JP2017171142A - 電動式直動アクチュエータ及び電動式ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遊星ローラ及び回転軸の外径面に対する加工工程と、キャリアに遊星ローラを組み込む組み立て工程を簡略化することで製造コストの低減を図る。
【解決手段】円筒状のハウジング１内に軸方向に移動自在に組み込まれた外輪部材４と、外輪部材４の軸心上に配置される回転軸９と、外輪部材４と回転軸９との間に配置される複数の遊星ローラ１８と、複数の遊星ローラ１８を回転軸９の軸心周りに回転自在に支持するキャリア１３とを備える。遊星ローラ１８は、外径面に外輪部材４の内径面に形成された螺旋突条５に噛み合う螺旋溝１９を有し、キャリア１３の一端側のディスク１３ａと回転軸９の他端部とが一体に形成され、複数の遊星ローラ１８が回転軸９の外径面に対して非接触状態となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータの回転運動を直線運動に変換して被駆動物を直線駆動する電動式直動アクチュエータと、電動式直動アクチュエータを用いてブレーキ部材を被制動部材に押圧する電動式ディスク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においては、電動モータのロータ軸の回転運動を運動変換機構によって軸方向に移動自在に支持された被駆動部材の直線運動に変換するようにしている。

電動式直動アクチュエータに採用された運動変換機構として、ボールねじ機構やボールランプ機構が知られているが、これらの運動変換機構においては、ある程度の増力機能を有するものの、電動式ディスクブレーキ装置等で必要とされるような大きな増力機能を確保することができない。

そこで、上記のような運動変換機構を採用した電動式直動アクチュエータにおいては、遊星歯車機構等の減速機構を別途組込んで駆動力の増大を図るようにしており、上記減速機構を組込む分、構成が複雑となり、電動式直動アクチュエータが大型化するという問題があった。

そのような問題点を解決するため、本件出願人は、特許文献１において、減速機構を組込むことなく大きな増力機能を確保することができ、直動ストロークが比較的小さい電動式ディスクブレーキ装置への採用に好適な電動式直動アクチュエータを提案している。

ここで、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、ハウジング内に軸方向に移動自在に支持された外輪部材と、電動モータによって回転駆動される回転軸との間に回転軸を中心にして回転自在に支持されるキャリアにより支持される遊星ローラを組み込み、上記回転軸の回転により、その回転軸との摩擦接触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突条との噛み合いによって外輪部材を軸方向に直線移動させるようにしている。

特開２０１２−１４９７４７号公報

ところで、特許文献１に記載された電動式直動アクチュエータは、キャリアの各ローラ軸に内径面で回転自在に支持された各遊星ローラを、各ローラ軸を包み込むように巻回された弾性リングの弾性によって半径方向内方へ付勢し、各遊星ローラを回転軸の外径面に押圧付勢するようにしている。このため、各ローラ軸を包み込むように弾性リングを巻き回し、遊星ローラを組み込む必要があり、組み立て工程に手間がかかる問題があった。

また、入力軸となる回転軸の回転トルクを各遊星ローラに安定して伝達するために、遊星ローラ及び回転軸の外径面に対して研磨加工等による超仕上げを行う必要があった。

このように遊星ローラ及び回転軸の外径面に対して超仕上げする加工工程と、遊星ローラを組み込む組み立て工程に手間がかかるという問題があり、製造コスト増加の原因となっていた。

そこで、この発明の課題は、遊星ローラ及び回転軸の外径面に対する加工工程と、キャリアに遊星ローラを組み込む組み立て工程を簡略化することで製造コストの低減を図ることにある。

上記の課題を解決するために、この発明は、円筒状のハウジング内に軸方向に移動自在に組み込まれた外輪部材と、その外輪部材の軸心上に配置され、電動モータによって回転駆動される回転軸と、前記外輪部材と前記回転軸との間に配置される複数の遊星ローラと、複数の前記遊星ローラを前記回転軸の軸心周りに回転自在に支持するキャリアとを備え、前記遊星ローラは外径面に前記外輪部材の内径面に形成された螺旋突条に噛み合う螺旋溝または円周溝を有し、前記回転軸の回転により、前記遊星ローラを自転及び公転させて前記外輪部材を軸方向に直線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、前記キャリアが前記回転軸と一体回転するものであり、複数の前記遊星ローラが前記回転軸の外径面に対して非接触状態である構成を採用することができる。

