JP2018070111A - 電動ブレーキアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 パーキングブレーキ機能を備えた電動ブレーキアクチュエータの実用性を向上させる。【解決手段】 (a)ブレーキパッドをディスクロータに押し付けるためのピストンの進退動作と連動して回転し、外周に歯９２が設けられたフランジ７０と、 (b)先端に歯と係合可能な爪１０４が形成された係止ロッド９８と、 (c)係止ロッドを、爪が歯と係合可能な位置と係合不能な位置との間で、その係止ロッドの軸線方向に移動させる係止ロッド移動機構９６とを有し、爪が歯に係合した状態において係止ロッドがフランジを係止してピストンの後退を禁止するピストン後退禁止機構９０を備えた電動ブレーキアクチュエータにおいて、係止ロッド移動機構によらずに、爪が歯に係合した状態から係合しない状態に移行させるために、係止ロッドを傾動させる係止ロッド傾動機構１１０を設ける。【選択図】 図４

Description

本発明は、電動モータの力によって制動力を発生させるための電動ブレーキアクチュエータであって、詳しくは、いわゆるパーキングブレーキ機能を備えたアクチュエータに関する。

電動ブレーキアクチュエータは、例えば、下記特許文献に記載されているような構造のものが存在する。詳しく説明すれば、その構造のアクチュエータでは、ブレーキパッドが有する摩擦部材を、ピストンの前進によって、車輪とともに回転する回転体（例えば、ディスクロータ）に、ブレーキペダルの操作に応じた大きさの力で押さえ付ける機能を有し、さらに、いわゆるパーキングブレーキ（駐車ブレーキ）としての機能をも有している。このパーキングブレーキとしての機能は、外周に歯が設けられてピストンの進退動作に連動して回転する連動回転体に、その歯に係合可能な爪が先端に設けられた係合ロッドを、係合ロッド移動機構（ソレノイドである）によって軸線方向に移動させて、その連動回転体を係止することによって実現されている。

特開２０１５−１０８４１１号公報

上記特許文献に記載の電動ブレーキアクチュエータでは、上記歯がラチェット歯とされており、ピストンが後退する方向の連動回転体の回転が禁止されるとともに、爪が歯と係合した状態では、上記係合ロッド移動機構に依存することなく、その状態を維持するように構成されている。そして、爪と歯との係合の解除は、ピストンが前進する方向に連動回転体を回転させることによって行われる。しかしながら、何らかの原因によって、その方向における連動回転体の回転が不能な状態に陥った場合、係合ロッド移動機構によっては爪と歯との係合を解除することができず、電動ブレーキアクチュエータを分解しなければならないことも想定される。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、パーキングブレーキ機能を有する電動ブレーキアクチュエータの実用性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の電動ブレーキアクチュエータは、
制動力を発生させるべく摩擦部材を車輪とともに回転する回転体に押し付けるための電動ブレーキアクチュエータであって、
駆動源となる回転型の電動モータと、
進退動作が可能とされて前端部において前記摩擦部材と係合するピストンと、
前記電動モータの回転動作を前記ピストンの進退動作に変換する動作変換機構と、
(a)前記ピストンの進退動作と連動して回転し、外周に歯が設けられた連動回転体と、 (b)先端に前記歯と係合可能な爪が形成された係止ロッドと、 (c)前記係止ロッドを、前記爪が前記歯と係合可能な位置と係合不能な位置との間で、その係止ロッドの軸線方向に移動させる係止ロッド移動機構とを有し、前記爪が前記歯に係合した状態において前記係止ロッドが前記連動回転体を係止して前記ピストンの後退を禁止するピストン後退禁止機構と、
前記爪が前記歯に係合した状態から係合しない状態に移行させるために、前記係止ロッドを傾動させる係止ロッド傾動機構と
を備えたことを特徴とする。

なお、連動回転体は、例えば、電動モータの回転駆動軸に付設することや、動作変換機構の回転する一構成要素に付設することによって、ピストンの進退動作と連動して回転させることが可能である。また、係止ロッド傾動機構は、車両が正常に走行可能な状態において作動することなく、専ら、修理等において、その修理等を行う者によってのみ作動させることができるように構成することが望ましい。

本発明の電動ブレーキアクチュエータによれば、上記係止ロッド移動機構によって上記連動回転体の係止を解除できない場合でも、上記係止ロッド傾動機構によって上記連動回転体の係止を解除できるため、実用性に優れた電動ブレーキアクチュエータが実現されることになる。

