JP2015052341A - 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】異物の侵入を防止するキャップ部材の組み付けを不要として組み立ての容易化とコストの低減を図ることである。
【解決手段】ハウジング２１内にスライド自在に組み込まれた外輪部材２２と回転軸２７との間に遊星ローラ５１を組込み、上記回転軸２７の回転により、その回転軸２７との接触摩擦によって遊星ローラ５１を自転させつつ公転させ、その遊星ローラ５１の外径面に形成された螺旋溝５３または円周溝と外輪部材２２の内径面に設けられた螺旋凸条５２との噛み合いによって外輪部材２２を軸方向に移動させる。外輪部材２２を、ハウジング２１の開口端側に位置する端部が閉塞するキャップ状とし、その閉塞端壁２３によって内部に異物が侵入するのを防止し、キャップ部材の組み付けを不要とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーキパッド等の被駆動部材を直線駆動する電動式直動アクチュエータおよびその電動式直動アクチュエータを用いた電動式ブレーキ装置に関する。

電動モータを駆動源とする電動式直動アクチュエータとして、特許文献１および特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１および２に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータによって回転駆動される回転軸と軸方向に移動自在に支持された外輪部材との間に遊星ローラを組込み、上記回転軸の回転により、その回転軸との接触摩擦によって遊星ローラを自転させつつ公転させ、その遊星ローラの外径面に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材の内径面に設けられた螺旋凸条との噛み合いによって外輪部材を軸方向に移動させるようにしている。

特開２０１０−６５７７７号公報 特開２０１０−９０９５９号公報

ところで、上記特許文献１および２に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、外輪部材は両端が開口する円筒状とされている。このとき、アウタ側の端部開口から外輪部材の内部に異物が侵入すると、その異物の噛み込みによって遊星ローラの回転が阻害され、外輪部材を軸方向に移動させることができなくなる可能性があるため、アウタ側の端部開口内にキャップ部材を圧入して端部開口を閉塞している。

ここで、キャップ部材が外輪部材と同様に金属製であると、金属同士の圧入になるため、キャップ部材の外径面および外輪部材の内径面を極めて高精度に加工する必要があり、加工に非常に手間が係ると共にコストも高く、圧入に手間が係ることになる。また、精度の高い加工を施したとしても、圧入の際、キャップ部材と外輪部材の相互に傾きが生じると、圧入することができなくなり、無理に圧入すると、嵌合面間に隙間が形成されて、密閉性に問題が生じる。

そのような不都合は、圧入面間に樹脂やゴムを介在し、あるいは、キャップ部材そのものを樹脂やゴムで形成することによって解消することができるが、外輪部材によって直線移動される被駆動部材が電動式ブレーキ装置のブレーキパッドであると、ブレーキパッドの裏面側では２００〜３００℃の高温となるため、樹脂やゴムが劣化し、耐久性に問題が生じる。

この発明の課題は、外輪部材に対しての異物侵入防止用キャップ部材の組み付けを不要として組み立ての容易化とコストの低減を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、ハウジング内に外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に電動モータを駆動源として回転駆動される回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラのそれぞれを前記回転軸を中心にして回転可能なキャリヤにより回転自在に支持し、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記複数の遊星ローラのそれぞれ外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む円周溝、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、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により複数の遊星ローラを自転および公転させて前記外輪部材を軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、前記外輪部材を、前記ハウジングの開口端側に位置する端部が閉塞するキャップ状とした構成を採用したのである。

また、この発明に係る電動式ブレーキ装置においては、電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした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がこの発明に係る上記電動式直動アクチュエータからなり、その電動式直動アクチュエータにおける外輪部材の閉塞端壁にブレーキパッドを接続した構成を採用したのである。

上記の構成からなる電動式直動アクチュエータにおいて、電動モータの駆動により回転軸を回転させると、遊星ローラが回転軸との摩擦接触によって自転しつつ公転し、遊星ローラの外径面に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材の内径面に設けられた螺旋凸条の噛み合いにより外輪部材が軸方向に直線移動する。

このため、上記外輪部材に電動式ブレーキ装置のブレーキパッドを接続することにより、ブレーキパッドを直線駆動してディスクロータに押し付けることができ、ディスクロータに制動力を付与することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、外輪部材をキャップ状とし、そのキャップ状外輪部材を閉塞端壁がハウジングの開口端から外部に臨む組み込みとしているため、外輪部材の端部に設けられた閉塞端壁によって内部に異物が侵入するのを防止することができる。このため、キャップ部材の組み込みを不要とする状態で密封性を確保することができる。

