JP2014052047A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制動力の制御が容易である電動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】電動モータ１６、ギヤ機構１７および運動変換機構としてのボールねじ機構１８等の発生するスラスト力Ｆが、伝達機構１４を介して第１パッド６側へ伝達される。第１パッド６がディスク２側へ押圧されて車輪を制動する。伝達機構１４は、第１伝動部材３１および第２伝動部材３２のスラスト方向ＳＴに対向する伝動面３４，３５間に、ボール３３を介在している。第１パッド６は、ディスク２の回転方向への制動反力を受ける。各ボール３３が伝動面３４，３５に含まれる平坦面に１点で接触する。前記制動反力によるモーメント荷重は電動アクチュエータ１３側に伝達されない。
【選択図】図２

Description

本発明は電動ブレーキ装置に関する。

近年、ブレーキ装置として、従来の油圧式ブレーキ装置に代わり、電動式ブレーキ装置の開発が進められている。例えば、特許文献１では、電動モータによりボールねじ機構のボールナットを回転させ、回り止めされたねじ軸を軸方向に進退させる。これにより、ねじ軸の先端に取り付けられたインナ側パッドを、回転しているディスクに押圧し、このインナ側パッドと反対側のキャリパ側パッドとで、ディスクを挟持することにより、ディスクに対して制動力を与える。

特開２０００−１１０８６０号公報

ブレーキ装置の非制動時において、パッドとディスクとの間の隙間を大きくした場合、制動力が立ち上がるまでの応答性が低下するため、前記隙間を非常に小さな隙間量に設定している。このため、パッドがディスクに摺接して引き摺られ、ねじ軸がラジアル方向の荷重（モーメント荷重）を受ける場合がある。
その状態からブレーキ装置を制動させようとすると、ボールねじ機構の作動性が悪くなり、制動力を制御することが困難となるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、制動力の制御が容易である電動ブレーキ装置を提供することである。

前記目的を達成するため、 請求項１の発明は、パッド（６）を車輪と一体回転するディスク（２）に押圧して制動力を発生させるキャリパ（３）を備え、前記キャリパは、車輪軸方向（Ｘ１）に平行なスラスト方向（ＳＴ）にスラスト力（Ｆ）を発生する電動アクチュエータ（１３；１３Ａ）と、前記電動アクチュエータの発生するスラスト力を前記パッドに伝達する伝達機構（１４；１４Ａ；１４Ｂ；１４Ｃ）と、を含み、前記伝達機構は、前記スラスト方向に対向した一対の伝動面（３４，３５；３４Ａ，３５；３４，３５Ｂ；３４，３５Ｃ）をそれぞれ形成した一対の伝動部材（３１，３２；３１Ａ，３２；３１，３２Ｂ；３１，３２Ｃ）と、前記一対の伝動面間に介在した複数のボール（３３）と、を含み、前記一対の伝動面の少なくとも一方は、前記スラスト方向に直交する平坦面を含み、各ボールは、前記平坦面に１点で接触している電動ブレーキ装置（１；１Ａ；１Ｂ；１Ｃ）を提供する。

請求項２のように、前記一対の伝動部材の一方が、前記電動アクチュエータに連結され、前記一対の伝動部材の他方が、前記パッドを前記ディスク側へ押圧するバックアッププレート（４）に連結されていてもよい。
また、請求項３のように、前記一対の伝動部材の他方を前記一対の伝動部材の一方へ向けて付勢する弾性部材（３８）を備えていてもよい。

また、請求項４のように、前記伝達機構は、前記一対の伝動面間に介在して前記複数のボールを保持した保持器（３６）を含んでいてもよい。
また、請求項５のように、前記一対の伝動部材の何れか一方は、前記保持器を取り囲む外周壁（３７）を含んでいてもよい。
また、請求項６のように、前記電動アクチュエータは、電動モータ（１６）と、前記電動モータの回転を前記スラスト方向の直線運動に変換する運動変換機構（１８）を含み、前記運動変換機構は、前記電動モータによって回転駆動される入力部材（２２；２４Ａ）と、前記入力部材の回転に伴って前記スラスト方向に移動する出力部材（２４；２２Ａ）と、を含んでいてもよい。