実施例の電動ブレーキアクチュエータが配設されているブレーキキャリパを示す断面図である。 実施例の電動ブレーキアクチュエータを示す断面図である。 実施例の電動ブレーキアクチュエータが有するピストン後退禁止機構および係止ロッド傾動機構を説明するための図２とは異なる断面における断面図である。 係止ロッド傾動機構が作動した状態を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例である電動ブレーキアクチュエータを、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］ブレーキキャリパ
図１に示すように、実施例の電動ブレーキアクチュエータ１０（以下、単に「アクチュエータ１０」と略す場合がある）は、ブレーキキャリパ２０（以下、単に「キャリパ２０」と略す場合がある）の構成要素として配設される。キャリパ２０は、車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ２２を跨ぐようにして、車輪を回転可能に保持するキャリア（図示を省略する）に設けられたマウント（図示を省略する）に、軸線方向（図の左右方向）に移動可能に保持されている。１対のブレーキパッド（以下、単に「パッド」と略す場合がある）２４ａ，２４ｂは、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ２２を挟むようにしてマウントに保持されている。パッド２４ａ，２４ｂの各々は、ディスクロータ２２に接触する側に位置する摩擦部材２６と、その摩擦部材２６を支持するバックアッププレート２８とを含んで構成されており、その摩擦部材２６がディスクロータ２２に押し付けられるようになっている。

便宜的に、図における左方を前方と、右方を後方として説明すれば、前方側のパッド２４ａは、キャリパ本体３０の前端部である爪部３２に支持されるようにされている。アクチュエータ１０は、キャリパ本体３０の後方側の部分に、当該アクチュエータ１０のハウジング４０が固定されるようにして保持されている。アクチュエータ１０は、ハウジング４０に対して進退するピストン４２を有し、そのピストン４２は、前進することによって、前端部、詳しくは、前端が後方側のパッド２４ｂ、詳しくは、パッド２４ｂのバックアッププレート２８と係合する。そして、ピストン４２が、係合した状態でさらに前進することで、１対のパッド２４ａ，２４ｂは、ディスクロータ２２を挟み付ける。言い換えれば、各パッド２４ａ，２４ｂがディスクロータ２２に押し付けられる。この押付けによって、ディスクロータ２２と摩擦部材２６との間の摩擦力に依存する車輪の回転に対する制動力、つまり、車両を減速，停止させるための制動力が発生させられるのである。

なお、実施例の電動ブレーキアクチュエータは、ブレーキパッドの一方がピストンの前端部に固定され、言い換えれば固定的に係合し、他方がキャリパ本体の爪部に固定されるようなキャリパの構成要素として採用することも可能である。

［Ｂ］電動ブレーキアクチュエータの基本構造
アクチュエータ１０は、図２に示すように、上述のハウジング４０，上述のピストン４２の他、駆動源としての電動モータ４４，電動モータ４４の回転を減速させるための減速機構４６，その減速機構４６を介して減速された電動モータ４４の回転によって回転させられる入力軸４８，その入力軸４８の回転動作をピストン４２の進退動作（前進・後退動作）に変換する動作変換機構５０等を含んで構成されている。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方，右方を後方と呼ぶこととする。

ピストン４２は、ピストンヘッド５２と、当該ピストン４２の中空の筒部である出力筒５４とを含んで構成されており、一方で、電動モータ４４は、円筒状の回転駆動軸５６を有している。そして、回転駆動軸５６の内部に出力筒５４が、出力筒５４の内部に入力軸４８が、互いに同軸的となるように、詳しくは、回転駆動軸５６，出力筒５４，入力軸４８が、それらの軸線が互いに共通の軸線である軸線Ｌとなるように、配設されている。その結果、本アクチュエータ１０は、コンパクトなものとされている。

回転駆動軸５６は、ハウジング４０に、ラジアル軸受け５８を介して回転可能に、かつ、軸線方向（軸線Ｌの延びる方向であり、図における左右方向である）に移動不能に保持されている。電動モータ４４は、回転駆動軸５６の外周において一円周上に配置された磁石６０と、それら磁石６０を取り囲むようにしてハウジング４０の内周に固定されたコイル６２とを含んで構成されている。