ここで、外輪部材の閉塞端部側の内径面に螺旋溝加工用の切削工具の逃がし溝を設けておくと、切削工具により外輪部材の内径面に螺旋溝を切削することによって螺旋凸条を形成することができると共に、外輪部材の開口端から逃がし溝に至る範囲の全体にわたって完全な形状の螺旋凸条を形成することができる。このとき、逃がし溝は外輪部材の閉塞端部に設けられているため、外輪部材の内径面における軸方向のほぼ全長にわたって完全な形状の螺旋凸条を形成することができる。

また、外輪部材における閉塞端壁の外端面に被駆動部材としてのブレーキパッドに設けられた回り止め突起が係合可能な回り止め溝を設けておくことによってブレーキパッドに設けられた回り止め突起を上記回り止め溝に係合させることにより、外輪部材を簡単に回転不能状態にすることができる。

さらに、複数の遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する遊星ローラ数と同数のローラ軸をキャリヤによって径方向に移動自在に支持し、縮径方向への弾性力を有する弾性リングを上記複数のローラ軸のそれぞれ両端部に形成されたリング溝の溝底面に外接する組付けとして複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に圧接する方向に向けて付勢することにより、回転軸と遊星ローラの相互間における滑りを防止し、回転軸の回転を遊星ローラに確実に伝達することができる。

この場合、弾性リングは、周方向の一部に切り離し端を有する断面形状が矩形状とされたＣ形リングであってもよく、あるいは、断面形状が円形の線材の折曲げにより形成されて、巻き数が１巻き以上とされたリングばねであってもよい。弾性部材として断面形状が矩形状とされたＣ形リングを採用すると、リングばねに比較して弾性力が高く、回転軸の外径面に遊星ローラを強く接触させることができる。また、断面形状が矩形状のＣ形リングにおいてはローラ軸の両端部に形成された断面角形のリング溝にぴったりと嵌まり込む取付けとすることができるため、上記リング溝の壁面により弾性リングとしてのＣ形リングがリング溝から脱落するのを確実に防止することができる。その結果、回転軸の回転を遊星ローラにより確実に伝達することができ、トルク伝達の効率を高めることができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいては、上記のように、外輪部材をハウジングの開口端側に位置する端部が閉塞するキャップ状としたことにより、外輪部材の端部に設けられた閉塞端壁によって内部に異物が侵入するのを防止することができる。このため、キャップ部材の組み込みを不要とする状態で密封性を確保することができ、組み立ての容易化とコストの低減を図ることができる。

この発明に係る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の実施の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に沿った断面図 図１のIV−IV線に沿った断面図 外輪部材の閉塞端部を拡大して示す断面図 図１に示す外輪部材の左側面図 ローラ軸を回転軸に向けて付勢する弾性リングの他の例を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、電動式ブレーキ装置は、図示省略した車輪と一体に回転するディスクロータ１０の外周囲にキャリパ１１を設け、そのキャリパ１１の一端部にディスクロータ１０のアウタ側面の外周部と軸方向で対向する爪部１２を設け、その爪部１２でアウタ側ブレーキパッド１３を支持している。

また、ディスクロータ１０のインナ側面の外周部にインナ側ブレーキパッド１４を対向配置し、そのインナ側ブレーキパッド１４をキャリパ１１の他側部に設けられた電動式直動アクチュエータ２０によりディスクロータ１０に向けて移動させるようにしている。

ここで、ディスクロータ１０の外周部におけるインナ側にはマウント１７が設けられている。マウント１７はナックルに支持されて固定の配置とされ、その両側部に設けられた対向一対のピン支持片１８のそれぞれにディスクロータ１０に対して直交方向に延びるスライドピン１９が設けられ、そのスライドピン１９のそれぞれによってキャリパ１１がスライド自在に支持されている。また、マウント１７は、アウタ側ブレーキパッド１３およびインナ側ブレーキパッド１４のそれぞれを回転不能（回り止め）とする状態で軸方向に移動可能に支持している。

図１に示すように、電動式直動アクチュエータ２０は、キャリパ１１の他端部に一体化された円筒状のハウジング２１を有している。ハウジング２１内にはスライド部材としての外輪部材２２が組込まれている。

