボール減速機は、前記シリンダ空間の奥端部に、このボール減速機の作動時に回転及び前記ピストンから遠ざかる方向への軸方向変位を阻止された状態で設けられたアンカプレートと、このアンカプレートの中心部に設けられた貫通孔を挿通した状態で設けられ、前記電動モータへの通電に基づいて両方向に回転する入力軸と、この入力軸の回転に伴ってこの入力軸の回転中心に対し偏心運動する環状のボール保持部材と、このボール保持部材の円周方向複数箇所に転動可能に保持された複数個のボールと、前記ピストンの軸方向に関してこれら各ボールを挟持する一対の面のうちの少なくとも一方の面に形成した、円周方向に関する形状がサイクロイド曲線状であるガイド溝とを備え、前記ボール保持部材の回転運動を出力として取り出すものであり、
前記変換装置は、前記ボール減速機の回転出力を直線運動に変換して、前記ピストンを軸方向に変位させるものである事を特徴とする電動式ディスクブレーキ装置。
前記電動式アクチュエータは、前記電動モータ及び前記ボール減速機に加えて、前記変換装置を構成する押圧部材及び送りねじ部材と、予圧部材とを備え、
前記ピストンは、前記パッド側の端部である先端側が底部により閉じられて基端側が開口した有底円筒状であり、
前記押圧部材は、中心部にねじ孔を有し、前記ピストン内で前記底部寄り部分に、このピストンに対する相対回転を阻止された状態で、且つ、このピストンに対する軸方向の変位を可能に組み込まれており、
前記送りねじ部材は、前記ピストンの底部寄りの端部である先端部乃至中間部に、前記ねじ孔と螺合する雄ねじ部を、基端部に外向フランジ状のスラスト受鍔部を、それぞれ設けたものであり、
前記予圧部材は、前記各ボールを挟持する一対の面同士の間でこれら各ボールを弾性的に挟持する力を付与し、これら各ボールが転動する事に対する抵抗を与えて、前記ボール減速機の入力部である前記入力軸と、同じく出力部である前記雄ねじ部との相対回転に対する抵抗を付与するものであり、
前記予圧部材により前記入力軸と前記雄ねじ部との相対回転に対して付与する抵抗の大きさは、前記押圧部材の先端部と前記ピストンの底部内面との間と、前記ロータの両側面と前記両パッドのライニングとの間との、少なくとも一方が離隔している非制動状態で、前記送りねじ部材の回転に伴う前記雄ねじ部と前記ねじ孔との螺合により、前記押圧部材を軸方向に移動させる事に対する抵抗よりも大きい、
請求項１に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記予圧部材が圧縮コイルばねであり、この圧縮コイルばねが、先端部に内向フランジ状の係止鍔部を備えた円筒状のばねホルダ内に保持されており、このばねホルダの基端部が前記アンカプレートに、前記係止鍔部がこのアンカプレートから離れる方向に変位する事を阻止する状態で係止されており、前記圧縮コイルばねが、前記係止鍔部と前記スラスト受鍔部との間に、全長を弾性的に圧縮された状態で設けられている、請求項２に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記ボール保持部材が円環状の保持器であり、前記各ボールが、この保持器の円周方向複数箇所に設けられたポケット内に転動可能に設けられており、この保持器と前記スラスト受鍔部とが、この保持器の偏心運動を許容しつつこの保持器の回転運動を伝達する継手により接続されている、請求項３に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記アンカプレートのうちで前記スラスト受鍔部に対向する側面に前記ガイド溝が設けられており、このガイド溝の中心線の形状がハイポサイクロイド曲線状又はエピサイクロイド曲線状で、断面形状が前記各ボールの直径の１／２よりも大きな曲率半径を有する円弧状である、請求項４に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記各ボールを挟持する一対の面のうちの何れか一方の面に前記ガイド溝を設け、同じく他方の面のうちでこれら各ボールと転がり接触する部分に、この他方の面を有する部材を構成する材料よりも硬い材料製の補強部材を埋設している、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記補強部材に、断面形状が前記各ボールの直径の１／２以上の曲率半径を有する部分円弧状の軌道面を設けている、請求項６に記載した電動式ディスクブレーキ装置。
前記補強部材に、部分球面状の凸曲面を設けている、請求項６に記載した電動式ディスクブレーキ装置。