この構成では、回転軸の回転により、これと一体にキャリアが回転し、そのキャリアに支持された複数の遊星ローラが自転及び公転する。このため、キャリアは、従来のキャリアのように、各遊星ローラを回転軸の外径面に押圧付勢するための機構が不要となり、その構造を簡素化することができる。

また、複数の遊星ローラが回転軸の外径面に対して非接触状態であるので、遊星ローラ及び回転軸の外径面に対して、研磨加工等による超仕上げが不要となる。

前記キャリアは、軸方向に対向する一対のディスクと、その一対のディスク間に周方向に間隔をおいて配置され、前記遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する複数のローラ軸とを有し、前記キャリアの一端側ディスクと前記回転軸の他端部とが一体に形成された状態となる構成を採用することができる。

この構成によると、キャリアの一端側のディスクと回転軸とを一体に形成することができるので、さらなる構造の簡素化が図れる。

また、前記キャリアは、軸方向に対向する一対のディスクと、その一対のディスク間に周方向に間隔をおいて配置され、前記遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する複数のローラ軸とを有し、前記回転軸が前記一対のディスクに挿通した状態で、その一対のディスクに固定された構成を採用することができる。

この構成によると、回転軸がキャリアの一対のディスクに挿通した状態で固定されるので、キャリアの剛性を高めることができる。

また、この発明に係る電動式ディスク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ブレーキディスクを押圧して、そのブレーキディスクに制動力を付与するようにした電動式ディスクブレーキ装置において、前記電動式直動アクチュエータとしてこの発明に係る電動式直動アクチュエータを用いた構成を採用することができる。

この発明は、遊星ローラ及び回転軸の外径面に対する加工工程が簡略化されるとともに、キャリアの構造が簡略化されるので、製造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の第一実施形態を示す縦断面図 図１の一部を拡大して示す断面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図 この発明に係る電動式ディスクブレーキ装置の実施形態を示す縦断面図 この発明に係る電動式直動アクチュエータの第二実施形態を示す縦断面図 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図

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乃至図４は、この発明に係る電動式直動アクチュエータＡの第一実施形態を示す。図１に示すように、ハウジング１は、円筒状をなし、その一端には径方向外方に張り出すベースプレート２が設けられ、そのベースプレート２の外側面はハウジング１の一端部にボルト止めされたカバー３によって覆われている。

また、ハウジング１は、内径部の軸方向他端側に形成された周溝１ａを有する。ハウジング１の内部に外輪部材４が組み込まれ、周溝１ａ内に収容されたＯリング１ｂが外輪部材４の外径面に接触している。

外輪部材４は、他端部がハウジング１の他端部側の開口から突き出した状態となっている。外輪部材４は、ハウジング１に対して、回り止めされ、かつ、ハウジング１の内径面に沿って軸方向に移動自在とされる。

外輪部材４の内径面には、図２に示すように、断面台形の螺旋突条５が形成される。螺旋突条５は、径方向内側に向かうに従い軸方向の幅が小さくなる状態となっている。

図１に示すように、ハウジング１内には、外輪部材４の軸方向一端側に軸受部材６が組込まれている。軸受部材６は軸方向一端側が閉塞する円筒状をなし、その中央部に円筒状のボス部６ａが形成される。軸受部材６は、ハウジング１の内径面に取り付けた止め輪７によってカバー３と反対側（他端側）への移動が規制されている。

軸受部材６のボス部６ａ内には一対の転がり軸受８が軸方向に間隔をおいて組み込まれ、その転がり軸受８によって外輪部材４の軸心上に配置された回転軸９が回転自在に支持される。

ハウジング１のベースプレート２には電動モータ１０が支持され、電動モータ１０のロータ軸１１の回転は、カバー３内に組込まれたギヤ減速機構１２によって回転軸９に伝達されるようになっている。