外輪部材２２は、キャップ状をなし、その閉塞端壁２３がハウジング２１のアウタ側の開口端に配置される組み込みとされている。また、外輪部材２２は、ハウジング２１に対し軸方向にスライド自在に支持されており、後述するようにインナ側ブレーキパッド１４に対して回り止めされている。

外輪部材２２は中炭素鋼を素材とし、鍛造によってキャップ状とされ、その鍛造後、切削、熱処理、研削が施されて製品とされている。鍛造に際し、冷間鍛造を採用すると、環境にやさしく、低コスト化を図ることができる。

ハウジング２１内には、外輪部材２２のインナ側端部より内側に軸支持部材２４が組込まれている。軸支持部材２４は円盤状をなし、その中央部にはボス部２４ａが設けられている。軸支持部材２４は、ハウジング２１のインナ側端部の内周に設けられた環状突出部２５によってハウジング２１のインナ側端部から抜け出るのが防止されている。

軸支持部材２４のボス部２４ａ内には一対の転がり軸受２６が軸方向に間隔をおいて組込まれ、その転がり軸受２６によって外輪部材２２の軸心上に配置された回転軸２７が回転自在に支持されている。

回転軸２７のインナ側の端部は、ハウジング２１のインナ側端部に取付けられたギヤケース２８内に臨んでいる。図１および図２に示すように、ギヤケース２８は、ベースプレート２８ａと、そのベースプレート２８ａの表面を覆うカバー２８ｂとからなる。このギヤケース２８はカバー２８ｂの表面からハウジング２１のインナ側端部にねじ込まれるボルト２９の締め付けによってハウジング２１に固定される。

ギヤケース２８のベースプレート２８ａには電動モータ３０が支持されている。電動モータ３０のロータ軸３１の軸端部はギヤケース２８内に位置し、そのロータ軸３１の回転はギヤケース２８内に組込まれたギヤ減速機構４０によって回転軸２７に伝達されるようになっている。

ギヤ減速機構４０は、電動モータ３０のロータ軸３１に取付けられた入力ギヤ４１の回転を一次減速ギヤ列Ｇ_１および二次減速ギヤ列Ｇ_２により順次減速して回転軸２７の軸端部に取付けられた出力ギヤ４２に伝達し、回転軸２７を回転させるようにしている。

図１に示すように、回転軸２７と外輪部材２２の相互間には回転軸２７の回転運動を外輪部材２２の軸方向への直線運動に変換する回転・直動変換機構５０が設けられている。

図１および図３に示すように、回転・直動変換機構５０は、外輪部材２２と回転軸２７との間に組み込まれた遊星ローラ５１の外周に外輪部材２２の内周に設けられた螺旋凸条５２に噛合する螺旋溝５３を同一ピッチで、リード角を相違させて形成し、上記回転軸２７の回転により、その回転軸２７との接触により遊星ローラ５１を自転させつつ公転させて外輪部材２２を軸方向に移動させるようにしている。なお、螺旋溝５３に代えて、複数の円周溝を螺旋凸条５２と同一のピッチで軸方向に等間隔に形成してもよい。

ここで、遊星ローラ５１は、回転軸２７を中心にして回転自在に支持されたキャリヤ５４によって回転自在に支持されている。キャリヤ５４は軸方向で対向する一対のディスク５４ａ、５４ｂを有し、一方のディスク５４ａの片面外周部には他方のディスク５４ｂに向けて複数の間隔調整部材５４ｃが周方向に間隔をおいて設けられ、その間隔調整部材５４ｃの端面にねじ込まれるねじ５５の締付けによって一対のディスク５４ａ、５４ｂが互いに連結されている。

一対のディスク５４ａ、５４ｂのそれぞれは、回転軸２７との間に組込まれたすべり軸受５６によって回転自在に支持されており、アウタ側ディスク５４ａを回転自在に支持するすべり軸受５６は回転軸２７の軸端部に嵌合したワッシャ５７および回転軸２７の軸端部に取付けた止め輪５８によって抜止めされている。

また、一対のディスク５４ａ、５４ｂのそれぞれには、軸方向で対向する一対の長孔からなる軸挿入孔５９が周方向に間隔をおいて設けられ、その対向一対の軸挿入孔５９により両端部がスライド自在に支持された複数のローラ軸６０のそれぞれによって遊星ローラ５１が回転自在に支持されている。