減速機構４６は、回転駆動軸５６の後端に固定的に付設された中空のサンギヤ６４と、ハウジング４０に固定されたリングギヤ６６と、それらサンギヤ６４とリングギヤ６６との両方に噛合してサンギヤ６４の周りを公転する複数のプラネタリギヤ６８（図では、１つしか示されていない）とを含んで構成される遊星ギヤ式減速機構である。複数のプラネタリギヤ６８の各々は、キャリアとしてのフランジ７０に、自転可能に保持されている。フランジ７０は、入力軸４８と、それの後端部に形成された雄ねじ部に螺合するナット７１とによって挟まれて、入力軸４８に固定されており、入力軸４８と一体的に回転する。このように構成された減速機構４６を介して、回転駆動軸５６の回転、つまり、電動モータ４４の回転は、入力軸４８の回転として、減速されて伝達される。

ちなみに、入力軸４８は、フランジ７０，スラスト軸受け７２，支持板７４を介して、ハウジング４０に、詳しくは、ハウジング４０に螺合して固定された座７６に、回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持されている。支持板７４の後方側の面は、比較的径の大きな凸球面の一部とされており、また、座７６の前方側の面は、支持板７４の後方側の面と合致する凹球面とされている。それらの面は互いに摺接して、支持板７４の径方向の若干の変位を許容する。そのことにより、入力軸４８の軸線Ｌに対する傾動を、つまり、ピストン４２の軸線Ｌに対する傾動が許容される。この傾動により、例えば、ブレーキパッド２４ａ，２４ｂが偏磨耗（片側の部分が反対側の部分よりも大きく磨耗する現象を意味する）しているような状態においても、適切な制動力を発生させることが可能とされているのである。

動作変換機構５０は、入力軸４８の外周に設けられて外ねじおよび外歯とが形成された部分である外ねじ・歯形成部８０と、ピストン４２の出力筒５４の内部に設けられて内ねじが形成された内ねじ形成部８２と、出力筒５４の後端部に差し込まれて固定されて内歯が形成されたリングギヤ８４と、入力軸４８の外周と出力筒５４の内周との間に配設された複数のプラネタリローラ８６（図では、１つしか示されていない）とを含んで構成されている。プラネタリローラ８６の外周には、入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０と同様に、外ねじおよび外歯が形成されている。ちなみに、入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０，プラネタリローラ８６のいずれもが、外ねじが形成されている全領域に渡って外歯が形成されているため、図では、あたかも外周面にテクスチャが形成されているように示されている。

プラネタリローラ８６の外歯は、入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０に形成された外歯およびリングギヤ８４の内歯の両方に噛合し、また、プラネタリローラ８６の外ねじは、入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０に形成された外ねじおよび出力筒５４の内ねじ形成部８２に形成された内ねじとの両方に螺合している。各外ねじ，内ねじのピッチは互いに等しくされているが、各外ねじ，内ねじの条数は互いに異なるものとなっている。

この動作変換機構５０は、公知のものであり、それの構成，動作原理等は、例えば特開２００７−５６９５２号公報に詳しく説明されているため、ここでは、簡単に説明することとする。大まかに言えば、本動作変換機構５０では、プラネタリローラ８６の外歯の歯数とリングギヤ８４の内歯の歯数との比と、プラネタリローラ８６の外ねじの条数と出力筒５４の内ねじ形成部８２に形成された内ねじの条数との比とは、等しくされているものの、プラネタリローラ８６の外歯の歯数と入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０に形成された外歯の歯数との比と、プラネタリローラ８６の外ねじの条数と入力軸４８の外ねじ・歯形成部８０に形成された外ねじの条数との比とは、異なっている。つまり、作動差が存在している。

ピストン４２の軸線回りの回転、つまり、出力筒５４の回転が禁止されており、入力軸４８を回転させれば、プラネタリローラ８６は、自転しつつ入力軸４８の周りを公転する。そのとき、先に説明した歯の歯数の比およびねじの条数の比の関係に基づいて、プラネタリローラ８６と出力筒５４とは軸線方向に相対移動せず、プラネタリローラ８６と入力軸４８とが軸線方向に相対移動する。つまり、上記作動差に基づいて、ピストン４２とプラネタリローラ８６とが一緒になって入力軸４８に対して軸線方向に移動するのである。

以上の説明から解るように、本アクチュエータ１０では、電動モータ４４を回転させることでピストン４２が進退させられることになる。図に示す状態は、ピストン４２が、可動範囲において最も後端側に位置している位置であり、詳しく言えば、この状態から電動モータ４４を正回転させれば、ピストン４２が前進し、図１から解るように、ピストン４２の前端がパッド２４ｂと係合した状態で、パッド２４ａ，２４ｂがディスクロータ２２に押し付けられて、制動力が発生する。ちなみに、この制動力の大きさは、電動モータ４４に供給される電流に応じた大きさとなる。その後、電動モータ４４を逆回転させれば、ピストン４２は後退し、ピストン４２とパッド２４ｂとの係合が解除されて、制動力が発生させられない状態となり、最後には、ピストン４２は、図１に示す位置に復帰する。