また、請求項７のように、前記入力部材は、ねじ軸（２２；２２Ａ）と前記ねじ軸にボール（２３）を介して螺合したボールナット（２４；２４Ａ）との何れか一方を含み、前記出力部材は、前記ねじ軸と前記ボールナットとの他方を含んでいてもよい。

請求項１の発明によれば、電動アクチュエータの発生するスラスト力が伝達機構を介してパッド側へ伝達されて、パッドがディスク側へ押圧され、パッドがディスクに対してディスクの回転方向とは反対方向への摩擦力による制動力を及ぼす。逆に、パッドは、ディスクからディスクの回転方向への制動反力を受ける。このとき、一対の伝動面の少なくとも一方の平坦面に対して、各ボールが１点で接触するので、パッド側から電動アクチュエータ側へは、スラスト方向の反力のみが伝達され、前記制動反力によるモーメント荷重は伝達されない。したがって、電動アクチュエータを介する制動力の制御が容易である。

また、請求項２の発明によれば、バックアッププレートに連結された伝動部材が、制動反力によるモーメント荷重を受けても、そのモーメント荷重が、電動アクチュエータに連結された伝動部材には伝達されない。
また、請求項３の発明によれば、弾性部材によって、両伝動部材を電動アクチュエータ側へ一体的に移動させることができる。

また、請求項４の発明によれば、一対の伝動面間に介在する複数のボールを保持器によって保持するので、ボールを安定して保持してスラスト力を安定して伝達することができる。
また、請求項５の発明によれば、外周壁内に保持器を収容することができる。
また、請求項６の発明によれば、電動モータによって入力部材を回転駆動することで、出力部材をスラスト方向に移動させて、伝達機構側へスラスト力を付与することができる。

また、請求項７の発明によれば、ボールねじ機構によって、回転運動を直線運動にスムーズに変換することができる。

本発明の一実施形態の電動ブレーキ装置の概略断面図であり、非制動時を示している。 電動ブレーキ装置の概略断面図であり、制動時を示している。 本発明の別の実施形態の電動ブレーキ装置の要部の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態の伝達機構の概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態の伝達機構の概略断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付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の電動ブレーキ装置の非制動状態の概略断面図である。図２は電動ブレーキ装置の制動状態の概略断面図である。図１を参照して、電動ブレーキ装置１は、自動車等の車輪と一体回転するディスク２に摩擦による制動力を付与する装置である。

電動ブレーキ装置１は、例えばナックル（図示しない）等に移動可能に支持されたフローティングタイプのキャリパ３と、ディスク２を挟んで配置され、キャリパ３によって互いに接近、離間可能に支持された第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５と、第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５にそれぞれ固定され、図２に示すようにディスク２の対応する側面をそれぞれ押圧可能な第１パッド６および第２パッド７とを備えている。

キャリパ３は、互いに固定された第１ボディ８および第２ボディ９と、第２ボディ９に固定されたカバー１０とを備えている。第１ボディ８は、本体部８ａと、本体部８ａと架橋部８ｂを介して連結された腕部８ｃとを備えている。
第１バックプレート４は、本体部８ａを挿通した支持孔１１に軸方向（後述するスラスト方向ＳＴに相当）に移動可能に支持された支軸１２の一端１２ａに固定されている。第２バックアッププレート５は、腕部８ｃに固定されている。第２ボディ９は、本体部８ａに固定されている。

キャリパ３は、両パッド６，７をディスク２に押圧して制動力を発生させる機能を果たす。具体的には、キャリパ３は、車輪軸方向Ｘ１に平行なスラスト方向ＳＴのスラスト力Ｆ（図２を参照）を発生する電動アクチュエータ１３と、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力Ｆをパッドに伝達する伝達機構１４とを備える。
電動アクチュエータ１３は、第２ボディ９から延設された取付ステー１５に固定されたモータハウジング１６ａと出力軸としての回転軸１６ｂとを有する電動モータ１６と、電動モータ１６の回転出力を減速しつつ伝達するギヤ機構１７と、ギヤ機構１７を介して伝達される回転運動をスラスト方向ＳＴの直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構１８とを備えている。

