JP2019116949A - 動力変換装置及び車両の電動制動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の電動ブレーキ装置においては、ボールネジの潤滑性、耐久性及び耐熱性を向上するためにグリス特性が定められている。
ところで、他の電動ブレーキ装置として、電動モータ並びに雄ねじ及び雌ねじによって構成される台形ねじを備えた電動ブレーキ装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
このためにグリスに要求される役割は、油膜を確保して、両フランク間の摩擦係数μを低下させることにある。
さらに上記問題点は、動作条件(速度、荷重量、使用環境温度変化等)によって動的に発生する虞がある。
上記構成によれば、比較的低速度で比較的高負荷の動力変換を行う場合であっても、想定される使用環境温度において、所望の変換効率を維持しつつ動力変換を行うことができる。
上記構成によれば、雄ねじ及び雌ねじのフランク表面同士の直接的な接触が回避されるのみならず、転がり効果が十分に発揮されることによって、動力の高い変換効率が維持される。
上記構成によれば、固体潤滑剤の粒子の接触部分が代わることとなるので、グリスの潤滑状態が良好に維持され、良好な動力変換効率が維持される。
上記構成によれば、比較的低速度で比較的高負荷の動力変換を行う場合であっても、想定される使用環境温度において、所望の変換効率を維持しつつ動力変換を行え、確実に車輪に所望の制動トルクを発生させることができる。
図1は、実施形態の電動制動装置の概要構成ブロック図である。
電動制動装置10は、いわゆるブレーキキャリパとして構成されており、車両の車輪の回転に伴って回転する回転部材としてのディスクロータDRに押圧されるブレーキパッド(摩擦部材)11と、ブレーキパッド11をディスクロータDRに押圧するための駆動力を与える電動モータ12と、電動モータ12の回転速度を複数の歯車などを用いて所定比率で減速して伝達する減速機構13と、減速機構13及びシャフト部材14を介して伝達された回転運動を直線運動に変換して、ブレーキパッド11をディスクロータDRに押圧する動力変換装置15と、キャリパボディ16に固定され、動力変換装置15によるブレーキパッド11の押圧力の反力を検出する押圧力検出部17と、車両に搭載されたECU(電子制御ユニット)の制御下で、電動モータ12を駆動するモータ駆動部18と、を備えている。
動力変換装置15は、ブレーキパッド11を回転部材としてのディスクロータDRに押圧する押圧部材としてのプッシャ21と、台形ねじである雄ねじが形成され、直動してプッシャ21を駆動するボルト部材22と、シャフト部材14の図示しないユニバーサルジョイントを介してシャフト部材14により駆動されるとともに、台形ねじである雌ねじが形成されシャフト部材14と一体に回転するナット部材23と、一対の径の異なるXリング(ツイスターリング)24A、24Bに支持されグリスGRSをボルト部材22を構成している雄ねじのフランクとナット部材23を構成している雌ねじのフランクとの間及び密閉室RM内に保持する保持部材25と、を備えている。
固体潤滑剤の粒子としては、本実施形態では、ナイロンパウダー(大径固体潤滑剤)、メラミンシアヌレート(MCA:小径固体潤滑剤)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE:小径固体潤滑剤)を用いていたが、大径固体潤滑剤としては、ポリエチレンパウダー、ポリイミドパウダー等のナイロンパウダーと同様に弾性、靱性を有する他のパウダーを用いることも可能である。また小径固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ほう素、フッ化黒鉛の粒子並びに各種金属の粉末等を用いることも可能である。
動力変換装置15のナット部材23にシャフト部材14から回転動力が伝えられると、ナット部材23に設けられた雌ねじ23Aとボルト部材22の雄ねじ22Aとが螺合され、シャフト部材14から伝達された回転動力(トルク)がプッシャ21の直線動力(推力)として伝達される。
プッシャ21には、雄ねじ23Aを有するボルト部材23が固定されている。
このグリスGRSの移動によってナット部材23の雌ねじ23Aとボルト部材22の雄ねじ22Aとのねじの隙間内のグリスGRSが更新されるとともに、固体潤滑剤が回転され、接触部(動力伝達部)が変化されるため、潤滑状態が適正に維持される。
ここで、図3を参照して、グリスの流れについて説明する。
ナット部材23の雌ねじ23Aとボルト部材22の雄ねじ22Aとは、図3(A)に示すような状態で螺合しており、動力変換装置15の作動時には、ナット部材23の雌ねじ23Aのフランクと、ボルト部材22の雄ねじ22Aのフランクとの圧接によって動力の伝達が行われる。
ナット部材23の雌ねじ23Aの回転運動が、ボルト部材22の雄ねじ22Aの直線運動に変換され、図中、左方向に雌ねじ23Aが雄ねじ22Aを押し付けている状態を示している。
ナット部材23の雌ねじ23Aの回転運動が、ボルト部材22の雄ねじ22Aの直線運動に変換され、図中、左方向に雌ねじ23Aが雄ねじ22Aを押し付けている状態は図3(B)と同じである。
図4は、実施例及び比較例のグリスの組成説明図である。
図5は、固体潤滑剤の含有率の説明図である。
[1]実施例
[1.1]第1実施例