回転軸９は、ギヤ減速機構１２のギヤ１２ａに挿通した一端部に、止め輪９ａが取り付けられている。回転軸９は、止め輪９ａによって他端側への移動が規制されている。

外輪部材４の内側には回転軸９の軸心周りで回転自在なキャリア１３が組込まれている。図２に示すように、キャリア１３は、軸方向で対向する円板からなる一対のディスク１３ａ、１３ｂを有する。

一端側に位置するディスク１３ａは、その中央に回転軸９の他端部が一体にかつ同心状に形成されている。このため、回転軸９が回転すると、キャリア１３は回転軸９と一体回転するようになっている。

他端側に位置するディスク１３ｂは、その外径部に軸方向に延びる複数の柱部１４を有する。複数の柱部１４は、図３に示すように、それぞれ周方向に間隔をおいて配置され、締結具１４ａにより、一端側に位置するディスク１３ａと一体化されている（図２参照）。複数の柱部１４は、一対のディスク１３ａ、１３ｂの対向間隔を一定に保持している。

一対のディスク１３ａ、１３ｂのそれぞれは、図２に示すように、回転軸９の軸心周りに間隔をおいて複数形成された軸挿入孔１５を有する。一対のディスク１３ａ、１３ｂの軸方向に対向する一対の軸挿入孔１５、１５のそれぞれの内部にローラ軸１６の軸端部が挿通されている。

それぞれのローラ軸１６は、軸方向に間隔をおいて一対の軸受１７が嵌め合わされており、軸受１７によって遊星ローラ１８が回転自在に支持されている。遊星ローラ１８のそれぞれは、回転軸９の外径面に対して非接触状態となっている。

また、遊星ローラ１８は、外径面に外輪部材４に設けられた螺旋突条５のピッチと同一のピッチである螺旋溝１９が形成されている。螺旋溝１９は螺旋突条５に係合する状態となっている。なお、螺旋溝１９に代えて、複数の円周溝を螺旋突条５のピッチと同一のピッチで形成してもよい。

キャリア１３の一対のディスク１３ａ、１３ｂのうち、一端側に位置するディスク１３ａと遊星ローラ１８との間に、遊星ローラ１８側より順に、スラスト軸受２０、加圧座板２１および受圧座板２２が組み込まれている。

加圧座板２１と受圧座板２２の対向面には調心座２３が形成されている。調心座２３は、加圧座板２１に形成された凸形球面２３ａと受圧座板２２に形成されてその凸形球面２３ａを接触案内する凹面２３ｂとからなる。

加圧座板２１は、中心部にローラ軸１６がすき間なく挿通され、受圧座板２２は、中心部にローラ軸１６が径方向にすき間をもって挿通されている。加圧座板２１は、受圧座板２２とローラ軸１６とのすき間の範囲内で傾動自在となっている。

キャリア１３における一端側のディスク１３ａと軸受部材６の対向面間には、環状のサポート部材２４と、スラスト軸受２５とが組み込まれている。

サポート部材２４は、その中心部に回転軸９が挿通され、スラスト軸受２５は、軸受部材６の径方向内部に収容されている。また、スラスト軸受２５は、キャリア１３およびサポート部材２４に負荷される軸方向のスラスト荷重を受けるようになっている。

外輪部材４の他端側内径部に、シールカバー２６が嵌め合わされている。シールカバー２６により外輪部材４の他端部内が閉塞され、外輪部材４の内部への異物の侵入を防止するようになっている。

外輪部材４の他端部とハウジング１の他端部との間を閉塞するブーツ２７が取り付けられている。ブーツ２７により、外輪部材４とハウジング１との間への異物の侵入を防止するようになっている。

第一実施形態で示す電動式直動アクチュエータは上記の構造からなり、図４は、その電動式直動アクチュエータを採用した電動式ディスクブレーキ装置を示す。この電動式ディスクブレーキ装置においては、電動式直動アクチュエータにおけるハウジング１の他端部にキャリパボディ部３０を一体に設け、そのキャリパボディ部３０内に外周部の一部が配置されたブレーキディスク３１の両側に固定ブレーキパッド３２と可動ブレーキパッド３３を設け、その可動ブレーキパッド３３を外輪部材４の他端部に連結一体化している。

