JP2015232370A - 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】電動式直動アクチュエータのギヤ減速機構での歯打ち音の低減化を図ることである。【解決手段】電動モータ２４のロータ軸２５の回転をギヤ減速機構３０により減速して出力し、その出力により回転・直動変換機構５０を作動させて外輪部材２１を直線駆動する。ギヤ減速機構３０を形成する複数のギヤ３２、３３の少なくとも一つをバックラッシ除去機能を有するシザーズギヤとして、バックラッシに起因する歯打ち音の低減化を図る。【選択図】図３

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に記載されたものが従来から知られている。その特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、電動モータのロータ軸の回転をギヤ減速機構により減速し、そのギヤ減速機構の出力ギヤから出力される回転を回転・直動変換機構によりハウジングの内径面に沿ってスライド可能な外輪部材の直線運動に変換して、外輪部材を軸方向に移動させるようにしている。

ここで、電動式ブレーキ装置においては、上記電動式直動アクチュエータの外輪部材でブレーキパッドをディスクロータに向けて押圧移動させ、そのディスクロータに対するブレーキパッドの押し付けによりディスクロータに制動力を付与するようにしている。

特開２００９−１９７８６３号公報

ところで、上記特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータにおいては、ギヤ減速機構におけるギヤの噛み合い部にバックラッシが存在するため、制動力の負荷および解除による駆動トルクや負荷トルクの変動により歯打ち音が生じて不快な感じを与え、その歯打ち音の低減化を図る上において改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、上記電動式直動アクチュエータのギヤ減速機構での歯打ち音の低減化を図ることである。

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、電動モータと、その電動モータのロータ軸の回転を、複数段のギヤ減速列によって順次減速して出力ギヤから出力するギヤ減速機構と、そのギヤ減速機構の出力ギヤの回転により軸方向に移動可能なスライド部材と、前記出力ギヤの回転運動を前記スライド部材の軸方向への直線運動に変換する回転・直動変換機構とを有してなる電動式直動アクチュエータにおいて、前記ギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうちの少なくとも一つのギヤをバックラッシ除去機能を有するギヤとした構成を採用したのである。

上記のように、ギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうちの少なくとも一つのギヤをバックラッシ除去機能を有するギヤとすることにより、そのバックラッシ除去機能を有するギヤにおいてはバックラッシに起因する歯打ち音の低減を図ることができる。

ここで、バックラッシ除去機能を有するギヤとして、メインギヤと、そのメインギヤと同じ歯形および歯数を有してメインギヤの軸方向一側に設けられたサブギヤと、そのサブギヤとメインギヤを相反する回転方向に付勢するスプリングとを有してなり、上記メインギヤとサブギヤの歯で相手方ギヤの歯を周方向から挟むことによってバックラッシを除去するようにしたものを採用することができる。

また、上記バックラッシ除去機能を有するギヤに代えて、メインギヤと、そのメインギヤと同じ歯形で歯数を異にしてメインギヤの軸方向一側に設けられたサブギヤと、そのサブギヤとメインギヤを軸方向に付勢して軸方向の接触部に摩擦抵抗を付与する弾性部材とを有してなり、歯数差の相違からメインギヤとサブギヤの相互間で回転遅れを生じさせてバックラッシを除去するようにしたものを採用することができる。

この発明に係る電動式直動アクチュエータにおいて、回転・直動変換機構は、遊星ローラねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構のいずれでもよい。

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スライド部材でブレーキパッドを直線駆動する構成を採用したのである。

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、ギヤ減速機構を形成する複数のギヤのうち、少なくとも一つのギヤをバックラッシ除去機能を有するギヤとしたことにより、バックラッシのない状態でギヤの噛み合わせを行わせることができ、バックラッシに起因する歯打ち音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２のIII−IIIに沿った断面図 図３に示すギヤ減速機構部を拡大して示す断面図 図１のV−V線に沿った断面図 図４に示すシザーズギヤの分解斜視図 シザーズギヤ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Ａ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。

ディスクロータ１０のインナ側面の外周部にはマウント１７が設けられている。マウント１７は図示省略したナックルに支持されて固定の配置とされ、図２に示すように、その両側部に設けられた対向一対のピン支持片１８の端部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、図では詳細に示されていないが、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）とする状態でディスクロータ１０に向けて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Ａはハウジング２０を有する。ハウジング２０は、キャリパ１１に一体的に設けられて筒状をなし、その内側にはスライド部材としての外輪部材２１がスライド自在に組み込まれている。

図３に示すように、ハウジング２０の一端には外方に向けてベースプレート２２が設けられ、そのベースプレート２２の外側面およびハウジング２０の一端開口がカバ−２３によって覆われている。