複数のローラ軸６０の両端部は、ディスク５４ａ、５４ｂを貫通し、そのディスク５４ａ、５４ｂの外側面から外部に位置する端部外周にリング溝６０ａが形成され、そのリング溝６０ａの溝底面に外接するようにして弾性リング６１が組付けられている。

図４および図５に示すように、弾性リング６１は、周方向の一部に切り離し端を有するＣ形リングからなり、その断面形状が矩形とされている。このＣ形リング６１は拡径された状態での組込みとされて縮径方向への復元弾性を有し、その弾性力によりローラ軸６０が内向きに付勢され、遊星ローラ５１が回転軸２７の外径面に圧接されている。このため、回転軸２７が回転すると、その回転軸２７の外径面に対する摩擦接触によって遊星ローラ５１が接触回転する。

ここで、Ｃ形リング６１が回転して切り離し部がローラ軸６０と対向すると、そのローラ軸６０を径方向内方に付勢することができなくなる可能性がある。そのような不都合の発生を防止するため、回り止め手段ＸによりＣ形リング６１を回り止めしている。

回り止め手段Ｘとして、ここでは、図４に示すように、Ｃ形リング６１の両端部に内向きの折曲げ片６１ａを設け、その折曲げ片６１ａを周方向で隣接する２本ローラ軸６０のそれぞれに係合させるようにしているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ｃ形リング６１に周方向の一部に直線部を形成して、その直線部の両端に形成される一対の屈曲部を周方向で隣接する２本のローラ軸６０のそれぞれに係合させるようにしてもよい。

図１に示すように、キャリヤ５４におけるインナ側ディスク５４ｂと遊星ローラ５１の軸方向の対向部間には、遊星ローラ５１側から順に、スラスト軸受６２、加圧板６３および受圧板６４が組み込まれ、加圧板６３と受圧板６４は球面座６５を介して接触している。また、受圧板６４とローラ軸６０の嵌合面間には隙間が設けられ、その隙間の範囲内においてローラ軸６０と加圧板６３は調心自在とされている。

また、キャリヤ５４におけるインナ側ディスク５４ｂと回転軸２７を回転自在に支持する前述の軸支持部材２４間にはバックアッププレート６６とスラスト軸受６７とが組み込まれ、外輪部材２２から遊星ローラ５１を介してキャリヤ５４に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受６７で支持するようになっている。

ハウジング２１のアウタ側開口部は、外輪部材２２のアウタ側端部との間に組み込んだベローズ６８によって閉塞されている。

外輪部材２２の内径面に形成された螺旋凸条５２は、その外輪部材２２の内径面に対する螺旋溝の切削加工によって形成される。このとき、図５に示すように、外輪部材２２がキャップ状とされてアウタ側端部に閉塞端壁２３が設けられていると、その閉塞端壁２３により螺旋溝を切削加工する切削工具の軸方向送りが阻害され、外輪部材２２の軸方向のほぼ全長にわたって完全な形状の螺旋凸条５２を形成することができない。

そこで、実施の形態においては、図５に示すように、外輪部材２２の閉塞端部側の内径面に、螺旋溝加工用の切削工具の逃がし溝７０を設けている。

図５および図６に示すように、外輪部材２２における閉塞端壁２３の外端面には一対の回り止め溝７１が径方向で対向する位置に形成されている。一方、上記閉塞端壁２３の外端面に取り付けられるインナ側ブレーキパッド１４のパッドホルダ１５には回り止め突起１６が設けられ、その回り止め突起１６と回り止め溝７１の係合によって外輪部材２２が回り止めされている。

実施の形態で示す電動式ブレーキ装置は上記の構成からなり、図１は、ディスクロータ１０に対する制動力の解除状態を示し、一対のブレーキパッド１３、１４はディスクロータ１０に対して離反している。

上記のような制動力の解除状態において、図２に示す電動モータ３０を駆動すると、その電動モータ３０のロータ軸３１の回転がギヤ減速機構４０により減速されて図１に示す回転軸２７に伝達される。

回転軸２７の外径面には、複数の遊星ローラ５１のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸２７の回転により遊星ローラ５１が回転軸２７との接触摩擦により、自転しつつ公転する。