第1実施例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=349、100℃におけるグリスちょう度=415、−30℃におけるグリスちょう度=249であり、40℃における基油粘度=19(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=4.1(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO4(デセンC10H20の3量体を主とした合成潤滑油)を用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を30wt%とし、構造安定化剤としてのElco社製のElco8103(以下、同様)の重量%を1wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を1wt%としている。
第2実施例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=352、100℃におけるグリスちょう度=413、−30℃におけるグリスちょう度=251であり、40℃における基油粘度=15.5(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=3.5(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO4[75%]及びPAO2(デセンの2量体を主とした合成潤滑油)[25%]の混合油を用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を30wt%とし、構造安定化剤の重量%を1wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を1wt%としている。
第3実施例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=427、100℃におけるグリスちょう度=531、−30℃におけるグリスちょう度=330であり、40℃における基油粘度=19(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=4.1(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO4を用い、増ちょう剤の重量%を0.5wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を30wt%とし、構造安定化剤の重量%を0.5wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を0.5wt%としている。
[2.1]第1比較例
第1比較例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=277、100℃におけるグリスちょう度=345、−30℃におけるグリスちょう度=175であり、40℃における基油粘度=30.2(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=5.9(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO6(デセンの3量体〜5量体を主とした合成潤滑油)を用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を52wt%とし、構造安定化剤の重量%を2wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を2wt%としている。
第2比較例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=319、100℃におけるグリスちょう度=333、−30℃におけるグリスちょう度=260であり、40℃における基油粘度=30.2(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=5.9(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO6を用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を52wt%とし、構造安定化剤の重量%を0wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を0wt%としている。
第3比較例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=290、100℃におけるグリスちょう度=310、−30℃におけるグリスちょう度=216であり、40℃における基油粘度=15.9(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=3.38(mm2/s)であり、基油として非ポリαオレフィン系合成潤滑油を用い、増ちょう剤の重量%を0wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を52wt%とし、構造安定化剤の重量%を0wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を0wt%としている。
第4比較例のグリスは、図4に示すように、25℃におけるグリスちょう度=350、100℃におけるグリスちょう度=354、−30℃におけるグリスちょう度=250であり、40℃における基油粘度=40(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=7.39(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO6及びポリマーを用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を52wt%とし、構造安定化剤の重量%を0wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を0wt%としている。