図４に示すような電動式ディスクブレーキ装置Ｂへの電動式直動アクチュエータＡの使用状態において、図１に示す電動モータ１０の駆動により回転軸９が回転すると、これと一体にキャリア１３が回転する。

このとき、キャリア１３に回転自在に支持された複数の遊星ローラ１８は、その外径面の螺旋溝１９と外輪部材４の内径面の螺旋突条５とが係合している。このため、キャリア１３が回転すると、遊星ローラ１８が自転しつつ、回転軸９の軸心周りに公転する。

遊星ローラ１８の自転および公転により、外輪部材４が軸方向に移動し、可動ブレーキパッド３３がブレーキディスク３１に押し付けられ、ブレーキディスク３１に制動力が付与される。

この実施形態では、上述のように回転軸９の回転により、これと一体にキャリア１３が回転し、キャリア１３に支持された複数の遊星ローラ１８が自転しつつ、回転軸９の軸心周りに公転する。

ここで、回転軸９は、キャリア１３の一対のディスク１３ａ、１３ｂの間に存在せず、遊星ローラ１８が回転軸９の外径面に対して非接触状態となり、回転軸９の回転によりキャリア１３が一体に回転するようになっている。このため、従来のキャリアのように、各遊星ローラを回転軸の外径面に押圧付勢するための機構が不要となり、キャリア１３の構造を簡素化することができる。

また、遊星ローラ１８が回転軸９の外径面に対して非接触状態となっていると、遊星ローラ１８及び回転軸９の外径面に対して研磨加工等による超仕上げを行う必要がない。

これにより、遊星ローラ１８及び回転軸９の外径面に対する加工工程と、キャリア１３に遊星ローラ１８を組み込む組み立て工程を簡略化することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。

また、上記のようなブレーキディスク３１への制動力の付与時、外輪部材４から遊星ローラ１８に軸方向荷重が負荷される。その軸方向荷重の入力部位は、外輪部材４の内径面に設けられた螺旋突条５と遊星ローラ１８の外径面に形成された螺旋溝１９との係合部である。このため、遊星ローラ１８には偏荷重が負荷されることになる。

上記のように遊星ローラ１８に偏荷重が負荷されると、図２に示すように、加圧座板２１の凸形球面２３ａが受圧座板２２の凹面２３ｂに接触案内される状態で加圧座板２１が傾動する。加圧座板２１の傾動により、凸形球面２３ａと凹面２３ｂの接触部で周方向の面圧分布の均一化が図られることになる。

上記の均一化が図られることで、スラスト軸受２０には、周方向の全体にわたって同じ大きさの軸方向荷重が負荷されることになり、スラスト軸受２０の耐久性の低下が抑制される。

この発明の第二実施形態に係る電動式直動アクチュエータを図５、６に基づいて説明する。この実施形態では、回転軸９は、キャリア１３の一対のディスク１３ａ、１３ｂに挿通した状態で、一対のディスク１３ａ、１３ｂに固定されている点で上述の第一実施形態と相違する。その他の構造は第一実施形態と同じと考えられ、同じ符号を付してその説明を省略する。

すなわち、回転軸９は、キャリア１３の一対のディスク１３ａ、１３ｂに挿通した状態となっている。また、回転軸９の他端部に止め輪９ｂが取り付けられ、止め輪９ｂが他端側のディスク１３ｂに接している。止め輪９ｂによって、キャリア１３の軸方向他端側への移動を規制している。

また、回転軸９は、キャリア１３の一端側のディスク１３ａに対して差し込まれるキー部材９ｃを有している。回転軸９は、キー部材９ｃによって、一端側のディスク１３ａに対して回り止めされており、キャリア１３と一体回転可能となっている。

さらに、図５、６に示すように、キャリア１３は、その遊星ローラ１８のそれぞれが回転軸９の外径面に対して非接触状態となっている。

この実施形態では、第一実施形態と同様に、回転軸９の回転により、これと一体にキャリア１３が回転し、キャリア１３に支持された複数の遊星ローラ１８が自転しつつ、回転軸９の軸心周りに公転する。