ベースプレート２２には電動モータ２４が支持され、その電動モータ２４のロータ軸２５の回転は、カバ−２３内に組込まれたギヤ減速機構３０により減速されて出力される。

図２および図３に示すように、ギヤ減速機構３０は、電動モータ２４のロータ軸２５に取付けられた入力ギヤ３１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出力ギヤ３２から出力する構成とされている。

一次減速ギヤ列Ｇ_１の入力ギヤ３１に噛合する出力側アイドルギヤ３３および二次減速ギヤ列Ｇ_２における出力ギヤ３２のそれぞれはシザーズギヤからなっている。なお、出力側アイドルギヤ３３と出力ギヤ３２のそれぞれのシザーズギヤは基本構想を同じにするので、ここでは同じ機能部品には同じ符号を付して説明する。

図４および図６に示すように、シザーズギヤは、メインギヤ４０と、そのメインギヤ４０の軸方向一側に設けられたサブギヤ４１と、上記メインギヤ４０とサブギヤ４１の対向部間に設けられたスプリング４２とからなる。

サブギヤ４１はメインギヤ４０の歯形および歯数と同じとされて、そのメインギヤ４０に対し相対回転可能な支持とされている。相対回転可能な支持に際し、一次減速ギヤ列Ｇ_１の出力側アイドルギヤ３３を形成するシザーズギヤにおいては、二次減速ギヤ列Ｇ_２の入力側アイドルギヤ３４に段付きのボス部３５を設け、そのボス部３５の大径側ボス部にサブギヤ４１を嵌合して回転自在に支持し、一方、小径側ボス部にメインギヤ４０を嵌合して溶接等による固定手段を介してメインギヤ４０をボス部３５に固着している。

一方、二次減速ギヤ列の出力ギヤ３２を形成するシザーズギヤにおいては、メインギヤ４０の一側にボス部４０ａを設け、そのボス部４０ａにサブギヤ４１を嵌合して回転自在に支持し、上記ボス部４０ａの端部外周に取り付けた止め輪４３によってサブギヤ４１を抜止めしている。

スプリング４２はコイルスプリングからなり、その両端部には軸方向に向く一対の係止片部４２ａ、４２ｂが設けられている。このスプリング４２はメインギヤ４０の一側面に形成された環状凹部４４内に収容され、一端部に設けられた係止片部４２ａが上記環状凹部４４の側面に設けられた係止孔４５に係止され、かつ、他端部に設けられた係止片部４２ｂがサブギヤ４１に形成された係止孔４６に係止されて、メインギヤ４０とサブギヤ４１を相反する回転方向に付勢している。

上記の構成からなるシザーズギヤにおいては、メインギヤ４０とサブギヤ４１の歯で相手ギヤの歯を周方向から挟むことで噛み合い部でのバックラッシを除去している。

ギヤ減速機構３０の出力ギヤ３２の回転は、図３に示す回転・直動変換機構５０によって外輪部材２１の直線運動に変換される。

回転・直動変換機構５０は、軸端部に出力ギヤ３２がセレーション嵌合されて出力ギヤ３２と一体に回転する回転軸５１を外輪部材２１の軸心上に配置し、その回転軸５１と外輪部材２１との間に遊星ローラ５２を組み込み、その遊星ローラ５２の外周に外輪部材２１の内周に設けられた断面Ｖ字形の螺旋突条５３に噛合する螺旋溝５４を形成し、上記回転軸５１の回転により遊星ローラ５２を自転させつつ公転させて外輪部材２１を軸方向に直線運動させるようにしている。

ここで、遊星ローラ５２の外周に形成された螺旋溝５４は外輪部材２１の内周に設けられた螺旋突条５３とリード角が相違してピッチは同一とされ、そのリード角の相違によって外輪部材２１を軸方向に移動させるようにしているが、上記螺旋溝５４に代えて、複数の円周溝を螺旋突条５３と同一のピッチで形成してもよい。

回転軸５１は、ハウジング２０の一端部内に組み込まれた軸受部材５５のボス部５６内に挿通され、そのボス部５６内に組み込まれた複数の転がり軸受５７によって回転自在に支持されている。一方、軸受部材５５は、ハウジング２０の一端部内周に設けられた内向きリング部５８によってハウジング２０の一端開口側に向けて移動するのが防止されている。

図５に示すように、遊星ローラ５２は、周方向に間隔をおいて複数配置されている。各遊星ローラ５２は、回転軸５１の外周および外輪部材２１の内周にそれぞれ転がり接触している。回転軸５１の外周は円筒面である。そして、回転軸５１が回転したとき、遊星ローラ５２は、ローラ軸６３を中心に自転しながら、回転軸５１を中心に公転する。すなわち、遊星ローラ５２は、回転軸５１の外周から受ける回転力によって自転し、これに伴い、遊星ローラ５２は外輪部材２１の内周を転がって公転する。