ギヤ機構１７は、回転軸１６ｂの一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ１９と、駆動ギヤ１９に噛み合うアイドルギヤ２０と、アイドルギヤ２０に噛み合う被動ギヤ２１とを備えている。アイドルギヤ２０は、第２ボディ９に回転可能に軸支されている。カバー１０は、ギヤ機構１７を覆うようにして、第２ボディ９に固定されている。
ボールねじ機構１８は、一端に被動ギヤ２１が固定され且つ軸方向（スラスト方向ＳＴに相当）の移動が規制された入力部材としてのねじ軸２２と、ねじ軸２２にボール２３を介して螺合し且つ回転が規制された出力部材としてのボールナット２４とを備えている。

具体的には、ねじ軸２２は、周溝からなる被係合溝２５を有している。第２ボディ９に固定された係合凸部２６が、ねじ軸２２の被係合溝２５に係合することにより、ねじ軸２２の軸方向の移動が規制されている。
また、ボールナット２４は、第２ボディ９に設けられた支持孔２７に挿通されている。支持孔２７には、軸方向に延びる案内溝２８が形成されている。ボールナット２４の外周には、径方向外方に突出して案内溝２８に係合した凸部２９が設けられている。凸部２９と案内溝２８との係合により、ボールナット２４の回転が規制されている。また、案内溝２８が、凸部２９を介してボールナット２４の軸方向（スラスト方向ＳＴに相当）の移動を案内する機能を果たす。

電動モータ１６の回転軸１６ｂの回転が、ギヤ機構１７を介して伝達されて、ねじ軸２２が回転すると、ボールナット２４が軸方向（スラスト方向ＳＴ）に移動する。
伝達機構１４は、電動アクチュエータ１３に連結された第１伝動部材３１と、第１パッド６の第１バックアッププレート４に連結された第２伝動部材３２と、複数のボール３３とを備えている。具体的には、第１伝動部材３１は、ボールナット２４の一端に固定されている。第２伝動部材３２は、第１パッド６の第１バックアッププレート４を一端１２ａに支持した支軸１２の他端１２ｂに固定されている。

第１伝動部材３１に形成された第１伝動面３４と、第２伝動部材３２に形成された第２伝動面３５とが、軸方向（スラスト方向ＳＴ）に対向している。複数のボール３３は、第１伝動面３４と第２伝動面３５との間に介在し両伝動面３４，３５間にスラスト力Ｆを伝達する。第１伝動面３４および第２伝動面３５の少なくとも一方（本実施形態では、両伝動面３４，３５）は、軸方向（スラスト方向ＳＴ）に直交する平坦面（ねじ軸２２の中心軸線に直交する軸直角面に相当）を含んでおり、各ボール３３は、前記平坦面に１点で接触している。

伝達機構１４は、第１伝動面３４と第２伝動面３５との間に介在して複数のボール３３を保持した保持器３６を備えている。第１伝動部材３１および第２伝動部材３２の何れか一方（本実施形態では第２伝動部材３２）が、保持器３６を取り囲む外周壁３７を含んでいる。
第１ボディ８の本体部８ａと伝達機構１４の第２伝動部材３２との間には、第２伝動部材３２を第１伝動部材３１側へ向けて弾性的に付勢する弾性部材３８が介在している。弾性部材３８は、例えば支軸１２を取り囲む圧縮コイルばねであってもよいし、環状の皿ばねであってもよい。

弾性部材３８は、電動ブレーキ装置１の非制動時に、ボールナット２４が後退したときに、第２伝動部材３２をボールナット２４に同行させて後退させる戻しばねとして機能する。また、弾性部材３８は、第２伝動部材３２、支軸１２および第１バックアッププレート４を介して第１バッド６をディスク２から離反させる戻しばねとしても機能する。
本実施形態によれば、電動ブレーキ装置１の制動時には、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力Ｆが伝達機構１４を介して第１パッド６側へ伝達されて、図２に示すように、第１パッド６がディスク２側へ押圧され、第１パッド６がディスク２に対してディスク２の回転方向（例えば紙面に直交して紙面の表側へ向かう方向）とは反対方向（例えば紙面に直交して紙面の裏側へ向かう方向）への摩擦力による制動力を及ぼす。逆に、第１パッド６は、ディスク２からディスク２の前記回転方向に働く制動反力を受ける。

このとき、伝達機構１４において、第１伝動面３４および第２伝動面３５の少なくとも一方（本実施形態では、両伝動面３４，３５）の平坦面に対して、各ボール３３が１点で接触するので、第１パッド６側から電動アクチュエータ１３側へは、スラスト方向ＳＴの反力のみが伝達され、前記制動反力によるモーメント荷重は伝達されない。したがって、電動アクチュエータ１３を介する制動力の制御が容易である。