以上説明した構成要素の他に、本アクチュエータ１０では、電動モータ４４の回転角を検出するためのモータ回転角センサとして、レゾルバ８８が設けられている。このレゾルバ８８の検出信号に基づいて、ピストン４２の軸線方向における位置，移動量を検出することが可能となっている。

［Ｃ］パーキングブレーキ機能
本アクチュエータ１０では、電動パーキングブレーキとしての機能を発揮するために、ピストン４２が前進した状態において、そのピストン４２の後退を禁止するピストン後退禁止機構９０が設けられている。

図３をも参照しつつ説明すれば、フランジ７０は、入力軸４８の回転によって回転するため、ピストン４８の進退動作に連動して回転する連動回転体として機能する。フランジ７０の外周には、ラチェット歯９２が形成されている。一方、アクチュエータ１０のハウジング４０には、座板９４を介して電磁式アクチュエータであるソレノイド９６が固定されており、このソレノイド９６によって、係止ロッド９８がそれの軸線方向に移動させられるようにされている。座板９４には、ガイドスリーブ１００が付設されており、係止ロッド９８は、そのガイドスリーブ１００に案内される状態で進退させられる。ちなみに、アクチュエータ１０のハウジング４０には、切欠１０２が形成されており、ガイドスリーブ１００は、その切欠１０２内に存在し、係止ロッド９８は、先端が、ハウジング４０の内部に臨み入っている。

係止ロッド９８の先端には、爪１０４が形成されており、爪１０４は、フランジ７０のラチェット歯９２に係合可能とされている。図２，図３（ａ）は、係止ロッド９８が、爪１０４がラチェット歯９２に係合不能な位置に位置させられている状態を示し、図３（ｂ）は、係止ロッド９８が、爪１０４がラチェット歯９２に係合可能な位置に位置させられている状態を示している。つまり、ソレノイド９６は、それらの位置の間で、係止ロッド９８を移動させる係止ロッド移動機構を構成するものとされている。簡単に言えば、係止ロッド９８が前進させられた状態が、係止ロッド９８が連動回転体であるフランジ７０を係止する状態となり、係止ロッド９８が後退させられた状態が、係止ロッド９８がフランジ７０を係止しない状態となるのである。ラチェット歯９２および係止ロッド９８の爪１０４の向きから解るように、爪１０４がラチェット歯９２に係合する状態では、ピストン４２が後退する方向（図に示す黒塗り矢印の方向であり、以下、「逆回転方向」と言う場合がある）のフランジ７０の回転が禁止されるが、ピストン４２が前進する方向（図に示す白抜き矢印の方向であり、以下、「正回転方向」と言う場合がある）のフランジ７０の回転は許容される。まとめて言えば、ラチェット歯９２が形成されたフランジ７０，先端に爪１０４が形成された係止ロッド９８，ソレノイド９６等を含んで、ピストン４２の後退を禁止するピストン後退禁止機構９０が構成されているのである。

パーキングブレーキ（駐車ブレーキ）をかける場合は、ソレノイド９６に通電して、係止ロッド９８を前進させ、電動モータ４４によって、必要な制動力が得られるまでピストン４２を前進させた状態で、ソレノイド９６への通電を解除する。ラチェット歯９２および爪１０４の形状による作用で、ソレノイド９６への通電を解除しても、係止ロッド９８は、前進した状態が維持される。一方、パーキングブレーキを解除する場合は、電動モータ４４によって、さらにピストン４２を前進させる。それによって、爪１０４とラチェット歯９２との係合が解かれ、磁力に依拠するソレノイド９６の復元力によって、係止ロッド９８は後退させられる。その状態で、電動モータ４４によってピストン４２が後退させられて、パーキングブレーキが解除される。

ここで、パーキングブレーキがかかった状態で、ピストン４２のさらなる前進が不能となった事態のことを考える。その事態は、当該アクチュエータ１０を制御する制御装置や、電動モータ４４へ通電するための電源が失陥した場合に生じ得る。その事態が生じたときには、アクチュエータ１０自身では、パーキングブレーキを解除できないことになる。