第5比較例のグリスは、25℃におけるグリスちょう度=350、100℃におけるグリスちょう度=352、−30℃におけるグリスちょう度=260であり、40℃における基油粘度=50(mm2/s)であり、100℃における基油粘度=8.92(mm2/s)であり、基油としてポリαオレフィン系合成潤滑油であるPAO6及びポリマーを用い、増ちょう剤の重量%を1wt%とし、固体潤滑剤及び液体有機モリブデンの重量%を52wt%とし、構造安定化剤の重量%を0wt%とし、液体有機モリブデンの重量%を0wt%としている。
以下の説明においては、耐久試験条件を以下の通りとした。
・最大荷重:10(kN)
・加圧速度:10/0.7(kN/sec)
・環境温度−30℃、25℃、100℃
図6は、第1実施例の耐久試験結果の説明図である。
図6に示すように、本第1実施例によれば、300000回の作動後にねじ効率が70%を下回ったが、概ね−30℃、25℃、100℃の環境温度において目標ねじ効率(=75%)を達成することができた。
図7は、第2実施例の耐久試験結果の説明図である。
図7に示すように、本第2実施例によれば、−30℃、25℃、100℃の全ての環境温度において全試験期間にわたって、目標ねじ効率を(=75%)を達成することができた。
図8は、第3実施例の耐久試験結果の説明図である。
図8に示すように、本第3実施例によれば、第1実施例と同様に、300000回の作動後にねじ効率が70%を下回ったが、概ね−30℃、25℃、100℃の環境温度において目標ねじ効率(=75%)を達成することができた。
図9は、第1比較例の耐久試験結果の説明図である。
図9に示すように、本第1比較例の場合には、環境温度25℃、100℃においては、目標ねじ効率(=75%)を達成できたが、環境温度−30度において、目標ねじ効率(=75%)に遠く及ばない結果となった。
図10は、第2比較例の耐久試験結果の説明図である。
図10に示すように、本第2比較例の場合には、環境温度25℃においては、目標ねじ効率(=75%)を達成できたが、環境温度100℃においては、徐々にねじ効率が低下し、目標ねじ効率(=75%)を達成できなくなり、環境温度−30℃においては概ね目標ねじ効率(=75%)を下回る結果となった。
図11は、第3比較例の耐久試験結果の説明図である。
図11に示すように、本第3比較例の場合には、環境温度25℃においては、徐々にねじ効率が低下したが、目標ねじ効率(=75%)を概ね達成できた。
また、環境温度100℃においては、目標ねじ効率(=75%)を達成できた。
しかしながら、環境温度−30℃においては、目標ねじ効率(=75%)を大きく下回る結果となった。
図12は、第4比較例の耐久試験結果の説明図である。
図12に示すように、本第4比較例の場合には、環境温度100℃において、目標ねじ効率(=75%)を概ね達成できた。
しかしながら、環境温度−30℃においては、目標ねじ効率(=75%)を大きく下回る結果となった。
図13は、第5比較例の耐久試験結果の説明図である。
図13に示すように、本第5比較例の場合には、環境温度100℃において、目標ねじ効率(=75%)を達成できた。
しかしながら、環境温度−30℃においては、目標ねじ効率(=75%)を達成することはできない結果となった。
また、図13には示していないが、環境温度25℃においては、目標ねじ効率(=75%)を達成できた。
図14においては、第1実施例の試験結果をE1で示し、第2実施例の試験結果をE2で表し、第3実施例の試験結果をE3で示している。
図14に第1実施例の試験結果E1、第2実施例の試験結果E2及び第3実施例の試験結果E3に基づけば、ねじ効率75%を維持できる25℃における基油粘度とグリスちょう度との組合せを、25℃における基油粘度が15〜50の範囲となることがわかる。
Claims (4)
- 雄ねじ及び雌ねじによって構成される台形ねじを用いて動力変換を行う動力変換装置において、
前記雄ねじのフランク及び前記雌ねじのフランクを潤滑するグリスを備え、
前記グリスは、含有率が30wt%以上の粒子状の固体潤滑剤並びに構造安定化剤及び液体有機モリブデンを含有し、
前記構造安定化剤の含有率を0.5〜2wt%とし、前記液体有機モリブデンの含有率を0.5〜2wt%とすることにより、40度における基油粘度を15〜50mm2/sの範囲とし、25度におけるグリスちょう度を280〜430の範囲とした、
動力変換装置。 - 前記固体潤滑剤は、前記雄ねじのフランク及び前記雌ねじのフランクの表面粗さの最大高さ未満の直径を有する小径固体潤滑剤の粒子を30wt%以上70wt%以下含み、
前記表面粗さの最大高さの3倍以上の直径を有する大径固体潤滑剤を30wt%以上含む、
請求項1記載の動力変換装置。 - 前記雌ねじはナットに形成され、前記雄ねじはボルトに形成され、
前記ナットにおける前記ボルトの軸方向一端側の端部が密閉室に接続され、
前記グリスが、前記密閉室並びに前記雄ねじ及び前記雌ねじの隙間であるねじ隙間に充填され、
前記グリスは、前記ナットに対する前記ボルトの相対的な回転運動に伴って、前記ねじ隙間と前記密閉室との間で移動する、
請求項1又は請求項2に記載の動力変換装置。 - 車両の車輪に固定された回転部材に摩擦部材を電気モータにより押圧して、前記車輪に制動トルクを発生させる車両の電動制動装置であって、
前記摩擦部材を前記回転部材に押圧する押圧部材と、
前記電気モータによって回転駆動されるシャフト部材と、
雄ねじ及び雌ねじによって構成される台形ねじを用いて動力変換を行って前記シャフト部材の回転運動を前記押圧部材の直線運動に変換する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の動力変換装置と、
を備えた電動制動装置。
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