具体的には、第１バックアッププレート４に連結された第２伝動部材３２が、制動反力によるモーメント荷重を受けても、そのモーメント荷重が、電動アクチュエータ１３（具体的には、電動アクチュエータ１３のボールねじ機構１８のボールナット２４）に連結された第１伝動部材３１には伝達されない。
また、第１伝動面３４および第２伝動面３５間に介在する複数のボール３３を保持器３６によって保持するので、ボール３３を安定して保持してスラスト力Ｆを安定して伝達することができる。

また、第２伝動部材３２に設けられた外周壁３７内に保持器３６を収容することができる。
また、電動モータ１６によって入力部材（ねじ軸２２）を回転駆動することで、出力部材（ボールナット２４）をスラスト方向ＳＴに移動させて、伝達機構１４側へスラスト力Ｆを付与することができる。

また、運動変換機構としてボールねじ機構１８を用いるので、回転運動を直線運動にスムーズに変換することができる。
図３は本発明の別の実施形態の電動ブレーキ装置１Ａの要部の断面図である。本実施形態が図１の実施形態と主に異なるのは、下記である。すなわち、図１の実施形態では、電動アクチュエータ１３に含まれる運動変換機構としてのボールねじ機構１８が、入力部材としてのねじ軸２２と出力部材としてのボールナット２４とを含んでいたのに対して、本実施形態では、電動アクチュエータ１３Ａに含まれる運動変換機構としてのボールねじ機構１８Ａが、入力部材としてのボールナット２４Ａと、出力部材としてのねじ軸２２Ａとを含んでいる。

すなわち、図３に示すように、ボールねじ機構１８Ａは、一端に被動ギヤ２１が固定され且つ軸方向（スラスト方向ＳＴ）移動が規制された入力部材としてのボールナット２４Ａと、ボールナット２４Ａにボール２３を介して螺合し且つ回転が規制された出力部材としてのねじ軸２２Ａとを備えている。
ボールナット２４Ａは、周溝からなる被係合溝２５Ａを有している。第２ボディ９Ａに固定された係合凸部２６Ａが被係合溝２５Ａに係合することにより、ボールナット２４Ａの軸方向の移動が規制されている。また、ボールナット２４Ａは、第２ボディ９Ａに設けられた支持孔２７Ａに挿通されている。

出力部材としてのねじ軸２２Ａの一端に、伝達機構１４Ａの、平坦な第１伝動面３４Ａを有する第１伝動部材３１Ａが固定されている。第２ボディ９Ａには、スラスト方向ＳＴと平行に延びる案内溝２８Ａが形成されている。一方、第１伝動部材３１Ａは、径方向外方に突出して第２ボディ９Ａの案内溝２８Ａに係合した凸部２９Ａを有している。凸部２９Ａと案内溝２８Ａとの係合により、第１伝動部材３１Ａを介してねじ軸２２Ａの回転が規制されている。また、案内溝２８Ａが凸部２９Ａを介して、ねじ軸２２Ａの軸方向（スラスト方向ＳＴ）の移動を案内する機能を果たす。

電動モータ１６の回転軸１６ｂの回転が、ギヤ機構１７を介して伝達されて、ボールナット２４Ａが回転すると、ねじ軸２２Ａが軸方向（スラスト方向ＳＴ）に移動する。
本実施形態の構成要素において、図１の実施形態と同じ構成要素には、図１の実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。本実施形態によれば、図１の実施形態と同じ作用効果を奏することができ、電動アクチュエータを１３Ａを介する制動力の制御を容易化することができる。

本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、各前記実施形態では、電動ブレーキ装置１；１Ａの伝達機構１４；１４Ａにおいて、各ボール３３が両伝動部材３１，３２；３１Ａ，３２の伝動面３４，３５；３４Ａ，３５の双方の平坦面に対してそれぞれ１点で接触していた。これに代えて、例えば、図４の電動ブレーキ装置１Ｂの伝達機構１４Ｂや図５の電動ブレーキ装置１Ｃの伝達機構１４Ｃに示すように、各ボール３３が、平坦面を含む伝動面の何れか一方にのみ、１点で接触し、他方には、２点接触（図４を参照）または面接触（図５を参照）するものであってもよい。