このとき、遊星ローラ５１の外径面に形成された螺旋溝５３は外輪部材２２の内径面に設けられた螺旋凸条５２に噛合しているため、その螺旋溝５３と螺旋凸条５２の噛合によって、外輪部材２２が軸方向に移動し、その外輪部材２２に当接されたインナ側ブレーキパッド１４がディスクロータ１０に当接し、そのディスクロータ１０を軸方向に押圧し始める。その押圧力の反力により爪部１２に取付けられたアウタ側ブレーキパッド１３がディスクロータ１０に接近する方向に向けてキャリパ１１が移動し、アウタ側ブレーキパッド１３がディスクロータ１０に当接して、そのアウタ側ブレーキパッド１３がインナ側ブレーキパッド１４とでディスクロータ１０の外周部を軸方向両側から強く挟持し、ディスクロータ１０に制動力が負荷される。

ディスクロータ１０の制動後、電動モータ３０を逆転させると、外輪部材２２が図１に示す位置まで後退動し、アウタ側ブレーキパッド１３およびインナ側ブレーキパッド１４がディスクロータ１０の挟持を解除し、制動力の解除状態とされる。

実施の形態においては、外輪部材２２をハウジング２１の開口端側に位置する端部が閉塞するキャップ状としているため、外輪部材２２の閉塞端壁２３によって外輪部材２２の内部に異物が侵入するのを防止することができる。このため、従来のように、キャップ部材の取付けによって外輪部材２２の開口端を閉塞する必要がなくなり、組み立ての容易化とコストの低減を図ることができる。

図５に示す例においては、ローラ軸６０を径方向内方に向けて付勢する弾性リング６１としてＣ形リングを示したが、弾性リング６１はＣ形リングに限定されるものではない。たとえば、図７に示すように、断面形状が円形の線材の折曲げにより形成されて、巻き数が１巻き以上とされたリングばねであってもよい。

１０ ディスクロータ
１３ ブレーキパッド
１４ ブレーキパッド
１６ 回り止め突起
２０ 電動式直動アクチュエータ
２１ ハウジング
２２ 外輪部材
２３ 閉塞端壁
２７ 回転軸
３０ 電動モータ
５１ 遊星ローラ
５２ 螺旋凸条
５３ 螺旋溝
５４ キャリヤ
６０ ローラ軸
６０ａ リング溝
６１ 弾性リング
７０ 逃がし溝
７１ 回り止め溝

Claims (7)

1. ハウジング内に外輪部材を組込み、その外輪部材の軸心上に電動モータを駆動源として回転駆動される回転軸を設け、その回転軸の外径面と前記外輪部材の内径面間に複数の遊星ローラを組込み、その複数の遊星ローラのそれぞれを前記回転軸を中心にして回転可能なキャリヤにより回転自在に支持し、前記外輪部材の内径面に螺旋凸条を設け、前記複数の遊星ローラのそれぞれ外径面に、前記螺旋凸条と同一ピッチで螺旋凸条が嵌まり込む円周溝、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、前記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触により複数の遊星ローラを自転および公転させて前記外輪部材を軸方向に移動させるようにした電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記外輪部材を、前記ハウジングの開口端側に位置する端部が閉塞するキャップ状としたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記外輪部材の閉塞端部側の内径面に、螺旋溝加工用の切削工具の逃がし溝を設けた請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記外輪部材の閉塞端壁の外端面に被駆動部材に設けられた回り止め突起が係合可能な回り止め溝を設けた請求項１又は２に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記複数の遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する遊星ローラ数と同数のローラ軸を前記キャリヤによって径方向に移動自在に支持し、縮径方向への弾性力を有する弾性リングを前記複数のローラ軸のそれぞれ両端部に形成されたリング溝の溝底面に外接する組付けとして複数の遊星ローラのそれぞれを回転軸の外径面に圧接する方向に向けて付勢した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータ。
5. 前記弾性リングが、周方向の一部に切り離し端を有する断面形状が矩形状のＣ形リングからなる請求項４に記載の電動式直動アクチュエータ。
6. 前記弾性リングが、断面形状が円形の線材の折曲げにより形成されて、巻き数が１巻き以上とされたリングばねからなる請求項４に記載の電動式直動アクチュエータ。
7. 電動式直動アクチュエータによりブレーキパッドを直線駆動し、そのブレーキパッドでディスクロータを押圧して、そのディスクロータに制動力を付与するようにした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が請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータからなり、その電動式直動アクチュエータにおける外輪部材の閉塞端壁にブレーキパッドを接続したことを特徴とする電動式ブレーキ装置。

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