また、遊星ローラ５２は、回転軸５１と外輪部材２１の間に組み込まれたキャリヤ６０によって回転自在に支持されている。キャリヤ６０は、回転軸５１を中心にして回転可能に支持された対向一対のディスク６１ａ、６１ｂを軸方向の両端に有し、その一対のディスク６１ａ、６１ｂに軸方向で対向する一対の軸挿入孔６２が周方向に間隔をおいて複数形成され、その複数の軸挿入孔６２のそれぞれにローラ軸６３の両端部が挿入され、そのローラ軸６３のそれぞれで遊星ローラ５２が回転自在に支持されている。

軸挿入孔６２は、径方向に長い長孔とされ、その軸挿入孔６２によって複数のローラ軸６３のそれぞれが径方向に移動自在に支持されており、一対のディスク６１ａ、６１ｂを貫通して外部に臨むローラ軸６３の軸両端部に弾性リング６４が掛け渡されている。弾性リング６４は拡径された状態でローラ軸６３の軸両端部に掛け渡されて縮径方向の弾性力が付与され、その弾性力によって遊星ローラ５２が回転軸５１の外径面に圧接されている。

一対のディスク６１ａ、６１ｂのうち、軸受部材５５側に位置するインナ側ディスク６１ｂと遊星ローラ５２の軸方向の対向部間には、遊星ローラ５２側から順に、スラスト軸受６５、加圧板６６および受圧板６７が組み込まれ、加圧板６６と受圧板６７は球面座６８を介して接触している。また、受圧板６７とローラ軸６３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６３と加圧板６６は調心自在とされている。

また、キャリヤ６０におけるインナ側ディスク６１ｂと回転軸５１を回転自在に支持する前述の軸受部材５５間にはバックアッププレート６９とスラスト軸受７０とが組み込まれ、外輪部材２１から遊星ローラ５２を介してキャリヤ６０に負荷される軸方向の反力を上記スラスト軸受７０で支持するようなっている。

図１に示すように、外輪部材２１のアウタ側端部内には押圧部材７１が嵌合されている。押圧部材７１の先端面には回り止め溝７２が形成され、その回り止め溝７２とインナ側ブレーキパッド１４のパッドホルダ１５に設けられた回り止め突起１６の係合によって外輪部材２１は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。

ハウジング２０と外輪部材２１のアウタ側端部間にはブーツ７３が取り付けられ、そのブーツ７３によってハウジング２０のアウタ側の開口端と外輪部材２１の先端部間が密閉されている。

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３に示す電動モータ２４を駆動すると、その電動モータ２４のロータ軸２５の回転がギヤ減速機構３０により減速され、図１に示す回転軸５１が回転される。

回転軸５１の外径面には、複数の遊星ローラ５２のそれぞれ外径面が弾性接触しているため、上記回転軸５１の回転により遊星ローラ５２が回転軸５１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５２の外径面に形成された螺旋溝５４は外輪部材２１の内径面に設けられた螺旋突条５３に噛合しているため、その螺旋溝５４と螺旋突条５３の噛合によって、外輪部材２１が軸方向に移動し、その外輪部材２１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に当接して、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に支持さ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２４のロータ軸２５を逆転させると、外輪部材２１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。

上記のような電動式ブレーキ装置の制動および制動解除においては、電動モータ２４の負荷トルクが変動し、ギヤ減速機構３０における一次減速ギヤ列Ｇ_１および二次ギヤ減速ギヤ列Ｇ_２のギヤの噛み合い部にバックラッシが存在すると、そのバックラッシに起因して歯打ち音が発生する。

しかし、実施の形態においては、一次減速ギヤ列Ｇ_１の出力側アイドルギヤ３３および二次減速ギヤ列Ｇ_２の出力ギヤ３２のそれぞれにシザーズギヤを採用しており、そのシザーズギヤにおいては、メインギヤ４０とサブギヤ４１とをスプリング４２により相反する回転方向に付勢して、メインギヤ４０とサブギヤ４１の歯で相手方ギヤの歯を周方向から挟むようにしているため、ギヤの噛み合い部でバックラッシは除去され、バックラッシに起因する歯打ち音は発生しない。

したがって、静寂の状態でトルク伝達されることになり、不快感を与えるようなことはない。

実施の形態では、一次減速ギヤ列Ｇ_１の出力側アイドルギヤ３３および二次減速ギヤ列Ｇ_２の出力ギヤ３２のそれぞれにシザーズギヤを採用しているが、一方のギヤ列の出力側ギヤにシザーズギヤを採用することによっても歯打ち音の低減に効果を挙げることができるので、一次減速ギヤ列Ｇ_１と二次減速ギヤ列Ｇ_２の一方の出力側ギヤのみをシザーズギヤとしてもよい。