具体的には、図４の伝達機構１４Ｂでは、何れか一方の伝動部材の伝動面である例えば第２伝動部材３２Ｂの第２伝動面３５Ｂに、断面Ｖ字形形状の環状の保持溝３９を設けて、各ボール３３を環状の保持溝３９に２点で接触させている。
また、図５の伝達機構１４Ｃでは、何れか一方の伝動部材の伝動面である例えば第２伝動部材３２Ｃの第２伝動面３５Ｃに、断面半円状の環状の保持溝４０を設けて、各ボール３３を保持溝４０に面接触させている。

図４および図５の各実施形態では、図１や図３の実施形態で用いていた保持器３６を保持する外周壁３７を廃止することができる。なお、図４および図５に代えて、図示していないが、１点接触させる伝動面を第２伝動面とし、２点接触または面接触させる伝動面を第１伝動面としてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１；１Ａ；１Ｂ；１Ｃ…電動ブレーキ装置、２…ディスク、３…キャリパ、４…第１バックアッププレート４、５…第２バックアッププレート、６…第１パッド、７…第２パッド、８…第１ボディ、９；９Ａ…第２ボディ、１０…カバー、１１…支持孔、１２…支軸、１３；１３Ａ…電動アクチュエータ、１４；１４Ａ；１４Ｂ；１４Ｃ…伝達機構、１６…電動モータ、１７…ギヤ機構、１８；１８Ａ…ボールねじ機構（運動変換機構）、２２…ねじ軸（入力部材）、２２Ａ…ねじ軸（出力部材）、２３…ボール、２４…ボールナット（出力部材）、２４Ａ…ボールナット（入力部材）、２５；２５Ａ…被係合溝、２６；２６Ａ…係合凸部、２７；２７Ａ…支持孔、２８；２８Ａ…案内溝、２９；２９Ａ…凸部、３１；３１Ａ…第１伝動部材、３２；３２Ｂ；３２Ｃ…第２伝動部材、３３…ボール、３４；３４Ａ…第１伝動面、３５；３５Ｂ；３５Ｃ…第２伝動面、３６…保持器、３７…外周壁、３８…弾性部材、３９，４０…保持溝、Ｘ１…車輪軸方向、ＳＴ…スラスト方向

Claims (7)

1. パッドを車輪と一体回転するディスクに押圧して制動力を発生させるキャリパを備え、 前記キャリパは、車輪軸方向に平行なスラスト方向にスラスト力を発生する電動アクチュエータと、前記電動アクチュエータの発生するスラスト力を前記パッドに伝達する伝達機構と、を含み、
   前記伝達機構は、前記スラスト方向に対向した一対の伝動面をそれぞれ形成した一対の伝動部材と、前記一対の伝動面間に介在した複数のボールと、を含み、
   前記一対の伝動面の少なくとも一方は、前記スラスト方向に直交する平坦面を含み、
   各ボールは、前記平坦面に１点で接触している電動ブレーキ装置。
2. 請求項１において、前記一対の伝動部材の一方が、前記電動アクチュエータに連結され、前記一対の伝動部材の他方が、前記パッドを前記ディスク側へ押圧するバックアッププレートに連結されている電動ブレーキ装置。
3. 請求項２において、前記一対の伝動部材の他方を前記一対の伝動部材の一方へ向けて付勢する弾性部材を備える電動ブレーキ装置。
4. 請求項１から３の何れか１項において、前記伝達機構は、前記一対の伝動面間に介在して前記複数のボールを保持した保持器を含む電動ブレーキ装置。
5. 請求項４において、前記一対の伝動部材の何れか一方は、前記保持器を取り囲む外周壁を含む電動ブレーキ装置。
6. 請求項１から５の何れか１項において、前記電動アクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転を前記スラスト方向の直線運動に変換する運動変換機構を含み、
   前記運動変換機構は、前記電動モータによって回転駆動される入力部材と、前記入力部材の回転に伴って前記スラスト方向に移動する出力部材と、を含む電動ブレーキ装置。
7. 請求項６において、前記入力部材は、ねじ軸と前記ねじ軸にボールを介して螺合したボールナットとの何れか一方を含み、前記出力部材は、前記ねじ軸と前記ボールナットとの他方を含む電動ブレーキ装置。

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