ここで、回転軸９は、キャリア１３の一対のディスク１３ａ、１３ｂに挿通され、キー部材９ｃにより回り止めされた状態で、一端側のディスク１３ａに固定されている。このため、キャリア１３はその剛性を高めることができる。

さらに、キャリア１３の遊星ローラ１８のそれぞれは、回転軸９の外径面に対して非接触状態となり、回転軸９の回転によりキャリア１３が一体に回転するようになっている。このため、上述の第一実施形態の場合と同様に、従来のキャリアのように、各遊星ローラを回転軸の外径面に押圧付勢するための機構が不要となり、キャリア１３の構造を簡素化することができる。

また、遊星ローラ１８が回転軸９の外径面に対して非接触状態となっているので、遊星ローラ１８及び回転軸９の外径面に対して研磨加工等による超仕上げを行う必要がない。

これにより、遊星ローラ１８及び回転軸９の外径面に対する加工工程と、キャリア１３に遊星ローラ１８を組み込む組み立て工程を簡略化することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。

Ａ 電動式直動アクチュエータ
Ｂ 電動式ディスクブレーキ装置
１ ハウジング
１ａ 周溝
１ｂ Ｏリング
２ ベースプレート
３ カバー
４ 外輪部材
５ 螺旋突条
６ 軸受部材
６ａ ボス部
７ 止め輪
８ 転がり軸受
９ 回転軸
９ａ、９ｂ 止め輪
９ｃ キー部材
１０ 電動モータ
１１ ロータ軸
１２ ギヤ減速機構
１２ａ ギヤ
１３ キャリア
１３ａ、１３ｂ ディスク
１４ 柱部
１４ａ 締結具
１５ 軸挿入孔
１６ ローラ軸
１７ 軸受
１８ 遊星ローラ
１９ 螺旋溝
２０、２５ スラスト軸受
２１ 加圧座板
２２ 受圧座板
２３ 調心座
２３ａ 凸形球面
２３ｂ 凹面
２４ サポート部材
２６ シールカバー
２７ ブーツ
３０ キャリパボディ部
３１ ブレーキディスク
３２ 固定ブレーキパッド
３３ 可動ブレーキパッド

Claims (4)

1. 円筒状のハウジング内に軸方向に移動自在に組み込まれた外輪部材と、その外輪部材の軸心上に配置され、電動モータによって回転駆動される回転軸と、前記外輪部材と前記回転軸との間に配置される複数の遊星ローラと、複数の前記遊星ローラを前記回転軸の軸心周りに回転自在に支持するキャリアとを備え、前記遊星ローラは外径面に前記外輪部材の内径面に形成された螺旋突条に噛み合う螺旋溝または円周溝を有し、前記回転軸の回転により、前記遊星ローラを自転及び公転させて前記外輪部材を軸方向に直線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、
   前記キャリアが前記回転軸と一体回転するものであり、複数の前記遊星ローラが前記回転軸の外径面に対して非接触状態であることを特徴とする電動式直動アクチュエータ。
2. 前記キャリアは、軸方向に対向する一対のディスクと、その一対のディスク間に周方向に間隔をおいて配置され、前記遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する複数のローラ軸とを有し、前記キャリアの一端側ディスクと前記回転軸の他端部とが一体に形成された状態となることを特徴とする請求項１に記載された電動式直動アクチュエータ。
3. 前記キャリアは、軸方向に対向する一対のディスクと、その一対のディスク間に周方向に間隔をおいて配置され、前記遊星ローラのそれぞれを回転自在に支持する複数のローラ軸とを有し、前記回転軸が前記一対のディスクに挿通した状態で、その一対のディスクに固定されたことを特徴とする請求項１に記載された電動式直動アクチュエータ。
4. 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ブレーキディスクを押圧して、そのブレーキディスクに制動力を付与するようにした電動式ディスク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３のいずれかに記載の電動式直動アクチュエータからなることを特徴とする電動式ディスクブレーキ装置。

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