上記事態に配慮して、本アクチュエータ１０では、その事態においてパーキングブレーキを解除するための機構として、係止ロッド９８を傾動させる係止ロッド傾動機構１１０が設けられている。

図３から解るように、座板９４は、一端部（図における左方の端の部分）において、ヒンジ１１２によって回動可能にハウジング４０に取付けられており、他端部が固定ロッド１１４と係合した状態で、正規の位置に固定されている。固定ロッド１１４は、電磁アクチュエータであるもう１つのソレノイド１１６によって、軸線方向に移動可能とされている。詳しく言えば、図３に示す状態は、ソレノイド１１６に通電されていない状態であり、ソレノイド１１６に通電することにより、固定ロッド１１４は、図４に示すように、図における右方に移動する。固定ロッド１１４の移動によって、固定ロッド１１４による座板９４の固定は解除され、座板９６は、図４に示すように、それに固定されたソレノイド９６とともに回動する。この回動によって、係止ロッド９８は、爪１０４とラチェット歯９２とが係合する状態から係合しない状態に移行する向きに傾動し、係止ロッド９８による連動回転体であるフランジ７０の係止が解除される。その結果、ピストン４２の後退が許容されるのである。

上記の説明から理解できるように、係止ロッド傾動機構１１０は、座板９４，ヒンジ１１２，固定ロッド１１４，ソレノイド１１６等を含んで構成され、前述のソレノイド９６、すなわち、前述の係止ロッド移動機構によっては係止ロッド９８によるフランジ７０の係止が解除できない場合にも、パーキングブレーキを解除する機能を有しているのである。その機能により、本アクチュエータ１０は、実用性の高い電動ブレーキアクチュエータとなっているのである。

なお、係止ロッド傾動機構１１０によるパーキングブレーキの解除は、車両が正常に走行可能な状態（いずれにおいても失陥等が発生していない状態）において行われるべきではない。言い換えれば、当該アクチュエータ１０を修理等する場合において、その修理等に携わる者（以下、「サービスエンジニア」と言う場合がある）によってのみ行われるべきである。そのことを考慮し、本アクチュエータ１０では、図４に模式的に示すように、ソレノイド１１６への通電を行うための電源線１１８に端子１２０が設けられ、サービスエンジニアが、その端子１２０に専用の電源を接続することによって、その端子１２０を介して、ソレノイド１１６に通電するようにされている。なお、図示は省略するが、例えば、当該アクチュエータ１０を制御する制御装置に上記電源線１１８を接続しておき、その制御装置に対して特別な操作を行うことによってのみソレノイド１１６に通電されるようにしても、サービスエンジニアによってのみ、係止ロッド傾動機構１１０によるパーキングブレーキの解除ができるようにすることも可能である。

１０：電動ブレーキアクチュエータ ２０：ブレーキキャリパ ２２：ディスクロータ〔回転体〕 ２４ａ，２４ｂ：ブレーキパッド ２６：摩擦部材 ４０：ハウジング ４２：ピストン ４４：電動モータ ４６：減速機構 ４８：入力軸 ５０：動作変換機構 ７０：フランジ〔連動回転体〕 ９０：ピストン後退禁止機構 ９２：ラチェット歯 ９４：座板 ９６：ソレノイド〔係止ロッド移動機構〕 １０４：爪 １１０：係止ロッド傾動機構 １１２：ヒンジ １１４：固定ロッド １１６：ソレノイド １１８：電源線 １２０：端子

Claims (1)

1. 制動力を発生させるべく摩擦部材を車輪とともに回転する回転体に押し付けるための電動ブレーキアクチュエータであって、
   駆動源となる回転型の電動モータと、
   進退動作が可能とされて前端部において前記摩擦部材と係合するピストンと、
   前記電動モータの回転動作を前記ピストンの進退動作に変換する動作変換機構と、
   (a)前記ピストンの進退動作と連動して回転し、外周に歯が設けられた連動回転体と、 (b)先端に前記歯と係合可能な爪が形成された係止ロッドと、 (c)前記係止ロッドを、前記爪が前記歯と係合可能な位置と係合不能な位置との間で、その係止ロッドの軸線方向に移動させる係止ロッド移動機構とを有し、前記爪が前記歯に係合した状態において前記係止ロッドが前記連動回転体を係止して前記ピストンの後退を禁止するピストン後退禁止機構と、
   前記爪が前記歯に係合した状態から係合しない状態に移行させるために、前記係止ロッドを傾動させる係止ロッド傾動機構と
   を備えた電動ブレーキアクチュエータ。

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