また、図４および図６では、バックラッシ除去機能を有するシザーズギヤとして、メインギヤ４０と、そのメインギヤ４０と同じ歯形および歯数を有してメインギヤ４０の軸方向一側に設けられたサブギヤ４１と、そのサブギヤ４１とメインギヤ４０を相反する回転方向に付勢するスプリング４２とからなるものを示したが、シザーズギヤはこれに限定されるものではない。

図７は、シザーズギヤの他の例を示している。この例で示すシザーズギヤは、メインギヤ４０の一側面に設けられたボス部４０ａにサブギヤ４７を嵌合して回転自在に支持し、かつ、ボス部４０ａの端部外周に取り付けた止め輪４３で抜止めし、そのサブギヤ４７の外周に形成された歯形をメインギヤ４０の外周に形成された歯形と同一とすると共に、歯数をメインギヤ４０の歯数に対して±１枚の歯数差をもたせている。

また、メインギヤ４０の一側面に形成された環状凹部４４内に皿ばねからなる弾性部材４８を組み込み、その弾性部材４８でサブギヤ４７とメインギヤ４０とを相反する方向に付勢し、止め輪４３にサブギヤ４７を押し付けて、その接触部での摩擦による回転抵抗を付与している。

上記シザーズギヤにおいては、相手方ギヤとの噛み合い時、歯数差の相違からメインギヤ４０とサブギヤ４７の相互間で回転遅れを生じさせ、弾性部材の付勢による摩擦トルク以上に回転遅れが生じるのを防止してバックラッシの除去としている。

図３では、出力ギヤ３２の回転をスライド部材としての外輪部材２１の直線運動に変換する回転・直動変換機構５０として、遊星ローラ５２を自転させつつ公転させ、その遊星ローラ５２の外周に形成された螺旋溝または円周溝と外輪部材２１の内周に設けられた螺旋突条５３の噛み合いによる遊星ローラねじ機構を示したが、回転・直動変換機構５０はこれに限定されず、ボールねじ機構であってもよく、あるいは、ボールランプ機構であってもよい。

１０ ディスクロータ
１３ ブレーキパッド
１４ ブレーキパッド
２１ 外輪部材（スライド部材）
２４ 電動モータ
２５ ロータ軸
３０ ギヤ減速機構
３２ 出力ギヤ
４０ メインギヤ
４１ サブギヤ
５０ 回転・直動変換機構

Claims (5)

1. 電動モータ（２４）と、その電動モータ（２４）のロータ軸（２５）の回転を、複数段のギヤ減速列（Ｇ_１、Ｇ_２）によって順次減速して出力ギヤ（３２）から出力するギヤ減速機構（３０）と、そのギヤ減速機構（３０）の出力ギヤ（３２）の回転により軸方向に移動可能なスライド部材（２１）と、前記出力ギヤ（３２）の回転運動を前記スライド部材（２１）の軸方向への直線運動に変換する回転・直動変換機構（５０）とを有してなる電動式直動アクチュエータにおいて、
   前記ギヤ減速機構（３０）を形成する複数のギヤ（３１〜３４）のうちの少なくとも一つのギヤをバックラッシ除去機能を有するギヤとしたことを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記バックラッシ除去機能を有するギヤが、メインギヤ（４０）と、そのメインギヤ（４０）と同じ歯形および歯数を有してメインギヤ（４０）の軸方向一側に設けられたサブギヤ（４１）と、そのサブギヤ（４１）とメインギヤ（４０）を相反する回転方向に付勢するスプリング（４２）とを有してなる請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
3. 前記バックラッシ除去機能を有するギヤが、メインギヤ（４０）と、そのメインギヤ（４０）と同じ歯形で歯数を異にしてメインギヤ（４０）の軸方向一側に設けられたサブギヤ（４７）と、そのサブギヤ（４７）とメインギヤ（４０）を軸方向に付勢して軸方向の接触部に摩擦抵抗を付与する弾性部材（４８）とを有してなる請求項１に記載の電動式直動アクチュエータ。
4. 前記回転・直動変換機構（５０）が、遊星ローラねじ機構、ボールねじ機構、ボールランプ機構の一種とされた請求項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. 電動式直動アクチュエータによりブレーキパッド（１３、１４）を直線駆動し、そのブレーキパッド（１３、１４）でディスクロータ（１０）を押圧して、そのディスクロータ（１０）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４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スライド部材（２１）でブレーキパッド（１３、１４）を直線駆動することを特徴とする電動式ブレーキ装置。

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